【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶体生长，尤其涉及一种导模法生长氧化镓晶体的方法。
技术介绍
1、氧化镓是一种无机化合物，化学式为ga2o3，别名三氧化二镓，是一种宽禁带半导体，eg＝4.9ev，其导电性能和发光特性长期以来一直引起人们的注意。ga2o3是一种透明的氧化物半导体材料，在光电子器件方面有广阔的应用前景，被用作于ga基半导体材料的绝缘层，以及紫外线滤光片，还可以用作o2化学探测器。
2、从应用端来看，主面(001)晶相氧化镓衬底片相较于(100)晶面更适于生长外延层，从而有更多的器件应用可能性。但控制生长主面(001)晶相氧化镓晶体难度也更大，现有技术中仅能够实现较大尺寸(001)晶面衬底片(4英寸)的商业化。
3、现有导模技术的实施过程是：加温熔化原料→在模具中通过毛细现象吸入熔体并在模具上方形成熔体层→下籽晶和熔体层接触并浸泡→控制拉速和功率，开始放肩→当晶体生长至模具外延，按模具形状拉出晶体。氧化镓晶体为单斜结构，(100)晶面能量最低，极易形成解理面，在晶体生长过程中(100)晶面也最易产生孪晶或者开裂。这个问题在以(001)为主面生长氧化镓晶体时更加突出，尤其在籽晶下方区域因应力集中等其它外因导致容易发生开裂或形成孪晶。研究者受限该技术难题，通常只能在长成的4英寸晶体上避开孪晶区域，取挑切出2英寸晶圆，甚至尺寸更小的方片，严重影响了衬底片的产能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种导模法生长氧化镓晶体的方法。本专利技术的方法对籽晶进
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种导模法生长氧化镓晶体的方法，包括以下步骤：
4、将氧化镓原料和导模模具加热，使所述氧化镓原料熔化，得到熔体和预热模具；
5、通过毛细原理将所述熔体吸入所述预热模具表面，形成熔体层；
6、下籽晶，使所述籽晶和所述熔体层接触，然后保持稳定状态，所述稳定状态是指所述籽晶既不熔化，也不向外生长；
7、对所述籽晶进行旋转，生长出圆形肩部，当所述圆形肩部的直径达到所述导模模具宽度的50％～80％时，使所述籽晶恢复到初始角度，停止旋转；
8、进行放肩生长，当晶体生长至所述导模模具的外延，按模具形状拉出晶体
9、优选地，所述加热的温度为1820～1900℃。
10、优选地，所述熔体层的厚度为0.5～3mm。
11、优选地，所述稳定状态的时间大于2h。
12、优选地，所述旋转的速度为1～10rpm。
13、优选地，所述初始角度为所述籽晶的(001)面和导模模具的长度方向平行。
14、优选地，使所述籽晶恢复到初始角度的时间为1～5h。
15、优选地，所述圆形肩部的直径为5～10mm。
16、优选地，所述放肩生长时的拉速为0.5～5mm/h，晶体直径增加速度为0.5～3mm/h。
17、本专利技术提供了一种导模法生长氧化镓晶体的方法，包括以下步骤：将导模模具和氧化镓原料置加热使所述氧化镓原料熔化，得到氧化镓熔体和被充分预热的模具；通过毛细原理将所述熔体吸入所述预热模具表面，形成熔体层；下籽晶，使所述籽晶和所述熔体层接触，然后保持稳定状态，所述稳定状态是指所述籽晶既不熔化，也不向外生长；对所述籽晶进行旋转，生长出圆形肩部，当所述圆形肩部的直径达到所述导模模具宽度的50％～80％时，使所述籽晶恢复到初始角度，停止旋转；进行放肩生长，当晶体生长至所述导模模具的外延，按模具形状拉出晶体。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
19、本专利技术先下籽晶，使籽晶保持稳定状态后，再对所述籽晶进行旋转，使籽晶下方首先形成一个近似的圆形区域，圆弧处的机械强度高于直边，应力集中现象也大幅减少，从而能有效避免在籽晶下方产生出孪晶或开裂，通过本专利技术方法生长的导模单晶较能大幅减少孪晶和开裂的现象，从而提高晶体生长的规格、质量和产能。且本专利技术只需在现有导模设备的籽晶提拉装置上增加或启用连续旋转和角度定位功能，实施工艺简单有效，实施过程直观可见。
20、实施例表明，本专利技术能够生长出宏观完整的4英寸或6英寸晶体，成功率从20％提升至75％以上，晶体无孪晶，可切出相应的4英寸/6英寸晶圆。
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1.一种导模法生长氧化镓晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热的温度为1820～1900℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔体层的厚度为0.5～3mm。
4.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述稳定状态的时间大于2h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转的速度为1～10rpm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始角度为所述籽晶的(001)面和导模模具的长度方向平行。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，使所述籽晶恢复到初始角度的时间为1～5h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆形肩部的直径为5～10mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放肩生长时的拉速为0.5～5mm/h，晶体直径增加速度为0.5～3mm/h。
【技术特征摘要】
1.一种导模法生长氧化镓晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热的温度为1820～1900℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔体层的厚度为0.5～3mm。
4.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述稳定状态的时间大于2h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转的速度为1～10rpm。
【专利技术属性】
技术研发人员：夏宁，王琤，
申请(专利权)人：杭州镓仁半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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