专利名称：具有坚固支撑、碳掺杂、电阻率控制和热梯度控制的半导体晶体生长的方法和装置的制作方法
技术领域：
相关申请的参考
本申请要求2001年7月5日提交的申请号为60/303，189的美国临时申请的优先权，该申请名称为《在砷化镓生长中的非接触碳掺杂和电阻率控制》，在此以参考的方式并入该申请的全部内容。本发明一般涉及III- V，II -VI族及其相关单晶化合物生长的领域，更具体的涉及具有坚固支撑、碳掺杂、电阻率控制和热梯度控制的半导体晶体生长的方法和装置。
背景技术：
电子和光电仪器设备制造厂商的常规商业需求在不断增长，经过刨切和抛光处理后的大块均匀的单半导体晶体为微电子仪器的生产提供了基片。一个半导体晶体生长的过程包括将多晶原材料加热至熔点(超过1，2000C )，再使熔体与高质籽晶相互接触，然后使熔体结晶，从而在多晶原材料的下面沿着籽晶的垂直方向上形成一个柱状的晶体。生成半导体晶体的必要装置包括一个晶体生长炉，一个安瓿瓶，一个坩埚和一个坩埚支撑。坩埚下面较窄的部分称为籽井。在以往的晶体生长工艺和装置中存在着几个问题。首先，像碳这类掺杂物的掺杂控制在半导体晶体如半绝缘GaAs物质的成功生长中常常起到关键性的作用。然而以往的半导体晶体如GaAs的生长技术已经证明很难获得可以控制的碳掺杂。这些技术一般包括把含碳掺杂物放入GaAs熔体中并且与热装料相互接触来实现碳掺杂。其次，晶体的生长装置必须能够承受住极高的温度。此外，设备的各个组成部分要坚固结实能够承载坩埚；尽管在晶体生长的过程中系统中常存在极大的扰动和对流，晶体的生长必须是静止的。任何的移动，装置的破裂或者晶体生长装置一个组成部分的移动都会导致装料部分或者是全部损失掉。在提供热保护和坚固的同时，坩埚支撑部分不应该阻碍热传递到坩埚。事实上，在很多的晶体生长技术中，精确控制坩埚内温度和坩锅支撑部分不应阻碍坩埚装料的热传递都是一个基本原则。在生产可以得到具有均匀点特性的晶体时，温度梯度的控制十分重要，因为温度梯度将影响到晶体生长过程中固体和熔体交接面的平滑性。为得到具有均匀电特性的基片，固体和熔体交接面越平滑越好。但是因为装置和装料的靠外部分比中心部分冷却的快，所以很难保持交接面的平滑性。比如说，在高温下，固态的GaAs具有一个比较低的热导率(0. 7ff/cm. K)，这就使液态和固态交接面很难保持平滑性，进而使它具有较低的晶体生长率。因为固态和液态的GaAs相对于坩锅来说具有比较低的热导率，所以坩埚沿着晶体外围传来的热对于圆锥形的传热区域里交接面的形状具有更重要的作用。由于晶体的颈部向下对着籽井并且在交界部分轴向的热传导递减，径向的热梯度递增，所以固体和熔体的交接面呈中凹。因此，需要一种能减小坩埚支撑径向的热损耗的方法以便在籽井的上面形成一个平滑的固熔体交接面。
如果不能通过坩埚下面窄小部分占优势的热梯度得到控制，那么在传热区域里很容易形成非内裂缺陷、错位簇、线形腐蚀坑、多晶和双晶。在坩埚的下面部分形成的这些问题将影响结晶的过程，进而影响晶体的生长。另一方面，如果高质量的晶体生产过程延伸到坩埚较大半径处，那么生成缺陷晶体的可能性就会降低。因此，掺杂物的掺杂控制能力，温度控制的质量，控制垂直温度梯度变化和保持装置底部附近的等温线平滑的能力将直接影响到全部的晶体的质量和产量。就坩埚支撑和温度控制梯度而言，其解决方案在工业上被广泛应用。传统的坩埚支撑解决方案包括使用一个固体的陶瓷支撑，这个支撑可以通过对流或者传导来增强热传递。