專利名稱：單晶生長用異形舟的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種單晶生長用異形舟。
背景技術(shù)：
生長單晶的水平布里奇曼法，簡稱HB法，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在化合物半導(dǎo)體單晶的生長方面，尤其如此。
HB法是將生長單晶的原料放在一種器皿中，器皿放入圓管中，抽真空后封閉管口，用定向凝固法或定向區(qū)熔法生長單晶。這種器皿一般稱之為“舟”，而外管稱之為生長管。
目前，從用途上分，舟用于合成多晶的，稱之為合成舟；而用于生長單晶的，稱之為拉晶舟。合成舟的中間是舟的主體，兩邊分為舟頭、舟尾；合成舟的舟頭、舟尾形狀一樣，可以不加區(qū)分，其形狀主要是帶有圓弧的半錐形；舟頭其主要作用是從0截面開始到主體截面，舟尾正好相反。拉晶舟結(jié)構(gòu)與合成舟類似，但有不同的地方，共同點是中間是主體，舟尾與合成舟的舟尾類似，但舟頭和舟尾形狀不同，舟頭又可分為兩部分，最前端的叫籽晶腔，在主體和籽晶腔之間的部分叫放肩部，作用是平滑聯(lián)接籽晶腔和舟的主體。
HB法用的舟從出現(xiàn)的那天起，主體截面就采用半圓形，后來也有人采用過矩形。到目前為止，包括世界上用HB法生長單晶的著名廠商，除了我們也都采用主體截面為半圓形的舟。
籽晶腔則有方形、矩形、半圓形等多種。
半圓形舟應(yīng)用了幾十年，其最大特點是加工容易，圓形管一破兩半，再加上舟頭和舟尾即可。
半圓舟的缺點也明顯第一、HB法生長的單晶，在后期晶片加工中，與CZ等直拉法不同，必須經(jīng)過一個割圓的工序，將HB法單晶切割下來的D形片割成圓片，才能進(jìn)入下道工序。以Φ50.8mmGaAs標(biāo)準(zhǔn)圓片為例，在割圓工序前，至少要考慮Φ53mm的圓片。HB法生長單晶為<111>晶向，而使用晶片為(100)晶面，二者相差54.7度角度。這樣半圓舟上面長度大約為70mm。按理想狀態(tài)計算，割圓前D形片面積大約為27.32cm2，Φ53mm圓片面積22.05cm2，損耗為5.27cm2；損耗率5.27/22.05＝24％。實際情況比這大。
第二、在生長單晶過程中，單晶截面為19.23cm2。以GaAs單晶為代表的化合物半導(dǎo)體材料其導(dǎo)熱系數(shù)小，截面大導(dǎo)熱不好，難以將結(jié)晶潛熱順利導(dǎo)出，易造成單晶生長困難。
第三、內(nèi)直徑70mm的半圓舟，考慮壁厚3mm，舟外徑為76mm，生長管外徑將達(dá)到83mm(外管壁厚2.5mm，再考慮舟、管間隙2mm)，體積較大。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種降低損耗、減小單晶截面、縮小生長管外徑的單晶生長用異形舟。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案實用新型的單晶生長用異形舟克服了半圓舟的缺點，在舟的主體部分用異形代替了半圓。
一種單晶生長用異形舟，它包括有舟中間的主體，兩邊分為舟頭、舟尾，其特征在于所述舟的主體分為上、下兩部分，上部分為矩形，最底部為一平面，矩形與平面之間由圓弧平滑面聯(lián)接。
所述的異形舟是合成異形舟。
所述的異形舟是φ50.8mm單晶片拉晶異形舟。
所述的異形舟是φ63.5mm單晶片拉晶異形舟。
同樣以Φ50.8mmGaAs標(biāo)準(zhǔn)圓片為例，在割圓工序前，至少要考慮Φ53mm的圓片。HB法生長單晶為<111>晶向，而使用晶片為(100)晶面，二者相差54.7度角度。這樣異形舟內(nèi)部上面長度大約為53mm。高度為18mm；下半部分高度為15mm，底部平臺為16mm；同樣按理想狀態(tài)計算，割圓前D形片面積大約為24.31cm2，Φ53mm圓片面積22.05cm2，損耗為2.26cm2；損耗率2.26/22.05＝10％。降低損耗15％。
在生長單晶過程中的單晶截面為14.72cm2。比半圓舟少了4.51cm2，減少面積百分比為4.51/19.23＝23％，將近四分之一。生長管外徑縮小到Φ72mm。
本實用新型的優(yōu)點是減小了單晶截面、可縮小生長管外徑的直徑，有利于單晶體生長，還大幅度降低了加工損耗。


