液封法制备低位错及无位错砷化镓单晶

在液封直拉法中,采用镓、砷直接合成工艺,在特定的热场下,应用缩颈技术,最大可制得直径、为30毫米,长9厘米重约220克无位错单晶,并可稳定地制得直径近于30毫米的低位错单晶(～5×10~3厘米~(-2))。试验结果表明:温度场的选择,缩颈技术,放肩角度控制是制备低位错或无位错单晶的关键,本文初步探讨了化学计量比,杂质偏析对位错密度的影响。     

<100>P型4英寸无位错锗单晶的研制

从4英寸无位错锗单晶的生长温度梯度条件出发,设计开发了直拉法生长4英寸无位错锗单晶的双加热器热场系统;并对其热场进行了一系列的数值模拟研究,获得了4英寸无位错锗单晶的温度分布、轴向和径向的温度梯度分布以及热应力的分布结果:双加热器热场系统生长的锗单晶中轴向温度梯度在0.1~0.6 K·cm-1范围内,径向温度梯度为0.02~0.26 K·cm-1;锗单晶中局部区域的热应力值超过了锗单晶的临界切应力1 MPa,其他区域的热应力小于临界切应力。实验将双加热器热场系统中生长的无位错锗单晶,按要求切取测试片后进行位错腐蚀测量研究,获得测试片的位错密度和锗晶体的位错纵向分布。论文研究结果表明,锗单晶晶体中的应力分布数值模拟预期结果与实验生长的锗单晶位错腐蚀实验研究结果一致:该双加热器热场系统适合拉制4英寸无位错锗单晶;其位错呈离散分布,位错密度为350~480 cm-2。     

水平法生长无位错掺Si-GaAs单晶

用水平法生长成掺Si的无位错GaAs单晶。位错密度低于500厘米~(-2),电子浓度1-6×10~(13)厘米~(-3)。 水平法生长掺Si-GaAs单晶的主要困难是熔体与石英舟的沾润;其结果有二:(1)引入应力,得不到低位错的晶体;(2)易生孪晶,单晶率很低。 采用三温区法抑制Si与石英的反应,结合新合成工艺可以完善地解决沾润问题。注意选择籽晶的方向,可以减少孪晶的发生率。 克服上述问题后,用籽晶法可以生长成无位错的掺Si-GaAs晶体。     

水平三温区法制备低位错和无位错掺Si—GaAs单晶

本文叙述了水平三温区法制备低位错和无位错掺Si—GaAs单晶的工艺,介绍了三温区炉的结构,论述了掺Si—GaAs晶体与石英舟的沾润和单晶生长的有关问题。试验结果表明水平三温区炉工艺稳定,具有重现性。在本工艺的条件下,单晶生长率可达70％以上。(100)面生长,获得8厘米~2低位错单晶,位错密度小于2000厘米~2;(100) 面为5厘米~2无位错单晶,位错密度小于500厘米~(-2),在尾段有零位错样品。     

重掺锑硅单晶的生长

在直拉(CZ)法生长的重掺锑硅单晶中,由于锑在硅中的特性,造成无位错(文中指No<1000个/厘米~2)晶体生长的困难,同时断面电阻率均匀性也难以控制,严重影响了单晶的成品率。 本实验用改变动态工艺参数方法调整晶体固液界面,以控制一个微凸等温面,取得了无位错且电阻率分布较为均匀的晶体生长条件。使重掺锑硅单晶成品率达到40％。工艺基本稳定。     

低氧低位错密度均匀分布硅单晶的制备

本试验研究了影响位错密度的因素,对低位错热场进行了分析。讨论了晶向、直径和生长速率对位错密度的影响。通过静态与动态热场的选择与调整,降低晶体中热应力,已找到了低位错密度均匀分布的生长工艺条件。φ30～φ38毫米[111]晶体位错密度可控制在>5×10~2/厘米~2≤3×10~3/厘米~2的范围内,φ30～40毫米[100]晶体可控制在(1～2)×10~2/厘米~2,(>5×10~2/厘米~2)。初步试验了[110]和[115]晶向。低位错工艺与低氧工艺相结合,所得晶体的氧含量≤5×10~(17)原子/厘米~3。     