一般来讲，固体的陶瓷坩埚支撑能够提供有效地热绝缘，但是在坩埚的下部不利于温度的控制。虽然坩埚所需要的牢固性和稳定性要求支撑部分必须是一个坚实的结构，在坩埚籽井区域对加热炉加热方面还需要考虑一些其他的情况。由于固体陶瓷结构的坩埚支撑结构在膨胀和收缩时会裂开或者移动，所以这样的支撑具有固有的不稳定性。进一步讲，坩埚支撑不应该阻止热能流向原材料和晶体熔体。一个固体的坩埚支撑需要能够把热从加热炉的加热部分传递到安瓿瓶，并且主要是通过传导来传递热量。让人遗憾的是，在高温时很难控制热传导，并且在实际操作中，热传导对提高精确度是起反作用的，很多的晶体生长技术·需要平滑的温度梯度。同样，籽井的对流加热也不利于籽井温度控制，导致坩埚区域的温度控制精度降低。传统的坩埚支撑技术着重于利用空气对流实现传热递，所以传统的坩埚支撑是由许许多多的陶瓷环和定位片组成的。如同坚固的坩埚支撑设计会影响温度控制，基于气体或流体对流加热的技术同样不能解决大多数晶体生长技术中对特定温度控制的要求，例如垂直梯度凝固技术(VGF)。基于热对流和热传导加热的方法不能够同时解决籽井的精确温度控制和可靠稳定性，不适于大批量的晶体生产。
发明内容
本发明涉及在坚固的坩埚支撑，碳掺杂，电阻率控制和温度梯度控制下的III-V，II-VI族及其相关单晶化合物生长。在一个实施例中，以碳作为掺杂物并在控制掺杂的情况下生长半绝缘砷化镓(GaAs)。本方案的实现需要一个带有籽区/井的坩埚和一个带有一个上区域和一个下区域的安瓿瓶。将籽晶放在坩埚内的籽区/井里，GaAs和B203放到坩埚中。然后将装有籽晶、砷化镓原料和B203原料的坩埚放入到安瓿瓶中，将固态碳物质放在安瓿瓶的下区及坩埚外面。将装有固态碳物质和坩埚的安瓿瓶在真空中密封。密封后的安瓿瓶在一种可控的方式下加热使得GaAs材料熔化。固态碳在热作用下产生一种含碳气体，气体通过B203与熔化了的GaAs相互作用。密封的安瓿瓶以一种可控的方式进行冷却。在另一个实施例中，采用坩埚支撑结构，该坩埚支撑结构能够容纳下安瓿瓶并使得安瓿瓶在该坩埚支撑结构上稳定放置。将一个坩埚放在一个加热炉中，对加热炉持续加热以精确控制籽井中温度。比如说，支撑可以使一个VGF系统中的密封的石英安瓿瓶获得一个稳定的支撑，同时还可以通过控制热的辐射来控制籽井温度的梯度变化。在另外一个实施例中的坩埚支撑结构包括了一个固态的薄壁柱体，柱体放在一个VGF晶体生长炉中的底层，内部填充着一种低密度的绝缘物质，在低密度绝缘物质的中心有一个轴向中空芯，坩埚和密封安瓿瓶固定在柱体的顶端，这就使得中空的轴向芯能够对着籽井，并且使安瓿瓶被柱体支撑住。
图I示出了根据本发明的一个实施例的系统100，系统100提供了 GaAs在垂直梯度凝固(VGF)的生长中非接触碳掺杂和电阻率控制，其中，碳是由石墨块来提供的。图2示出了根据本发明一个实施例的系统200，系统200提供了 GaAs在垂直梯度凝固(VGF)的生长中非接触碳掺杂和电阻率控制，其中，碳是由石墨粉来提供的。图3示出了根据本发明一个实施例的系统300，系统300提供了 GaAs在垂直梯度
凝固(VGF)生长中非接触碳掺杂和电阻率控制，其中，碳是由石墨粉和石墨块来提供的。图4示出了根据本发明一个实施例的系统400，系统400提供了 GaAs在垂直梯度凝固(VGF)生长中非接触碳掺杂和电阻率控制，其中，碳是由石墨帽来提供的。图5不出了根据本发明一个实施例的系统500,系统500提供了 GaAs在垂直梯度凝固(VGF)的GaAs晶体生长中非接触碳掺杂和电阻率控制，其中，碳是由石墨条来提供的。图6为根据本发明的一个实施例提供的在垂直梯度凝固(VGF)中带有坩埚支撑结构的晶体生长系统在垂直方向上的横截面视图。图7为根据本发明的一个实施例提供的一个坩埚支撑结构透视图。
