【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体晶体，具体涉及一种泡生法生长氧化镓单晶的方法。
技术介绍
1、氧化镓单晶拥有4.8ev的禁带宽度和3000以上的baliga优值，被誉为最先可实现应用的超宽禁带半导体晶体。氧化镓单晶的生长方法多种多样，其中导模法被认证为主流生长方法，但是导模法生长晶体形状为板状，制备衬底的数量受限，并且该方法使用的铱金属价格昂贵且铱量较大，阻碍了氧化镓单晶的产业化进程。本专利采用的泡生法可以生长柱状的氧化镓单晶，可以获得大尺寸的晶面的衬底，弥补了导模法不能获得大尺寸（010）晶面氧化镓衬底的缺点。
2、但是，现有的泡生法氧化镓生长方法对整体生长过程描述比较粗糙，没有明确控制温度梯度的方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种泡生法生长氧化镓单晶的方法，旨在解决上述
技术介绍
中存在的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种泡生法生长氧化镓单晶的方法，包括：
3、s01，装炉：向坩埚中装入重量为m1氧化镓原料，纯度5n，把装有原料的坩埚放入单晶生长炉中；在坩埚上方间隔放置若干个保温屏；顶端装[010]晶向的籽晶，关闭单晶生长炉门；抽真空至5pa以下，并充入0.7-1.3个大气压的高纯co2。
4、s02，升温化料：升温并保温至氧化镓原料完全熔化；
5、s03，引晶生长；
6、s04，降温取晶：生长完成后，将晶体温度降至室温，取出晶体。
7、需要说明的是，生长炉内设有保温筒
8、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，步骤s01中，在所述坩埚上方间隔放置三个所述保温屏，每个所述保温屏上均开设有避让孔和多个通气孔，三个所述保温屏上的所述避让孔对齐设置，用来避让所述籽晶；相邻两个所述保温屏上的通气孔错位设置；相邻两个所述保温屏上的通气孔错位设置。以有效减缓原料挥发气体流动速度，并阻挡热辐射的散发，稳定热场；避让孔的尺寸略大于晶体尺寸。
9、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，所述保温屏上设有9-16个所述通气孔，每个所述通气孔的直径为5-15mm，相邻两个所述保温屏之间间隔10-20mm。
10、具体的，保温屏上通气孔的数量、通气孔的直径根据晶体实际直径具体设置，晶体直径越大，保温屏的直径也就越大，开设的通气孔的数量也就越多。
11、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，步骤s01中，所述籽晶晶向偏差≤0.5°, 关闭所述单晶生长炉门后，抽真空至5pa以下，并充入0.7-1.3个大气压的高纯co2。
12、需要说明的是，冲入二氧化碳作为保护气体，能够有效抑制氧化镓的高温分解。
13、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，步骤s02中，采用100-150℃/h升温速率至1850℃，保温5-8h，至氧化镓原料完全熔化。
14、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，步骤s03中，将籽晶穿过保温屏，降低至液面上10-15mm处，保温20min-1h；再将籽晶降至液面下，熔化10-20mm；之后，采用10-20mm/h的拉速，向上提拉籽晶，保持不溶不长之后，拉速降低至0.5-1.5mm/h；最后，采用10-30℃/h的降温速率，进行降温生长。
15、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，步骤s03中，记录晶体重量为m2，当m2与m1相差150-300g时，表示晶体生长完成。
16、需要说明的是，晶体完成生长时，坩埚内会残留一定量的物料，当m2与m1相差的重量为坩埚内残余的原料的重量，
17、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，步骤s03中，晶体生长过程中，m2持续升高，晶体生长完成后，升温10-20℃，保温0.5-1h，升拉速至10-20mm/h，当m2与m1相差150-300g，m2由升高变为降低时，表示晶体脱离坩埚。
18、需要说明的是，在晶体生长过程中，晶体不断变多，因此重量会持续升高，但是，当其脱离坩埚后，由于表面张力作用，晶体完全脱离坩埚后，m2会瞬时减小，此时，即表示晶体脱离坩埚，进而有效降低了氧化镓降温时的开裂率。
19、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，步骤s06中，需要中阻或者高阻晶体时，采用100-150℃/h降温速率降温至1000℃，恒温3-5h，再采用200-300℃/h降温至室温，取出晶体。
20、在本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的一种可能的实现方式中，步骤s06中，需要低阻晶体时，采用100-150℃/h降温速率降温至1000℃，充入n2退火，保持低阻电阻率恒定退火，降至室温，取出晶体。
21、本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术提供的泡生法生长氧化镓单晶的方法，在坩埚的上侧设有若干保温屏，而氧化镓原料熔化后挥发严重，设置保温屏后，可以阻挡原料挥发气体流动速度，降低并稳定热场轴向温度梯度，更有利于优化泡生法氧化镓晶体生长质量；且能够阻挡热辐射，减小轴向温梯，也使热场轴向温梯更容易控制，提高成晶率。
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1.一种泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤S01中，在所述坩埚上方间隔放置三个所述保温屏，每个所述保温屏上均开设有避让孔和多个通气孔，三个所述保温屏上的所述避让孔对齐设置，用来避让所述籽晶；相邻两个所述保温屏上的通气孔错位设置。
3.如权利要求2所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，所述保温屏上设有9-16个所述通气孔，每个所述通气孔的直径为5-15mm，相邻两个所述保温屏之间间隔10-20mm。
4.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤S01中，所述籽晶晶向偏差≤0.5°,关闭所述单晶生长炉门后，抽真空至5Pa以下，并充入0.7-1.3个大气压的高纯CO2。
5.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤S02中，采用100-150℃/h升温速率至1850℃，保温5-8h，至氧化镓原料完全熔化。
6.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤S03中，将籽晶穿过保温屏
7.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤S03中，记录晶体重量为M2，当M2与M1相差150-300g时，表示晶体生长完成。
8.如权利要求7所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤S03中，晶体生长过程中，M2持续升高，晶体生长完成后，升温10-20℃，保温0.5-1h，升拉速至10-20mm/h，直至M2降低时，表示晶体脱离坩埚。
9.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤S04中，采用100-150℃/h降温速率降温至1000℃，恒温3-5h，再采用200-300℃/h降温至室温，取出晶体。
10.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤S04中，采用100-150℃/h降温速率降温至1000℃，充入N2退火，保持低阻电阻率恒定退火，降至室温，取出晶体。
...【技术特征摘要】
1.一种泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤s01中，在所述坩埚上方间隔放置三个所述保温屏，每个所述保温屏上均开设有避让孔和多个通气孔，三个所述保温屏上的所述避让孔对齐设置，用来避让所述籽晶；相邻两个所述保温屏上的通气孔错位设置。
3.如权利要求2所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，所述保温屏上设有9-16个所述通气孔，每个所述通气孔的直径为5-15mm，相邻两个所述保温屏之间间隔10-20mm。
4.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤s01中，所述籽晶晶向偏差≤0.5°,关闭所述单晶生长炉门后，抽真空至5pa以下，并充入0.7-1.3个大气压的高纯co2。
5.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤s02中，采用100-150℃/h升温速率至1850℃，保温5-8h，至氧化镓原料完全熔化。
6.如权利要求1所述的泡生法生长氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤s03中，将籽晶穿过保温屏，降低至液面上10-15mm...
【专利技术属性】
技术研发人员：王英民，霍晓青，周金杰，张胜男，董增印，李贺，张嵩，程红娟，赖占平，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：
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