圖1為本實用新型的合成異形舟剖面結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1合成異形舟的A-A結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實用新型的φ50.8mm單晶片拉晶異形舟剖面結(jié)構(gòu)示意圖圖4為圖3俯視結(jié)構(gòu)示意圖圖5為圖3單晶片拉晶異形舟的B-B結(jié)構(gòu)示意圖圖6為本實用新型的φ63.5mm單晶片拉晶異形舟剖面結(jié)構(gòu)示意圖圖7為圖6俯視結(jié)構(gòu)示意圖圖8為圖6單晶片拉晶異形舟的B-B結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
參見圖1、圖2所示是單晶生長用異形舟中的合成異形舟結(jié)構(gòu)示意圖，合成異形舟的舟頭6和舟尾7水平長度都相同，合成異形舟的主體5分為上、下兩部分1和2，上部分1為矩形，最底部為一平面3，矩形1與平面3之間由圓弧平滑面4聯(lián)接。
本實用新型的異形舟主要有三種第一種合成異形舟，舟頭、舟尾水平長度都為30±2mm；主體部分，內(nèi)高36+0.5mm上部矩形水平寬度48±0.5mm，高度為18±2mm；底部平面寬度為10±1mm；弧度部分半徑大約為25mm；以上尺寸都為內(nèi)部尺寸壁厚3±0±0.2。舟總長度為300～1000mm。
第二種φ50.8mm單晶片拉晶異形舟(見圖3、圖4、圖5所示)籽晶腔部分水平長35±2m，寬度為18±0.1mm，高度為9±0.2mm，為長方體籽晶腔8，籽晶腔8下部有厚度為3+1mm的支撐板10，支撐板10下部與舟外底平；放肩部9水平長36+2mm，與籽晶腔8和舟主體圓滑聯(lián)接；舟尾水平長度為30±5mm；主體5，內(nèi)高33+0.5mm，上部矩形水平寬度53+0.5mm，高度為18±2mm，底部平面寬度為16±1mm，弧度部分半徑大約為29mm；以上尺寸都為內(nèi)部尺寸。壁厚3±0.5。舟總長度范圍為300～1500mm。
第三種φ63.5mm單晶片拉晶異形舟(見圖6、圖7、圖8所示)籽晶腔部分水平長35±2mm，寬度為18+0.1mm，高度為9+0.2mm，為長方體籽晶腔8，籽晶腔下部有厚度為3+1mm的支撐板10，支撐板下部與舟外底平；放肩部9水平長41+2mm，與籽晶腔8和舟主體圓滑聯(lián)接；舟尾水平長度為34±2mm；主體5，內(nèi)高39+0.5mm，上部矩形水平寬度64+0.5mm，高度為21±2mm，底部平面寬度為18±1mm，弧度部分半徑約為34±1mm；以上尺寸都為內(nèi)部尺寸。壁厚3.5+0.5。舟總長度范圍為300～1500mm。
本實用新型-單晶生長用異形舟主要用石英制作，也可用其他材料制作。本實用新型覆蓋的主要是生長單晶用舟。
權(quán)利要求1.一種單晶生長用異形舟，它包括有舟中間的主體，兩邊分為舟頭、舟尾，其特征在于所述舟的主體分為上、下兩部分，上部分為矩形，最底部為一平面，矩形與平面之間由圓弧平滑面聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶生長用異形舟，其特征在于所述的異形舟是合成異形舟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶生長用異形舟，其特征在于所述的異形舟是φ50.8mm單晶片拉晶異形舟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶生長用異形舟，其特征在于所述的異形舟是φ63.5mm單晶片拉晶異形舟。
專利摘要一種單晶生長用異形舟，它包括有舟中間的主體，兩邊分為舟頭、舟尾，其特征在于所述舟的主體分為上、下兩部分，上部分為矩形，最底部為一平面，矩形與平面之間由圓弧平滑面聯(lián)接。本實用新型的異形舟主要有三種第一種合成異形舟；第二種φ50.8mm單晶片拉晶異形舟；第三種φ63.5mm單晶片拉晶異形舟；本實用新型的優(yōu)點是減小了單晶截面、可縮小生長管外徑的直徑，有利于單晶體生長，還大幅度降低了加工損耗。
文檔編號C30B35/00GK2835268SQ20052013054
公開日2006年11月8日 申請日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者武壯文, 王繼榮, 鄭安生, 于洪國, 張海濤, 黎寶良 申請人:北京有色金屬研究總院, 國瑞電子材料有限責(zé)任公司