半導(dǎo)體制造教程之單晶半導(dǎo)體材料制備技術(shù)方案

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　　1 Bridgman法

　　水平Bridgman法（horizontal Bridgman method ），最早用于Ge單晶。屬于正常凝固。

　　原料（如Ge粉）放入石英舟，石英舟前端植入籽晶（單晶體），推入爐內(nèi)使原料熔化，籽晶不熔。石英舟內(nèi)Ge粉完全熔融并與籽晶良好潤濕時，緩慢將其向外拉出。使其順序冷凝成晶錠。

　　在結(jié)晶過程中，原子排列受到籽晶中原子排列的引導(dǎo)而按同樣的規(guī)則排列起來，并且會保持籽晶的晶向。只要石英舟的拉出速度足夠低，同一晶向?qū)⒈３值饺垠w全部冷凝為止。于是，當(dāng)全過程終結(jié)時，即可制成一根與石英舟具有相同截面形狀的晶錠。

　　也有固定石英舟而移動高溫爐的做法，道理同前面一樣，只是方向相反。

　　除Ge外，GaAs以及其他許多半導(dǎo)體也都可以用這種方法來生長晶錠。不過，在制備像GaAs這樣含有高蒸氣壓成分的晶體時，原料必須置于密封容器（如真空密封的石英管）中。否則，易揮發(fā)組分在高溫下?lián)]發(fā)散失后，無法生長出結(jié)構(gòu)完美的理想晶體。

　　此外，為了保持晶體生長過程中易揮發(fā)組分的化學(xué)配比，往往采用兩段溫區(qū)式的裝置，即將易揮發(fā)組分的原料置于獨立溫區(qū)令其揮發(fā)并保持一定的過壓狀態(tài)，讓與之連通的另一溫區(qū)中的熔體在其飽和蒸氣壓下緩慢凝結(jié)為晶體。

　　在使用密封容器的時候，可以將爐子和容器都豎起來。這就是立式布里奇曼法。

　　用立式布里奇曼法制備的晶錠，其截面形狀與容器截面完全一樣，因而比較容易獲得圓柱形晶錠或其他截面形狀的晶錠

　　而水平布里奇曼法由于熔體受重力的影響，晶錠截面很難完全保持其容器截面的形狀。

　　布里奇曼法的主要缺點是熔體需要盛在石英舟或其他用高溫穩(wěn)定材料制成的容器內(nèi)。這除了導(dǎo)致舟壁對生長材料的嚴(yán)重玷污之外，舟材料與生長材料在熱膨脹系數(shù)上的差異還會使晶錠存在很嚴(yán)重的生長應(yīng)力，從而使原子排列嚴(yán)重偏離理想狀態(tài)，產(chǎn)生高密度的晶格缺陷。

　　相比較而言，由于在臥式布里奇曼法中熔體有較大的開放面，其應(yīng)力和器壁站污問題比立式布里奇曼法小。

　　硒化鎘、碲化鎘和硫化鋅等II-VI族化合物最初就是用立式布里奇曼法制成的。

　　砷化鎵和磷化鎵等在凝固時體積要膨脹的III-V族化合物材料不適合采用立式布里奇曼法，但可以用水平布里奇曼法生長。