[發明專利]一種提高半絕緣磷化銦單晶片電阻率均勻性的方法

在審

• 申請號: 201810149630.3
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108486658A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 謝輝;趙有文;董志遠;劉京明
• 申請（專利權）人: 北京鼎泰芯源科技發展有限公司
• 主分類號: C30B33/02
• 分類號: C30B33/02;C30B29/40
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 李琳;李玉琦

一種提高半絕緣磷化銦單晶電阻率均勻性的方法，包括如下步驟：對半絕緣磷化銦單晶進行表面處理；選取與半絕緣磷化銦單晶的尺寸匹配的石英管，進行清洗烘干待用；將半絕緣磷化銦單晶放入該石英管內，并放入一定量的高純鐵粉和紅磷；對裝有半絕緣磷化銦單晶及高純鐵粉和紅磷的石英管進行抽真空，然后封口；將裝有半絕緣磷化銦單晶及高純鐵粉和紅磷的石英管放入高溫爐內，在磷化鐵氣氛下高溫退火。本發明提供的這種提高半絕緣InP單晶片電阻率均勻性的方法，提高了半絕緣InP晶片的質量和電阻的均勻性，半絕緣InP晶片具有更好地電學性質，更有利于光電子器件的應用。

技術領域

本發明涉及到半導體材料技術領域，特別是一種提高半絕緣InP單晶片電阻率均勻性的方法，改善單晶的電學性質。

背景技術

隨著半絕緣磷化銦材料在微電子領域和光電子領域中廣泛應用，磷化銦基器件的研制也迅速發展，因此對磷化銦襯底的結構完整性和電學均勻性要求也越來越高。

晶格中雜質元素的種類和含量決定了半絕緣InP(磷化銦)單晶片的電阻率和導電類型，而雜質元素的分布一定程度上也決定了半絕緣InP樣品的電學均勻性。半絕緣磷化銦單晶中Fe作為深受主，能引起電子從深能級中心到導帶的熱激發，從而造成半絕緣InP電阻率隨溫度產生變化。另外由于Fe(鐵)在半絕緣InP單晶中分凝系數較低，生長半絕緣晶體時熔體中需要摻雜濃度很高的InP，而且InP單晶錠沿生長軸方向表現出明顯的摻雜濃度，從單晶錠的頂部到尾部Fe的濃度逐漸升高，造成原生半絕緣InP樣品沿生長長軸方向電阻率的變化明顯。由這種晶錠切割成的單晶片的一致性和均勻性就很難保證。另外，Fe由于受熔體的對流、固液界面形狀、生長速度的起伏、熱波動、雜質與位錯的相互作用等因素的影響，造成晶體中由于雜質濃度起伏所引起的不均勻和其它缺陷，如雜質條紋、雜質在位錯周圍的吸附、雜質與空位的復合體等。在這些位錯和位錯團周圍很容易形成雜質的高濃度聚集區，降低半絕緣InP單晶材料的電學均勻性和晶格完整性。

發明內容

通過在磷化鐵氣氛下對半絕緣InP單晶退火，材料的結構完整性和電學均勻性得到顯著改善。

一種提高半絕緣磷化銦單晶電阻率均勻性的方法，包括如下步驟：

步驟S1：對半絕緣磷化銦單晶進行表面處理；

步驟S2：選取與半絕緣磷化銦單晶的尺寸匹配的石英管，進行清洗烘干待用；

步驟S3：將半絕緣磷化銦單晶放入該石英管內，并放入一定量的高純鐵粉和紅磷；

步驟S4：對裝有半絕緣磷化銦單晶及高純鐵粉和紅磷的石英管進行抽真空，然后封口；

步驟S5：將裝有半絕緣磷化銦單晶及高純鐵粉和紅磷的石英管放入高溫爐內，在磷化鐵氣氛下高溫退火。

優選地，在步驟S1中，采用有機溶劑并結合超聲波對半絕緣InP單晶進行清洗，并用去離子水沖洗干凈，甩干備用。

優選地，所述有機溶劑為異丙醇、石油醚、丙酮中的至少一種。

優選地，在步驟S2中，對石英管的清洗包括采用王水浸泡所述石英管，然后用去離子水沖洗干凈并烘干備用。

優選地，在步驟S5中，在960～1060度及磷化鐵氣氛下，對半絕緣InP單晶片高溫退火90～110小時。

優選地，在步驟S4中，在抽真空之前，先將用王水浸泡并用去離子水沖洗干凈并烘干的封泡放置于石英管管口，其中，封泡是指外徑小于石英管內徑的一段封閉的管體。

優選地，在步驟S4中，采用真空泵對石英管內抽真空。

優選地，在步驟S4中，抽真空后，采用氫氧焰燒結石英管進行封口。

優選地，在步驟S3中，在石英管內放入純度為5N的鐵粉和純度為6N的紅磷。