專利名稱：一種熱解氮化硼坩堝表層鍍膜方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于半導體技術領域，特別是LEC法生長體單晶的準備工藝中PBN坩堝表層處理方法及裝置。
背景技術：
半導體材料是信息社會的基礎，廣泛的應用于電子信息及光通訊領域。III-V族化合物半導體材料以其特異的性能在尖端科學領域占居重要位置，其中如砷化鎵，磷化銦作為發展超高速集成電路，微波單片電路，光電子器件及其光電集成的基礎材料受到了廣泛關注。
八十年代初，國際上發展了LEC技術，即在高壓單晶爐內，原材料Ga和As同時置于熱解氮化硼(PBN)坩堝中，以B2O3為覆蓋劑，約在60大氣壓下原位合成兵生長單晶。
PBN坩堝作為原材料的載體，其處理方法直接影響單晶的質量，其使用壽命也關系到整個實驗過程的生產成本控制。
現有的PBN坩堝處理方法是在空氣中，將PBN坩堝放入電阻爐或其他加熱爐中烘烤。每次生長晶體后，PBN坩堝內壁均出現大面積脫皮，甚至出現分層現象，此方法不能很好的解決PBN坩堝使用壽命問題，同時，空氣中雜質對PBN坩堝的沾污也會直接影體單晶的質量。而且，PBN坩堝的高破損率也增加了產業化生產成本。為解決這些問題，發明了PBN坩堝的鍍膜技術，滿足生產需要。
發明內容
本發明的目的是在PBN坩堝的表層鍍膜，在保證體單晶生長質量要求的前提下，充分提高PBN坩堝的使用壽命，降低生產成本。
本發明PBN坩堝的表層鍍膜，其特征在于，其中包括裝揮發性材料的容器，位于封閉爐室中心，采用耐高溫材料，并與揮發性材料不反應，揮發性材料可在PBN坩堝表面形成薄膜，并且不影響體單晶質量；PBN坩堝在支撐系統上，位于封閉爐室的頂部，一套加熱系統和溫控設備，加熱升溫，使揮發材料擴散至PBN坩堝表層沉積；加熱系統在封閉爐室的四周，一套支撐系統，對PBN坩堝起支撐作用，要求耐高溫；一座封閉爐室和真空設備，提供揮發空間。
其中，容器使用白金(Pt)制造，揮發材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是體單晶生長過程中的覆蓋劑，所以不會對單晶質量造成影響，并與容器不反應；其中加熱系統可采用高純石墨系統，可選用進口石墨。溫控設備可采用進口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設備。
其中支撐系統可用鉬材料制造。
其中封閉爐室使用不銹鋼材料加水冷。
工藝技術說明本發明是在傳統處理工藝基礎上，通過加熱系統和溫控設備控制升溫、恒溫、降溫，將高含水B2O3脫水并使其揮發，擴散至處于低溫端的PBN坩堝的表層，形成B2O3薄膜。
封閉爐室和真空設備保證整個PBN坩堝處理過程的純度。
采用上述工藝技術處理的PBN坩堝，在每次生長晶體后內壁狀態有了明顯的改善，表面光滑，掉皮減少、很少出現分層現象，節約了生產成本。而且在真空條件下處理，杜絕了空氣中雜質對PBN坩堝的沾污，從而提高了單晶質量。
圖1是整個PBN坩堝表層鍍膜系統示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，本發明PBN坩堝表層鍍膜，其中包括
1、設備裝揮發性材料的容器(5)，位于封閉爐室(1)中心，采用耐高溫材料，并與揮發性材料不反應。揮發性材料可在PBN(2)坩堝表面形成薄膜，并且不影響體單晶質量。PBN(2)坩堝在支撐系統(3)上，位于封閉爐室(1)的頂部。
一套加熱系統(4)和溫控設備(7)，加熱升溫，使揮發材料擴散至PBN坩堝表層沉積。加熱系統(4)在封閉爐室(1)的四周。
一套支撐系統(3)，對PBN坩堝(2)起支撐作用，要求耐高溫。
一座封閉爐室(1)和真空設備(6)，提供揮發空間。
其中，容器使用白金(Pt)制造，揮發材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是體單晶生長過程中的覆蓋劑，所以不會對單晶質量造成影響，并與容器不反應；其中加熱系統可采用高純石墨系統，可選用進口石墨。溫控設備可采用進口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設備。
其中支撐系統可用鉬材料制造。
其中封閉爐室使用不銹鋼材料加水冷。
2、具體工藝實施說明本發明將傳統工藝處理后的PBN坩堝(2)，放入封閉爐室(1)內的支撐系統(3)上，然后抽真空，并加熱升溫，通過加熱系統(4)和溫控設備(7)控制升溫(至1000-1200℃)、恒溫(2-4小時)、然后降至室溫，在整個溫度控制過程中，保證封閉爐室的真空度(低于10Pa)。
權利要求
1.一種PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中包括裝揮發性材料的容器，位于封閉爐室中心，采用耐高溫材料，并與揮發性材料不反應，揮發性材料可在PBN坩堝表面形成薄膜，并且不影響體單晶質量；PBN坩堝在支撐系統上，位于封閉爐室的頂部，一套加熱系統和溫控設備，加熱升溫，使揮發材料擴散至PBN坩堝表層沉積；加熱系統在封閉爐室的四周，一套支撐系統，對PBN坩堝起支撐作用，要求耐高溫；一座封閉爐室和真空設備，提供揮發空間。
2.根據權利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，容器使用白金制造，揮發材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是體單晶生長過程中的覆蓋劑，所以不會對單晶質量造成影響，并與容器不反應。
3.根據權利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，加熱系統可采用高純石墨系統，可選用進口石墨。
4.根據權利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，溫控設備可采用進口歐陸及其他溫控儀表并配備周邊電路設備。
5.根據權利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，支撐系統可用鉬材料制造。
6.根據權利要求1的PBN坩堝的表層鍍膜裝置，其特征在于，其中，封閉爐室使用不銹鋼材料加水冷。
7.一種PBN坩堝表層鍍膜方法，其工藝過程如下在傳統處理工藝基礎上，通過加熱系統和溫控設備控制升溫、恒溫、降溫，將高含水B2O3脫水并使其揮發，擴散至處于低溫端的PBN坩堝的表層，形成B2O3薄膜。
8.根據權利要求7的PBN坩堝表層鍍膜方法，其特征在于，將處理后的PBN坩堝(2)，放入封閉爐室(1)內的支撐系統(3)上，然后抽真空，并加熱升溫，通過加熱系統(4)和溫控設備(7)控制升溫至1000-1200℃、恒溫2-4小時、然后降至室溫，在整個溫度控制過程中，保證封閉爐室的真空度低于10Pa。
全文摘要
本發明屬于半導體技術領域，特別是LEC法生長體單晶的準備工藝中PBN坩堝表層鍍膜方法及裝置。裝置包括裝揮發性材料的容器；一套加熱系統和溫控設備；一套支撐系統；一座封閉爐室和真空設備，提供揮發空間。方法包括在傳統處理工藝基礎上，通過加熱系統和溫控設備控制升溫、恒溫、降溫，將高含水B
文檔編號C30B15/00GK1888126SQ20051001205
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者高永亮, 惠峰, 王文軍 申請人:中國科學院半導體研究所