具体实施例方式本发明的方案实现一般包括具有坚固的支撑，碳掺杂，电阻率控制和温度梯度控制下的III - V，II - VI族以及相关单晶化合物生长。方案实现以GaAs的VGF生长为例。在VGF生长过程中碳掺杂的实现方法和的电阻率控制以及VGF生长炉中所提供坩埚支撑结构的方法都在下面内容中加以阐述。VGF包括生产大量具有较高结构均匀性和低缺陷密度晶体块的单晶体的生长技术、装置和过程工艺。在一个实施例中，晶体块的结晶尺寸直径超过了 4英寸，长度超过了6英寸。这些柱状晶体在多晶原料下面沿着籽晶的垂直方向上生长。在一个实施例中，通过在坩埚外面放置掺杂物质来实现半绝缘GaAs的电阻率和碳的等级控制，碳与熔化的装料是不接触的。由于掺杂物质与熔体是分离的或者说利用坩埚对二者加以隔断，使得这种工艺有利于获得很高的单晶生长产量。根据本发明的实施例，图I-图5描述了在半绝缘GaAsd生长过程中取得可控的碳掺杂的方法，具体描述如下
提供碳掺杂源。这些掺杂物质包括，例如图I中的石墨块105，图2中的石墨粉205，图3中的石墨块105和石墨粉205，图4中的石墨帽405，图5中的石墨条505，和/或其它的高存度石墨碎块。在图I 一 5中，如正常的VGF生长，将GaAs的合成装料110装入到热解氮化硼(PBN)坩埚115中，并且将一些氧化硼(B203) 120放置到坩埚115中。如上所述的各种碳掺杂源一般被放置于石英安瓿瓶130的下端125的各个位置上，如图I 一 5所示。然后把放有GaAs装料110的PBN坩埚115装入到石英安瓿瓶130中。把装有掺杂物质，PBN坩埚115，GaAs装料110和氧化硼(B203) 120的石英安瓿瓶130抽成真空，在真空中密封。通过熔化装料110生成晶体，然后控制从氮化硼坩埚115下端的籽井到装料的末
端的液一固交接面。半绝缘GaAs的电阻率和碳掺杂等级可以通过掺杂物105的使用数量和掺杂物的温度加以控制。在图I 一 5中，碳掺杂源和石英物质(Si02)中的氧发生化学反应。反应产生一氧化碳(CO)和其它含碳氧化物，这些物质被石英安瓿瓶130有效地密封住。碳的氧化物在氧化硼(B203) 120作用下反应，最终，碳被掺杂到GaAs的熔体110中。使用越多的碳掺杂物质，碳掺杂物质的温度越高则反应越为明显，进而获得更高的碳掺杂等级和更大的GaAs电 阻率。没有反应的碳掺杂物质能够重新用于制作半绝缘特性的GaAs，电阻率率分布从低1E6到低1E8Q - cm，变动率高于6000cm2/V. S。这项技术也可以应用于在密封环境下其它的生长技术，比如说，垂直铸造技术中(VB)。图6为根据本发明的一个实施例提供的在垂直梯度凝固(VGF)中带有坩埚支撑结构的晶体生长系统在垂直方向上的横截面视图，系统中带有坩埚支撑2000结构。图I 一 5中所示的坩埚-安瓿瓶组合体或者其它类型的坩埚-安瓿瓶组合体被放置于坩埚支撑2000上面。坩埚支撑2000在一 VGF炉1000中。坩埚支撑2000提供了一个物理上的支撑并且能实现安瓿瓶4000和它里面的物质的热梯度控制，其中包括，原料(未展示)，籽晶(未展示)和坩埚3000。