直拉硅单晶时旋转磁场的获得

一、引言大规模和超大规模集成电路的发展,对硅单晶质量提出了越来越高的要求。直拉硅单晶中的杂质氧,使晶体在生长或器件制造的热处理过程中,产生堆垛层错、位错环和硅氧沉淀等缺陷。另一方面,氧化物沉淀引入的位错对表面沾污有本征吸杂的作用。因此硅中氧浓度是单晶质量的重要标志。一般直拉硅单晶中的氧浓度都超过1×10~(18)原子/厘米~3,而且单晶头部含量高于尾部。纵向     

锗单晶中位错密度的影响因素

直拉法生长的空间太阳能电池用锗单晶中位错密度的影响因素有:籽晶中位错延伸对晶体中位错密度的影响;温度梯度对位错密度的影响;固液界面形状对位错密度的影响;机械因素对位错密度的影响。通过dash技术排除籽晶中位错的影响;通过调整晶体所处的热场(改变埚位和保温筒高度)、改变熔体中轴向负温度梯度的状况(增加坩埚杆的保温效果和开双加热器)和通过设计出轴向温度梯度为线性温度梯度径向温度梯度较小的热场来减小温度梯度对位错密度的影响;通过调整固液界面形状(改变拉速、埚转和晶转)来改善由于固液界面形状不佳带来的位错增值现象。通过上述措施可以基本消除单晶中位错排、位错堆以及小角晶界,得到低位错密度的单晶。     

用水平布里兹曼法生长GaSb单晶

GaSb是制作光电器件的重要衬底材料。在GaSb上外延生长三元或四元锑化物（如 AlGaSb、InGaAsSb或AlGaAsSb等）,其外延层晶格匹配良好,制成激光器介质损耗小、失散小、功率大,能很好地与氟化物玻璃光纤相匹配,可用于长距离光纤通讯。因此,GaSb是发展新一代光纤通讯与高速电子器件的基础材料。目前,生长GaSb单晶多用双坩埚法、氢气还原法与LEC法等直拉工艺。采用这些工艺易于获得大型锭条,但因GaSb熔点低、过冷度大且极易氧化,不易提高产品质量,产品位错密度通常在10~3～10~4cm~(-2)范围内。为此人们尝试以水平法生长GaSb单晶。     

掺氮区熔硅单晶

一、前言直拉硅单晶中的氧原子,一般含量为10~17～10~18厘米~(-3),这些氧原子一方面能抑制器件制作过程中位错的产生;另一方面能通过内吸除效应,把硅晶体中的有害杂质吸除。同时氧沉淀在硅晶体中,能增强晶体的机械强度,减少高温扩散中的硅片翘曲形变,所以集成电路中广泛采用直拉硅单晶。但直拉硅单晶存在着坩埚沾污和氧的有害效应,即氧施主问题,不容易拉出高电阻率的晶体,也就不能制作高电压的器件。     

Φ200 mm硅单晶的生长工艺特点

在全自动拉晶条件下，讨论了拉制Φ２００ｍｍ硅单晶遇到的新问题。热场配置、工艺参数的选择、石英坩埚的选用等有了更严格的要求。合理的轴向温度梯度和径向温度梯度、低拉速、低晶转及规范的拉晶工艺是拉制大直径单晶的关键。     

Φ20mm硅单晶的生长工艺特点

在全自动拉晶条件下，讨论了拉制Φ２００ｍｍ硅单晶遇到的新问题。热场配置、工艺参数的选择、石英坩埚泊选用等有了更严格的要求。合理的轴向温度梯度和径向温度梯度、低拉速、低晶转瘃规范的拉晶工艺是拉制大直径单晶的关键。     

装备动态

2835型单晶炉一个操作周期为8小时2835型单晶炉能够拉制直径为2英寸、长度为16英寸的单晶,采用电阻加热,石英坩埚容量为680CC。该单晶炉很容易操作,生产周期短,拉制一公斤的单晶硅生产周期为8小时,而大型单晶炉加料量为20公斤时,生产周期需24小时。该单晶炉由带水冷的主炉室和副炉室、石墨加热器、坩埚和籽晶的升降及旋转机构组     

