专利名称：一种热解氮化硼坩埚表层镀膜方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，特别是LEC法生长体单晶的准备工艺中PBN坩埚表层处理方法及装置。
背景技术：
半导体材料是信息社会的基础，广泛的应用于电子信息及光通讯领域。III-V族化合物半导体材料以其特异的性能在尖端科学领域占居重要位置，其中如砷化镓，磷化铟作为发展超高速集成电路，微波单片电路，光电子器件及其光电集成的基础材料受到了广泛关注。
八十年代初，国际上发展了LEC技术，即在高压单晶炉内，原材料Ga和As同时置于热解氮化硼(PBN)坩埚中，以B2O3为覆盖剂，约在60大气压下原位合成兵生长单晶。
PBN坩埚作为原材料的载体，其处理方法直接影响单晶的质量，其使用寿命也关系到整个实验过程的生产成本控制。
现有的PBN坩埚处理方法是在空气中，将PBN坩埚放入电阻炉或其他加热炉中烘烤。每次生长晶体后，PBN坩埚内壁均出现大面积脱皮，甚至出现分层现象，此方法不能很好的解决PBN坩埚使用寿命问题，同时，空气中杂质对PBN坩埚的沾污也会直接影体单晶的质量。而且，PBN坩埚的高破损率也增加了产业化生产成本。为解决这些问题，发明了PBN坩埚的镀膜技术，满足生产需要。
发明内容
本发明的目的是在PBN坩埚的表层镀膜，在保证体单晶生长质量要求的前提下，充分提高PBN坩埚的使用寿命，降低生产成本。
本发明PBN坩埚的表层镀膜，其特征在于，其中包括装挥发性材料的容器，位于封闭炉室中心，采用耐高温材料，并与挥发性材料不反应，挥发性材料可在PBN坩埚表面形成薄膜，并且不影响体单晶质量；PBN坩埚在支撑系统上，位于封闭炉室的顶部，一套加热系统和温控设备，加热升温，使挥发材料扩散至PBN坩埚表层沉积；加热系统在封闭炉室的四周，一套支撑系统，对PBN坩埚起支撑作用，要求耐高温；一座封闭炉室和真空设备，提供挥发空间。
其中，容器使用白金(Pt)制造，挥发材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是体单晶生长过程中的覆盖剂，所以不会对单晶质量造成影响，并与容器不反应；其中加热系统可采用高纯石墨系统，可选用进口石墨。温控设备可采用进口欧陆及其他温控仪表并配备周边电路设备。
其中支撑系统可用钼材料制造。
其中封闭炉室使用不锈钢材料加水冷。
工艺技术说明本发明是在传统处理工艺基础上，通过加热系统和温控设备控制升温、恒温、降温，将高含水B2O3脱水并使其挥发，扩散至处于低温端的PBN坩埚的表层，形成B2O3薄膜。
封闭炉室和真空设备保证整个PBN坩埚处理过程的纯度。
采用上述工艺技术处理的PBN坩埚，在每次生长晶体后内壁状态有了明显的改善，表面光滑，掉皮减少、很少出现分层现象，节约了生产成本。而且在真空条件下处理，杜绝了空气中杂质对PBN坩埚的沾污，从而提高了单晶质量。
图1是整个PBN坩埚表层镀膜系统示意图。
具体实施例方式
请参阅图1所示，本发明PBN坩埚表层镀膜，其中包括
1、设备装挥发性材料的容器(5)，位于封闭炉室(1)中心，采用耐高温材料，并与挥发性材料不反应。挥发性材料可在PBN(2)坩埚表面形成薄膜，并且不影响体单晶质量。PBN(2)坩埚在支撑系统(3)上，位于封闭炉室(1)的顶部。
一套加热系统(4)和温控设备(7)，加热升温，使挥发材料扩散至PBN坩埚表层沉积。加热系统(4)在封闭炉室(1)的四周。
一套支撑系统(3)，对PBN坩埚(2)起支撑作用，要求耐高温。
一座封闭炉室(1)和真空设备(6)，提供挥发空间。
其中，容器使用白金(Pt)制造，挥发材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是体单晶生长过程中的覆盖剂，所以不会对单晶质量造成影响，并与容器不反应；其中加热系统可采用高纯石墨系统，可选用进口石墨。温控设备可采用进口欧陆及其他温控仪表并配备周边电路设备。
其中支撑系统可用钼材料制造。
其中封闭炉室使用不锈钢材料加水冷。
2、具体工艺实施说明本发明将传统工艺处理后的PBN坩埚(2)，放入封闭炉室(1)内的支撑系统(3)上，然后抽真空，并加热升温，通过加热系统(4)和温控设备(7)控制升温(至1000-1200℃)、恒温(2-4小时)、然后降至室温，在整个温度控制过程中，保证封闭炉室的真空度(低于10Pa)。
权利要求
1.一种PBN坩埚的表层镀膜装置，其特征在于，其中包括装挥发性材料的容器，位于封闭炉室中心，采用耐高温材料，并与挥发性材料不反应，挥发性材料可在PBN坩埚表面形成薄膜，并且不影响体单晶质量；PBN坩埚在支撑系统上，位于封闭炉室的顶部，一套加热系统和温控设备，加热升温，使挥发材料扩散至PBN坩埚表层沉积；加热系统在封闭炉室的四周，一套支撑系统，对PBN坩埚起支撑作用，要求耐高温；一座封闭炉室和真空设备，提供挥发空间。
2.根据权利要求1的PBN坩埚的表层镀膜装置，其特征在于，其中，容器使用白金制造，挥发材料用高含水B2O3，由于B2O3其本身是体单晶生长过程中的覆盖剂，所以不会对单晶质量造成影响，并与容器不反应。
3.根据权利要求1的PBN坩埚的表层镀膜装置，其特征在于，其中，加热系统可采用高纯石墨系统，可选用进口石墨。
4.根据权利要求1的PBN坩埚的表层镀膜装置，其特征在于，其中，温控设备可采用进口欧陆及其他温控仪表并配备周边电路设备。
5.根据权利要求1的PBN坩埚的表层镀膜装置，其特征在于，其中，支撑系统可用钼材料制造。
6.根据权利要求1的PBN坩埚的表层镀膜装置，其特征在于，其中，封闭炉室使用不锈钢材料加水冷。
7.一种PBN坩埚表层镀膜方法，其工艺过程如下在传统处理工艺基础上，通过加热系统和温控设备控制升温、恒温、降温，将高含水B2O3脱水并使其挥发，扩散至处于低温端的PBN坩埚的表层，形成B2O3薄膜。
8.根据权利要求7的PBN坩埚表层镀膜方法，其特征在于，将处理后的PBN坩埚(2)，放入封闭炉室(1)内的支撑系统(3)上，然后抽真空，并加热升温，通过加热系统(4)和温控设备(7)控制升温至1000-1200℃、恒温2-4小时、然后降至室温，在整个温度控制过程中，保证封闭炉室的真空度低于10Pa。
全文摘要
本发明属于半导体技术领域，特别是LEC法生长体单晶的准备工艺中PBN坩埚表层镀膜方法及装置。装置包括装挥发性材料的容器；一套加热系统和温控设备；一套支撑系统；一座封闭炉室和真空设备，提供挥发空间。方法包括在传统处理工艺基础上，通过加热系统和温控设备控制升温、恒温、降温，将高含水B
文档编号C30B15/00GK1888126SQ20051001205
公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者高永亮, 惠峰, 王文军 申请人:中国科学院半导体研究所