在一个实施例中，原料融化和晶体生长的坩埚3000为一 PBN结构，该PBN结构包括一个晶体结晶区3010，小半径籽井圆柱体3030，一个传热区3020，其中所述晶体生长区3010位于坩埚3000的顶端，并且该生长区的直径与希望得到的晶体的直径相同。在当前的晶片工业标准中，该直径为4到6英尺。在坩埚3000的底部，籽井柱体3030有一个密封的底和一个直径略大于高质籽晶的的直径，比如说，约6 — 25mm，在长度上约为30_100mm。籽井柱体3030也可以为其它的尺寸。晶体的主要生长区3010和籽井柱体3030的壁可以为直壁，也可以有向外约I度左右的锥度以便于在坩埚3000中移动晶体。位于生长区3010和籽井柱体之间的锥形的传热区域3020的壁倾斜约45度角，其较大直径一端等于并连接到生长区域壁，较小直径等于并连接到籽井壁。该倾斜角度也可以大于或者是小于45度。在放入到VGF晶体生长炉1000之前，先将原料装入坩埚3000中，盖上坩埚帽3040，然后将坩埚放入安瓿瓶4000中。安瓿瓶4000可以是由石英制作的。安瓿瓶4000的形状与坩埚3000很相似。它的籽晶生长区4010为圆柱形，籽井区域4030的直径较小，在籽晶生长区4010和籽井区域4003之间有一个传热区4020，坩埚3000刚好放在安瓿瓶4000的里面，在安瓿瓶4000和坩埚3000之间有一个很小的空隙，安瓿瓶4000在它的籽井区域4030的底部闭合,就像坩埚一样,在坩埚和原料装入以后在顶部密封。安瓿瓶的底部和坩埚的形状一样，都是漏斗形状的。因为安瓿瓶和坩埚相结合的部分是漏斗形状的，所以坩埚支撑2000需要配合和容纳这个漏斗形状并且要使得安瓿瓶在VGF炉1000中保持稳定性和垂直向上。在另一个实施例中，安瓿瓶和坩埚结合部分可以是不同的形状，坩埚支撑2000的形状也相应的变化以适应变化的安瓿瓶和坩埚形状。根据本发明的一个实现例，安瓿瓶和里面装料的稳定性和垂直向上是通过坩埚支撑2000的一个坚固的薄壁圆柱体2050来实现的。坚固的薄壁形圆柱体2050与安瓿瓶4000的漏斗端部相结合。在一个实施例中，坩埚支撑圆柱体2050是由导热物质制成的，最好是石英。在另一个实施例中，碳化硅和陶瓷也被用来制作坩埚支撑圆柱体2050。圆柱体2050与安瓿瓶4000圆周接触，圆柱体2050的上边沿与安瓿瓶的圆锥形区域4020的肩部相接。这样的结构可以使固体和固体的接触最少，这就确保了很少的热传导出去，而热传导是相对来说不可控制的也是不希望产生的。这样，热只能由其它的方式产生，更容易控制。低密绝缘物质2060，比如陶瓷纤维，是坩埚支撑圆柱体2050的主要填充物质，在绝缘物质2060的中间位置有一个轴向中空的芯2030，芯中空是为了对着安瓿瓶4000的籽井4030的物质。在其它的实施例中，低密物质可能是氧化铝纤维(1，800°C )，硅酸铝纤维(I, 4260C )或/和氧化锆纤维(2，2000C )。绝缘物质2060被小心的放入坩埚支撑2000中，当它放在圆柱体2050的顶部时，安瓿瓶4000的重量把绝缘物质2060压实并且形成了倾斜 的绝缘物质边缘2020。内部大部分被填充了绝缘物质的圆柱体减少了空气流动,这就确保了很少的热通过对流传出，与热传导相似，热对流相也是一种不可控制的热交换方式，热传导和热对流都会损害VGF和其它的晶体生长过程。在图6的实施例中，有一个中空的芯2030，芯的直径约等于安瓿瓶籽井4030的直径，它向下延伸到安瓿瓶籽井4030底部，并且低于安瓿瓶籽井4030底部。