[發明專利]一種P型磷化銦單晶制備配方及制備方法

有效

• 申請號: 201710497934.4
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107313110B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 關活明
• 申請（專利權）人: 臺山市華興光電科技有限公司
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B11/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;莫瑤江

本發明公開了一種P型磷化銦單晶制備配方及制備方法，原料組成為：InP多晶料、單質鋅、三氧化二硼和紅磷；按生成100克P型磷化銦單晶計，InP多晶料為99.5克，單質鋅為0.2?0.8克，三氧化二硼的質量不少于32克，所述紅磷的量根據理想氣體狀態方程計算，其中壓力控制在2.7?3.5兆帕，溫度控制在1062?1100℃，本發明通過嚴格控制化學配比，同時建立良好的熱場，使熔體內徑向溫度梯度和縱向溫度梯度更加合理，生長出殘余應力小、位錯密度低、電學參數均勻的高質量P型磷化銦晶體。

技術領域：

本發明涉及半導體材料技術領域，具體涉及一種P型磷化銦單晶制備配方及制備方法。

背景技術：

磷化銦(InP)是重要的Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體材料之一，是繼硅、砷化鎵之后的新一代電子功能材料。與砷化鎵(GaAs)相比，其優越性主要在于高的飽和電場飄移速度、導熱性好以及較強的抗輻射能力等，因此InP晶片通常用于新型微電子、光電子元器件制造。

InP單晶材料按電學性質主要分摻硫N型InP；摻鋅P型InP；摻鐵或非摻雜退火半絕緣InP單晶。n型InP單晶用于光電器件，InP基的長波長(1.3-1.55μm)發光二極管、激光器和探測器已用于光纖通信系統。半絕緣InP襯底上可以制作高速、高頻、寬帶、低噪聲微波、毫米波電子器件。

InP的熔點是1062℃，低于GaAs。但是P在熔點處的離解壓(25～27.5atm)很高。由于其高離解壓，使得In和P難以象Ga和As那樣在單晶爐內直接合成多晶。因此，一般要在高壓爐內用高純銦和高純紅磷首先合成InP多晶料，然后再進行晶體生長工作。

與其它的半導體材料一樣，InP材料在生長過程中難以避免熱應力作用、化學配比偏離、組份偏析、雜質沾污等，由此造成缺陷的產生和晶格完整性的破壞。在InP晶體的生長中，生成孿晶是一個嚴重的問題。特別是，使用在容器內生長晶體的諸如VGF法和垂直Bridgman法(VB法)等的垂直舟法，在低溫度梯度下生長晶體時，生成孿晶的頻率高，因此得到單晶極其困難。為避免缺陷，提高材料完整性和電學性質，進而提高光電子和微電子器件性能和可靠性，需要嚴格控制化學配比。

此外磷化銦單晶生長，熱場都是生長單晶質量的關鍵因素。熱場調節結果直接影響磷化銦晶體生長時的溫度梯度，從而改變材料中的熱應力，影響位錯密度的大小和分布，晶體生長時的固液界面形狀也會隨之改變，最后加工出的晶片電學參數、光學參數的均勻性也會受到影響。

發明內容：

本發明的目的是提供一種P型磷化銦單晶制備配方及制備方法。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種P型磷化銦單晶制備配方，所述原料組成為：InP多晶料、單質鋅、三氧化二硼和紅磷；按生成100克P型磷化銦單晶計，InP多晶料為99.5克，單質鋅為0.2-0.8克，三氧化二硼的質量不少于32克，所述紅磷的量根據理想氣體狀態方程計算，其中壓力控制在2.7-3.5兆帕，溫度控制在1062-1100℃，所述InP多晶料經去離子水多次煮沸清洗，以去除表面的氧化物和殘余雜質；所述三氧化二硼為高純脫水三氧化二硼，脫水后的三氧化二硼含水量在500ppm量級；所述紅磷達到6N純凈度；所述鋅達到6N純凈度。