[發明專利]一種砷化銦薄膜材料的制備方法及裝置

有效

• 申請號: 201710001932.1
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106783549B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 劉翔;張明;郭治平;何利利;吳長樹
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種砷化銦薄膜材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

（1）單晶Si襯底的清洗：清洗單面拋光的單晶Si襯底并吹干；具體過程為：先用丙酮在超聲波的作用下進行清洗3~5 min；然后用無水乙醇在超聲波作用下洗滌3~5 min；接著用NH₄OH、H₂O₂、H₂O的混合溶液腐蝕3~5min，其中V_NH4OH:V_H2O2:V_H2O=1:2:5~1:2:7，然后再用HCl、H₂O₂、H₂O的混合溶液腐蝕3~5min，其中V_HCl:V_H2O2:V_H2O=1:2:5~1:2:7；取出后用大量冷、熱去離子水交替沖洗，然后用HF、H₂O的混合溶液腐蝕3~5 min，其中，V_HF：V_H2O=1:1~1:5；取出后用大量冷、熱去離子水交替沖洗，最后用氮氣吹干即可；

（2）將砷化銦源和砷單質放入內生長管中，將單晶Si襯底放入石英舟中，石英舟套在內生長管的管口，其中，砷單質位于砷化銦源和單晶Si襯底之間，將內生長管和石英舟一起推入真空腔中，抽真空；

（3）將加熱爐套在真空腔的外面，其加熱位置為放置單晶Si襯底的位置，控制溫度為750~850℃，加熱5~10 min；

（4）推開加熱爐，使爐體自然降溫，然后將加熱爐推回，使加熱爐的恒溫區對應砷單質所在位置，加熱爐的降溫區對應單晶Si襯底所在位置，控制砷單質的溫度為613~615℃，單晶Si襯底的溫度為350~360℃，使砷單質完全揮發，然后使單晶Si襯底升溫至370~380℃，生長緩沖層，生長時間為10~20 min；

（5）然后將爐體升溫后推至生長位置，使加熱爐的恒溫區對應砷化銦源所在位置，加熱爐的降溫區對應單晶Si襯底所在位置，控制砷化銦源的溫度為950℃~980℃，單晶Si襯底的溫度為400~450℃，在Si襯底表面生長砷化銦薄膜，時間為2~4 h，然后薄膜隨爐冷卻至室溫，得到砷化銦薄膜材料。

2.根據權利要求1所述砷化銦薄膜材料的制備方法，其特征在于：所述單晶Si襯底的取向為(111)。

3.根據權利要求1所述砷化銦薄膜材料的制備方法，其特征在于：真空腔中的真空度為10^-2~10^-3 Pa。

4.根據權利要求1所述砷化銦薄膜材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）中砷化銦源和單晶Si襯底之間的距離為50~55cm。

5.權利要求1~4任意一項所述砷化銦薄膜材料的制備方法所用裝置，其特征在于：包括源裝管（1）、內生長管（2）、石英舟（3）、真空腔（5）、加熱爐（6），源裝管（1）位于內生長管（2）的內部，石英舟（3）套在內生長管（2）的管口上，內生長管（2）位于真空腔（5）內，加熱爐（6）套在真空腔（5）外面，可以來回移動，加熱爐（6）包括高溫區和降溫區；加熱爐（6）的長度大于內生長管（2）的長度。

6.根據權利要求5所述砷化銦薄膜材料的制備方法所用裝置，其特征在于：源裝管（1）長度50~60 mm、外徑7~8 mm、壁厚1~1.5 mm；內生長管（2）長度50~55 cm、外徑28~30 mm、壁厚2~3 mm；石英舟（3）高度20~30 mm、內徑29~31 mm、壁厚1~2 mm；真空腔（5）長度1100~1200cm、外徑80~82 mm、壁厚2~2.6 mm。

7.根據權利要求5所述砷化銦薄膜材料的制備方法所用裝置，其特征在于：所述加熱爐（6）的恒溫區長度為30~35 cm，降溫區長度為30~35 cm。

8.根據權利要求7所述砷化銦薄膜材料的制備方法所用裝置，其特征在于：恒溫區的加熱線圈均勻分布，其匝數為50~57；降溫區的加熱線圈由密到疏，匝數為27~30。