在另一个实施例中，中空芯2030经过坩埚支撑从籽井的底部一直延伸到加热炉1000的底部。中空芯2030为晶体的中心提供了一个冷却通道。它在生长晶体的中间部分和籽井中起到了冷却的作用。在它的作用下，热能被释放出，释放出的路径是向下通过籽井和固态晶体的中心，再向下通过坩埚支撑2000中的绝缘物质2060中的中空芯2030将热能释放。如果没有中空芯2030，那么晶体块中心的温度自然而然的要比晶体中接近于外边缘的部分温度要高。在这种情况下，晶体块的中心与水平线交差部分的结晶都要慢于周边的晶体结晶。这样的条件下，不易生长出具有均匀电特性的晶体。在坩埚支撑中采用中空芯的这种创新的方法使得热能能够向下传导，传热的途径是通过安瓿瓶4000和中空芯2030，使热辐射到辐射通道2070的外面。这一点对于减少生长着的晶体中心处的热能是很重要的，它能使等温线平滑的通过晶体的直径处。保持平滑的晶熔交接面就能保证生长出具有均匀电特性和物理特性的晶体。圆柱体2050中的低密绝缘物质2060会阻碍热流从炉中发热单元1010辐射传到籽井区域4030中的安瓿瓶4000，这就要求在水平方向上形成一些穿过绝缘物质2060的辐射沟道/小孔/通道。辐射通道2070穿过绝缘物质2060提供了一个热辐射出口，这样可以控制热量从炉的加热单元1010传到安瓿瓶籽井4030。辐射通道到2070的数量、形状和直径是跟据特定的情况而变化的。辐射通道也可以是倾斜的，弯曲的或者是波浪型的。辐射通道不必必须做成是连续的。它们也可以部分的通过绝缘物质2060。这将有助于把对流传热减到最小。在某一个实施例中，这些通道的直径很小,接近于铅笔宽度的大小,所以对流很小。辐射通道的横截面也可以大到平方英寸甚至更大。辐射通道2070通过绝缘物质2060也起到了连接绝缘物质2060中心的中空芯2030的作用，使得热能从晶体中心辐射出来进而冷却晶体，生产较平滑的等温线。辐射通道2070能使温度得到控制并且与晶体的产量直接相关。图7为根据本发明的一个实施例提供的坩埚支撑2000结构的透视图。坩埚支撑2000的外视图展示了一个支撑圆柱体2050，一个支撑圆柱体2050的上边沿2100，窗口2080，绝缘物质2060和中空芯2030。支撑圆柱体2050提供了一个安瓿瓶支撑(图中没有展示)并且和安瓿瓶有很小的接触。支撑圆柱体2050的上边沿2100与安瓿瓶圆周接触，所以热的传导很小。圆柱体还形成了空气流的隔离带，阻止了在辐射通道(图中没有展示)中可能出现的热对流，辐射通道和窗口 2080相连接，圆柱体不会阻挡热的辐射。在另外的一个实施例中，窗口 2080为辐射通道的末端。辐射通道较小的直径对坩埚支撑2000的热对流形成阻挡。所以，用一个圆柱体来支撑安瓿瓶和它里面的装料，在支撑圆柱体中除了中间的芯以外都填充低密绝缘物质，在绝缘物质中打出辐射通道可以使得温度在晶体的生长过程 中得以控制。可以在晶体生长的不同阶段获得对热能传递的控制和温度的控制。因为在建立和控制坩埚的传热区域温度控制中，坩埚籽井和晶体生长区域的温度控制是十分重要的，所以温度控制对于VGF和其它的晶体生长是必须的，坩埚的传热区的温度控制对VGF单晶产量和其它类晶体的生长过程是十分必要的。由于本发明中使用的方法使得热传导和热对流最小化，所以VGF中热能从炉加热单元传递到籽井的任务就主要交给了热辐射。在晶体生长炉中的各种传热方式中，在温度范围从几百度到1，200°C的晶体生产炉内，热辐射是一种最有效的热传递的方式。