[發明專利]一種在GAAS襯底上生長銦砷銻(INASSB)厚膜材料的方法

在審

• 申請號: 202010983883.8
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112117183A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 郭輝;劉欣;蔡祗首;楊濤
• 申請（專利權）人: 惠州市中惠宇航半導體新材料有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/0304;H01L31/101
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 余志軍

本發明涉及銦砷銻技術領域，尤其是一種在GAAS襯底上生長銦砷銻(INASSB)厚膜材料的方法，包括以下步驟：a、取GaAs襯底放入生長容器的襯底內；b、稱量熔源材料并分別進行清洗和腐蝕；c、將生長容器和生長源放入液相外延系統的石英管中，抽真空并升溫至710?720℃后保持恒溫，而后通入流動氫氣1.5h,進行熔源作業；d、進行降溫生長；e、進行外延生長。本發明制備工藝簡單，制作成本較低，有利于商業應用。

技術領域

本發明涉及銦砷銻技術領域，尤其涉及一種在GAAS襯底上生長銦砷銻(INASSB)厚膜材料的方法。

背景技術

遠紅外線(λ＞8μm)探測器在民用和軍用上都有廣泛的用途，如熱成像儀、駕駛員夜視增強觀察儀和各種遙感設備等。現在實用化的遠紅外線探測材料就只有碲鉻鎘汞(HgxCd1-xTe)一種，而HgxCd1-xTe又有穩定性和大面積均勻性差的缺點，所以人們一直在致力于尋找HgxCd1-xTe的替代材料，銦砷銻是其中非常理想的一種。銦砷銻的禁帶寬度可隨x從0.36eV變化到0.099eV(對應波長范圍為3.1～12.5μm)，也像HgxCd1-xTe一樣有很高的載流子遷移率和低的介電常數，但它的化學穩定性好，自擴散系數低，而且III-V族半導體的外延生長和加工處理工藝相對容易并高度發達。在GaAs襯底上外延生長銦砷銻薄膜是人們追求的目標，因為這樣可以大大降低成本，還能將探測元集成到集成電路中去，大幅簡化探測器的結構。但是由于GaAs和銦砷銻之間有很大的晶格失配，使得很難在GaAs上生長高質量的銦砷銻薄膜。為此我們提出一種在GAAS襯底上生長銦砷銻(INASSB)厚膜材料的方法來解決以上問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在現有的銦砷銻生產方法效率低，成本高的缺點，而提出的一種在GAAS襯底上生長銦砷銻(INASSB)厚膜材料的方法

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

設計一種在GAAS襯底上生長銦砷銻(INASSB)厚膜材料的方法，具體包括以下步驟：

a、取GaAs襯底放入生長容器的襯底內；

b、按照In∶Sb∶As＝1∶0.7∶0.3的摩爾比例分別計算并精確稱量熔源材料：In、Sb、InAs，然后對GaAs襯底和稱取的In、Sb、和InAs生長源分別進行清洗和腐蝕，并氮氣吹干備用；

c、將步驟b中備取的熔源材料，在外延爐中經充分熔解并均勻混合后，放入與生長容器相匹配的生長源中，將生長容器和生長源放入液相外延系統的石英管中，抽真空并升溫至710-720℃后保持恒溫，而后通入流動氫氣1.5h,進行熔源作業；

d、熔源結束后，進行降溫生長，降溫速率為1.8℃/min,降溫至620-650℃時，隨后爐溫以0.3℃/min的速率緩慢降至560-570℃時，快速拉動裝有GaAs襯底的生長容器與生長源接觸：生長接觸時間為5-25秒；

e、生長完畢后人工將GaAs襯底拉離生長源位置；爐體斷電并退出石英管，開啟電風扇冷卻石英管在生長溫度為781K-980K范圍內和過冷度的條件下在襯底進行外延生長，直至外延厚膜生長結束；

優選的，在步驟a中，所述生長容器采用石墨或石英制成，所述GaAs襯底采用100取向的GaAs。

優選的，在步驟e中，過冷度為2K-11K。

優選的，在步驟c中,所述抽真空的真空度為10-20Pa。

本發明提出的一種在GAAS襯底上生長銦砷銻(INASSB)厚膜材料的方法，有益效果在于：本發明制備工藝簡單，制作成本較低，有利于商業應用。

具體實施方式

下面結合具體實施例來對本發明做進一步說明。

實施例1