最後更新:2026年10月8日晶圓製造・基板加工化合物基板(SiC・GaN・藍寶石)

垂直布里奇曼法(VB法)是什麼

Vertical Bridgman Method

垂直布里奇曼法(VB法)是讓坩堝中的熔液在具溫度梯度的爐中緩慢移動,從底部晶種一側依序凝固以成長單晶的方法。它與不移動爐體的VGF法一起用於製造GaAs、InP等化合物半導體基板,由於溫度梯度小,可得到比CZ法差排更少的晶體。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

垂直布里奇曼法(VB法:Vertical Bridgman Method)是讓坩堝中原料熔化而成的熔液,在具溫度梯度的爐中緩慢移動,從置於坩堝底部的晶種一側依序凝固以成長單晶的晶體成長方法。它是將美國物理學家布里奇曼(Bridgman)所發明的方法,改以坩堝直立(垂直)的方式進行。不移動爐體,而是隨時間改變加熱器溫度分布、從底部開始凝固的方法,稱為垂直梯度凝固法(VGF法),與VB法同樣被廣泛使用。

VB法與VGF法主要用於製造GaAs(砷化鎵)、InP(磷化銦)等化合物半導體的單晶基板。矽所採用的主流柴可拉斯基法(CZ法),是從熔液中拉出晶體,因此拉出的晶體內部會產生很大的溫差。化合物半導體晶體比矽更容易破裂,也容易因熱應力產生差排(晶體缺陷),因此能在維持小溫度梯度下、於坩堝中靜靜凝固的VB法與VGF法,可得到差排密度較低的晶體。對於砷、磷等容易蒸發的成分,會以氧化硼(B₂O₃)液體覆蓋熔液表面等方式防止其逸散。

以VB法與VGF法製作的GaAs基板,用於智慧型手機的高頻元件、LED、半導體雷射、VCSEL等;InP基板則用於光通訊用雷射、光接收元件與高速電子元件。另一方面,由於晶體是在接觸坩堝壁的狀態下凝固,需要設法防止從管壁產生缺陷,以及坩堝與晶體的反應與附著,成長也需要很長時間。晶體口徑越大,溫度的均勻控制就越困難。

垂直布里奇曼法(VB法)的常見問題

VB法與VGF法有何不同?
VB法(垂直布里奇曼法)是相對移動坩堝與爐體的位置,將熔液移向低溫側並使其凝固。VGF法(垂直梯度凝固法)則是坩堝與爐體都不移動,隨時間改變加熱器的溫度分布,從底部依序凝固。兩者都用於製造化合物半導體單晶。
化合物半導體為什麼不用CZ法而用VB法?
因為GaAs、InP的晶體比矽更容易破裂,也容易因熱應力產生差排。VB法與VGF法是在坩堝中維持小溫度梯度靜靜凝固,因此比拉晶時會產生大溫差的CZ法,更能得到差排密度低的晶體。

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