热辐射是加热安瓿瓶和装料的一种最理想的方式，因为这种传递热的方式比起其它的传热方式更易于控制。支撑圆柱体的结构不会阻碍热辐射，因此，即便作为固体减少了空气的热对流也不会与热辐射相互干扰。考虑到这些方法综合作用，本发明的实施例包括坩埚支撑技术，它对于VGF安瓿瓶，坩埚和装料的高度稳定性起到有利的作用，还能实现安瓿瓶籽井的精确有效的温度控制。这里强调的是上面所描述的发明实现方案都只是为了使能清楚的理解本发明的原理的可行例子。这些例子不是用来穷举或者是限制本发明而明确指出方案实现。对于本发明的上述实行方案也许进行的变化和改动都不会脱离本发明的原理和核心。比如说，其它的晶体的生长过程，生长过程以相同或者是相近的方式创造出III- V，II -VI族及其相关单晶化合物，在VGF晶体生长过程中也能够使用碳掺杂和电阻率控制的实现方案和/或带有温度梯度控制的坚固的支撑。所有的这些改动和变化都将被包括在本发明的范围之内并且受到一下权利要求书中声明的保护。
权利要求
1.一种通过控制以碳为掺杂物的掺杂方法来生长一种半绝缘砷化镓物质(GaAs)，其特征在于，所述方法的步骤包括 提供一个带有一个籽区域的坩埚； 在所述坩埚籽区域中放置一块籽晶； 把GaAs原材料装入所述坩埚中； 把氧化硼(B203)物质放入到所述坩埚中； 提供一个带有一个上区域和一个下区域的安瓿瓶； 把装有所述籽晶、GaAs原材料，B203物质的坩埚装入所述安瓿瓶中； 把一种固态碳物质放入到所述安瓿瓶的下区，坩埚的外面； 在真空条件下密封装有坩埚和固态碳物质的安瓿瓶； 以一种可控的方式来加热所述密封安瓿瓶使得所述GaAs原材料熔化，在热的作用下碳物质反应生成含碳气体，气体在所述B203物质的作用下和所述GaAs原材料相互作用；以一种可控的方式冷却所述密封的安瓿瓶。
2.根据权利要求I的所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤 选择数量已预先确定的固态碳物质。
3.根据权利要求I的所述的方法，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨块。
4.根据权利要求I的所述的方法，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨粉。
5.根据权利要求I的所述的方法，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨帽。
6.根据权利要求I的所述的方法，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨条。
7.根据权利要求I的所述的方法，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨碎块。
8.一种通过控制以碳为掺杂物的掺杂方法来生长半绝缘砷化镓物质(GaAs)的装置，其特征在于，所述装置包括 一个有籽区的坩埚； 一个有一个上区和一个下区的安瓿瓶，所述坩埚放在所述安瓿瓶中，固态碳物质放在所述安瓿瓶中及所述坩埚的外面； 装有所述坩埚和所述碳物质的所述安瓿瓶在真空中条件下密封。
9.根据权利要求8的所述的装置，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨粉。
