[發(fā)明專利]一種半絕緣磷化銦的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110618255.4
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113308740B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王書杰;孫聶楓;徐森鋒;孫同年;劉惠生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B11/12;C30B33/02
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 聶旭中

一種半絕緣磷化銦的制備方法，屬于晶體制備領(lǐng)域，使用半絕緣磷化銦的制備裝置完成，所述制備裝置包括密閉的爐體及爐體內(nèi)的坩堝，包括以下步驟：步驟A、加熱銦，形成銦熔體；步驟B、爐體內(nèi)充入0.02?0.3MPa的氫氣，保壓1?5小時；將液態(tài)氧化硼覆蓋在熔體表面；步驟C、爐體內(nèi)充入6?15MPa的惰性氣體；步驟D、向銦熔體內(nèi)注入磷氣體；步驟E、晶體生長；步驟F、原位退火，完成半絕緣磷化銦的制備。采用本發(fā)明提出的方法，可以完成晶體的生長，并且在合適的空間內(nèi)實現(xiàn)晶體的原位退火，尤其是需要在磷氣氛下退火時，保證磷氣體不凝結(jié)，維持退火空間內(nèi)的壓力，建立良好的退火環(huán)境，保證半絕緣磷化銦晶體質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于晶體制備領(lǐng)域，具體涉及一種半絕緣磷化銦的制備方法。

背景技術(shù)

InP材料是一種重要的化合物半導體材料，是制備高頻和高速器件的首選材料之一，在100GHz以上頻段體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，InP基微電子器件具有高頻、低噪聲、高效率、抗輻照等特點。半絕緣磷化銦襯底在5G網(wǎng)絡(luò)、太赫茲通信、毫米波通信與探測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。通常磷化銦的半絕緣特性是通過摻雜鐵來實現(xiàn)，但是鐵會降低晶體的臨界剪切應(yīng)力，位錯等缺陷較多。

另外，在太赫茲器件中，摻雜元素對磷化銦材料的介電常數(shù)影響較大。通常摻雜濃度越高、介電常數(shù)增大，輻射頻率降低。為了獲得高頻低損耗的太赫茲器件，需要開發(fā)穩(wěn)定電學特性的低摻雜或者非摻雜半絕緣磷化銦晶體的制備技術(shù)。

磷化銦可以通過退火實現(xiàn)半絕緣。當前技術(shù)中，晶體生長完成后的原位退火或在線退火是通過控制溫度梯度，在原生長環(huán)境裝完成，如申請?zhí)枮?01610950624 .9的中國專利、申請?zhí)?01810801199 .6的中國專利申請。

申請?zhí)枮?00610002268.4的中國專利提出了《半絕緣性GaAs晶片及其制造方法》，披露了制作工藝，但沒有披露相關(guān)的設(shè)備。

由于磷化銦易于分解，形成銦和P₄(g)、P₂(g)和P(g)等，因此可以使用P₄(g)、P₂(g)和P(g)作為保護氣體，如果還在原生長環(huán)境下完成退火，由于氣體會在整個空間內(nèi)蔓延，遇到溫度比較低的爐壁時，氣體會成為固體沉積在爐壁上而失去保護作用。

傳統(tǒng)的直接爐內(nèi)原位退火技術(shù)不適用于磷化銦，目前關(guān)于磷化銦直接爐內(nèi)退火的技術(shù)還非常少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種半絕緣磷化銦的制備方法，完成氫原子擴散、化合物生成、晶體生長以及原位退火。

為實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種半絕緣磷化銦的制備方法，包括以下步驟：

步驟A、加熱銦，形成銦熔體；

步驟B、爐體內(nèi)充入0.02-0.3MPa的氫氣，保壓1-5小時，使得氫原子溶解到銦熔體中；將液態(tài)氧化硼覆蓋在熔體表面；

步驟C、爐體內(nèi)充入6-15MPa的惰性氣體；

步驟D、向銦熔體內(nèi)注入磷氣體，獲得富磷的銦磷熔體；

步驟E、晶體生長；

步驟F、晶體生長完成后，將晶體在原位退火，完成半絕緣磷化銦的制備。

進一步地：使用半絕緣磷化銦的制備裝置完成，所述制備裝置包括密閉的爐體及爐體內(nèi)的坩堝，所述制備裝置還包括爐內(nèi)的注入器7和原位退火裝置。

步驟D、通過注入器，向銦熔體內(nèi)注入磷氣體，獲得富磷的銦磷熔體；

步驟F、晶體生長完成后，將晶體在原位退火裝置內(nèi)退火，完成半絕緣磷化銦的制備。