[發(fā)明專利]一種降低半絕緣磷化銦單晶摻鐵濃度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810149707.7
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108456928B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝輝;趙有文;董志遠(yuǎn);劉京明
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海鼎泰芯源晶體有限公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 李琳;李玉琦

一種降低半絕緣磷化銦單晶摻鐵濃度的方法，包括以下步驟：對高鐵濃度半絕緣磷化銦單晶進(jìn)行表面處理；選取與高鐵濃度半絕緣磷化銦單晶尺寸匹配的石英管，并清洗待用；將高鐵濃度半絕緣磷化銦單晶和高純鐵粉放入所述石英管內(nèi)；對所述石英管抽真空并封口；將所述石英管放入高溫爐內(nèi)進(jìn)行鐵擴(kuò)散摻雜。本發(fā)明提供的這種Fe高溫?zé)釘U(kuò)散的方法，使得進(jìn)入鐵濃度較高的半絕緣InP晶體的Fe以替位方式占據(jù)In位，具有極高的激活效率，避免了雜質(zhì)分布產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)缺陷，并抑制了位錯與摻入的Fe原子的相互作用，降低了半絕緣InP單晶片中Fe的濃度，解決了半絕緣InP單晶中摻Fe濃度過高的問題，獲得了電學(xué)性能較好的半絕緣單晶材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種降低半絕緣磷化銦單晶摻鐵濃度的方法。

背景技術(shù)

隨著InP(磷化銦)基微波器件和電路制造技術(shù)的日益成熟,要求半絕緣InP材料具有較好質(zhì)量。目前主要通過摻Fe來制備商用的半絕緣InP單晶體材料，F(xiàn)e(鐵)在InP晶體中起到深受主的作用并補(bǔ)償淺施主，但在InP單晶中Fe的激活率相對較低，這就需要在制備半絕緣InP單晶時Fe的初始摻雜達(dá)到很高的濃度，這種高濃度的Fe摻雜易造成Fe的不均勻分布，破壞晶體的均勻性和完整性，特別是在晶碇尾部，由于Fe濃度過高，經(jīng)常產(chǎn)生Fe相關(guān)的沉淀和其他缺陷，致使晶錠可用部分減小，成品率降低。這種高摻Fe濃度InP為襯底進(jìn)行外延層生長，F(xiàn)e會向外延層擴(kuò)散，嚴(yán)重影響外延層質(zhì)量。

由于Fe在lnP單晶中有效分凝系數(shù)很小，生長半絕緣InP晶體時熔體中需要的摻雜濃度很高，并且在晶體的生長起始部分和結(jié)束部分的濃度差很大。研究表明半絕緣InP襯底中的Fe在外延生長過程中會向外延層擴(kuò)散，從而降低器件的性能。半絕緣InP單晶中高濃度的Fe也會使得離子注入的激活效率低，從而影響離子注入技術(shù)在InP器件制造工藝中的應(yīng)用。因此，改進(jìn)半絕緣InP單晶的制備工藝、減少材料的缺陷及降低Fe的摻雜濃度具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種降低半絕緣磷化銦單晶摻鐵濃度的方法，以提高Fe的激活量從而降低半絕緣磷化銦單晶中Fe的含量，使得半絕緣InP具有良好的電學(xué)性質(zhì)。

一種降低半絕緣磷化銦單晶摻鐵濃度的方法，包括以下步驟：

S1：對高鐵濃度半絕緣磷化銦單晶進(jìn)行表面處理；

S2：選取與高鐵濃度半絕緣磷化銦單晶尺寸匹配的石英管，并清洗待用；

S3：將高鐵濃度半絕緣磷化銦單晶和高純鐵粉放入所述石英管內(nèi)；

S4：對所述石英管抽真空并封口；

S5：將所述石英管放入高溫爐內(nèi)進(jìn)行鐵擴(kuò)散摻雜。

優(yōu)選地，在步驟S1中，采用有機(jī)溶劑并結(jié)合超聲波對高鐵半絕緣磷化銦單晶進(jìn)行清洗，并用去離子水沖洗干凈，并烘干備用。

優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為異丙醇、石油醚、丙酮中的至少一種。

優(yōu)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。

優(yōu)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，所述封泡是外徑小于石英管內(nèi)徑的一段封閉的管體。

優(yōu)選地，在步驟S4中，采用真空泵對所述石英管內(nèi)抽真空。

優(yōu)選地，在步驟S4中，抽真空后，采用氫氧焰燒結(jié)石英管進(jìn)行封口。

優(yōu)選地，在步驟S3中，所述高純鐵粉為5N純度的鐵粉。

優(yōu)選地，在步驟S5中，所述石英管放置在高溫爐的恒溫區(qū)，在950-1000度的高溫下擴(kuò)散退火，擴(kuò)散90～120小時。