10.根据权利要求8的所述的装置，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨碎块。
11.一个通过控制以碳为掺杂物的掺杂方法来生长一种半绝缘砷化镓物质(GaAs)的系统，其特征在于，所述系统包括 带有籽晶区的坩埚，籽晶装在所述籽区域内，所述坩埚中装有GaAs原料和氧化硼(B203)物质; 一个带有一个上区和一个下区的安瓿瓶，在所述安瓿瓶中装有所述坩埚和所述固态碳物质，所述固态碳物质放在安瓿瓶的低区及坩埚的外面并在真空中密封。
12.根据权利要求11的所述的装置，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨粉。
13.根据权利要求11的所述的装置，其特征在于，所述固态碳物质包括石墨片。
14.一种坩埚支撑的方法的步骤包括其特征在于， 在VGF晶体生长炉的底部放有一个圆柱体； 所述圆柱体内装有低密物质；在所述低密绝缘物质的中间有一个轴向中空的芯； 把装有籽晶、原料、坩埚和坩埚帽的密封石英安瓿瓶放置在圆柱体的顶端使得轴向中空的芯能够容纳安瓿瓶的籽晶，还可以使坩埚得到圆柱体的支撑。
15.根据权利要求14中的坩埚支撑的方法，其特征在于，在所述低密物质插入到固态晶体之前，在所述低密物质水平方向上形成多个热辐射通道。
16.根据权利要求14中的坩埚支撑的方法，其特征在于，所述圆柱体是由石英制成的。
17.根据权利要求14中的坩埚支撑的方法，其特征在于，所述圆柱体是由碳化硅制成的。
18.根据权利要求14中的坩埚支撑的方法，其特征在于，所述圆柱体是由陶瓷制成的。
19.根据权利要求14中的坩埚支撑的方法，其特征在于，所述低密绝缘物质是由陶瓷纤维制成的。
20.根据权利要求14中的坩埚支撑的方法，其特征在于，所述低密绝缘物质是由氧化铝纤维(1,800°C)制成的。
21.根据权利要求14中的坩埚支撑的方法，其特征在于，所述低密绝缘物质是由硅酸铝纤维(1，426°C)制成的。
22.根据权利要求14中的坩埚支撑的方法，其特征在于，所述低密绝缘物质是由氧化锆纤维(2，200°C)制成的。
23.根据权利要求15中的坩埚支撑的方法，其特征在于，所述热辐射通道的横截面积约等于I英寸。
24.坩埚支撑装置包括一圆柱体，所述圆柱体放在一VGF晶体生长炉的底部，所述圆柱体由低密物质填充，在所述低密绝缘物质的中间有一个轴向中空芯，所述轴向中空芯对着安咅瓦瓶的籽井。
全文摘要
本发明为具有坚固支撑、碳掺杂、电阻率控制和热梯度控制的半导体晶体生长的方法和装置。在含有一个坚固密封的安瓿瓶及与原料非物质接触以掺碳的系统中，在电阻加热控制和热梯度控制下，在晶体生长炉内生长Ⅲ-Ⅴ，Ⅱ-Ⅵ族及其相关单晶化合物晶体。提供了一个以坚固圆柱体来支撑装有坩埚且密封的安瓿瓶的组合体，同时圆柱体中填充有低密绝缘物质用来阻止热传导和热对流。在低密物质的中间打有热辐射通道用来提供热辐射的路径，通过这条通道，热可以进出籽井区域和晶体生长坩埚的传热区域。在籽井的下方由绝缘物质形成中空的芯区，为生长中的晶体提供了冷却条件。这就确保了系统中能生长出均匀的大体积晶体，同时还保证了生长中的晶体和熔液的固液界面平滑，进而使得晶体具有均匀的电特性。
文档编号C30B27/00GK102797032SQ201210257159
公开日2012年11月28日 申请日期2002年7月3日 优先权日2001年7月5日
发明者X·G·刘, W·G·刘 申请人:Axt公司, 北京通美晶体技术有限公司