无孪生磷化铟晶体生长

在高压液封切克劳斯基(LEC)方法生长InP晶体过程中,孪晶出现是一个比较突出的问题。但是选择合理的热场、注意液封剂B_2 O_3脱水条件、使用化学配比的InP多晶料,在<111>P面生长方向的情况下,可重现地制备无孪生磷化铟晶体。而且引晶后,晶体放肩斜度与生长轴夹角达25°左右时仍可得完整锭单晶。若上述条件均能同时满足,生长参数相对稳定,则在拉制直径为25—30毫米、重160克左右的晶体时,单晶出现几率大于70％。并用相应的条件生长了直径为35—38毫米、重300—320克的单晶。 上述掺杂晶体代表性电学性质为:掺Sn-InP N_D-N_A=2.5×10~(18)/厘米~3,μ_(300)=1.74×10~3厘米~2/伏·秒。掺Fe-InP p=9×10~7欧姆·厘米。以掺Sn—InP为衬底,制作了双异质结GaInAsP/InP红外发光二极管,初步结果为:当工作电流为100毫安时,输出功率可达0.6毫瓦以上,发射波峰为1.26微米。并对磷化铟单晶进行了光致发光及位错测试。     

水平舟生长GaSb单晶的研制

文中详细地介绍用水平舟生长GaSb单晶的实验过程。简述水平单晶炉的结构及热场分布。用于晶体生长的石英舟经喷沙、Ga炼舟和HF浸泡等措施较好地解决了熔体与石英舟之间的沾润。本实验还特制了一个石英舟,它具有Ga、Sb分开脱氧、合成和去膜之功能,从而实现了Ga、Sb脱氧、合成、去膜和晶体生长在同一石英管内相继进行的新工艺。对GaSb单晶生长的诸多条件进行了详细地分析和讨论。实验结果表明用此法可作到晶锭的90%以上是单晶。掺Te—GaSb单晶的室温载流子浓度为1~3×10~(18)cm~(-3)。其对应的电子迁移率一般是在2500—2700cm~2/V·S的范围。已观察到晶体中位错密度的最小值和最大值分别为70cm~(-2)和1×10~3cm~(-2)。     

直拉大直径硅单晶热场的设计与测量

本文较详细地介绍了在利用国产大型硅单晶炉拉制直径80毫米重10公斤硅单晶时的热场设计,给出了大容量的石英坩埚外型尺寸、新型结构的石墨坩埚托几何图形和保温系统材料种类与结构参数,特别提出了一种用钨铼热电偶直接测量动态热场的方法,得到了熔体中径向和纵向温度分布曲线。     

锗单晶位错的产生与消除

一、引言锗单晶中的位错对材料的电学性质和器件的参数影响很大。位错使品格畸变,改变了能带位置,影响载流子复合过程。刃位错的悬空键产生受主能级相当于一个半径为3.4×10~(-8)厘米大小的电子陷阱,降低了少数载流子寿命。位错加速锗中杂质的扩散。不均匀位错分布会使器件参数分散,位错堆集会影响P—N结的平整,引起器件局部击穿。     

4英寸低位错锗单晶生长

采用直拉法生长 4 英寸低位错锗单晶,研究了热场温度梯度、缩颈工艺、拉晶工艺参数对单晶位错密度的影响,测量了单晶位错密度,结果表明位错密度小于3000.cm-2,满足空间GaAs/Ge太阳电池的使用要求.     

直拉法生长单晶中的微分凝行为

为深入研究晶体生长的微分凝行为与热场及生长参数对它的影响,本工作采用了生长界面线的方法,在普通单晶炉内,坩埚外面放置同心的热管、用B_2O_3覆盖、红外屏蔽、零重力下生长锗单晶,对掺杂分布和生长参数的关系进行了分析。不论采用什么方法改善直拉法生长单晶的质量,只要使晶体生长界面处的热紊流尽量减小,则可获得高质量的晶体。     

低位错掺铟与不掺杂LEC SI—GaAs单晶生长工艺研究

在微波半导体领域内,2～3英寸高迁移率、高完整性的SI-GaAs单晶是制做GaAs器件特别是GaAs IC的理想材料,但用LEC法生长的单晶位错密度较高,EPD达10~4～10~5cm~(-2)。根据国内外的报道,现有降低LEC GaAs单晶位错工艺的实质是降低单晶的热应力与提高临界切应力。根据这种观点,我们在改进的高压单晶炉中生长了直径