[發明專利]不同偏角度砷化鎵籽晶加工及砷化鎵單晶的制備方法

在審

• 申請號: 202111179012.1
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113981523A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 韓家賢;王順金;韋華;趙興凱;何永彬;柳廷龍;劉漢保;黃平;陳飛鴻;李國芳
• 申請（專利權）人: 云南鑫耀半導體材料有限公司;云南中科鑫圓晶體材料有限公司;云南臨滄鑫圓鍺業股份有限公司
• 主分類號: C30B11/14
• 分類號: C30B11/14;C30B29/42
• 代理公司: 昆明祥和知識產權代理有限公司 53114
• 代理人: 和琳

不同偏度砷化鎵籽晶加工及砷化鎵單晶的制備方法，涉及半導體晶體生長領域，尤其是一種砷化鎵單晶的制備技術。本發明的方法包括了籽晶胚的加工和定向、籽晶拋光和清洗、單晶生長等步驟，其中，鉆取種子胚大小適中，種子胚比種子小嘴內徑小0.025mm?0.76mm。拋光劑采用溴素和乙醇按體積比2：1?1：4進行配置。本發明的優點是不同偏角度（100）到（111）偏0°、2°、6°、10°和15°的籽晶生長的砷化鎵單晶體與國家標準（GB/T 30856?2014）對位錯的要求相比，其位錯非常低、結晶度高。最主要的是晶圓拋光后進行外延，外延淀積速率高,外延層表面質量也較好,外延層的生長參數也易于控制。

技術領域

本發明涉及半導體晶體生長領域，尤其是一種砷化鎵單晶的制備技術。

背景技術

對于GaAs單晶，主要研究(100)、(110)、(111)三個晶面。在GaAs LED 光電器件的制作過程中,常采用(100)to(111)偏15°后的晶向511。〈511〉晶向 GaAs晶片在半導體產品中使用越來越多。〈100〉晶向GaAs單晶四周存在相對的兩個As面和兩個Ga面,頭部截面和尾部截面的晶格結構完全相同,而〈111〉晶向GaAs單晶的頭部截面和尾部截面的晶格結構不同,由Ⅲ族Ga原子組成的(111)晶面,稱為A 面；由Ⅴ族As原子組成的(111)晶面,稱為B面,(111)A面的Ga原子和(111)B面的As 原子交替分層排列,兩面有不同的極性。由于(100)晶面的原子面密度最小,表面態密度減少,在器件的制作過程中,可以減少表面態的影響,而且由于GaAs的(110)面是由相同數目的Ga、As原子組成,其解理面沿(110)面。(111)晶面的GaAs不具備這兩個優點,因此一般砷化鎵外延是在(100)晶面基板上生長起來的。但是在(100)晶面上進行外延生長時,其外延生長速率較慢,且外延層表面質量也不好,在實際生產中采用偏離(100)晶面一定角度的拋光片進行外延,外延淀積速率高,外延層表面質量也較好, 外延層的生長參數也易于控制。比如在激光芯片中，常使用(110)晶面作為解離面，解離面比較光滑，具有較高的反射率，因此即便是不鍍減反膜和高反膜芯片端面也有大概30％的反射率。

晶體生長中常用的偏離角度有0°、2°、6°、10°和15。較大偏角的有偏35.2°和54.7°的。不同的偏角度和對應的晶面：(100)0°、(100)To(111)2°、(100) To(111)6°(100)To(111)10°、(100)To(111)15°，其對應的晶面分別是(100)、 (40 11)、(13 11)、(811)、(511)。

發明內容

本發明的目的是提供一種4英寸砷化鎵晶面(100)到(111)不同偏角度的晶向進行單晶生長的工藝。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

不同偏度砷化鎵籽晶加工方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，籽晶定向：切下一片1mm的樣片，標明進刀口為X1，將樣片瓣成四方形，每個邊平整，放在X光機上檢測出XY的數值；根據標準參數值來確定刻度盤需調度數；

不同偏角度和要求，以及晶種胚角度如下：

A、(100)to(111)0°±0.2°，XY值：33°05′，(100)0°面，方向為晶向[100] 沒有與任何其他晶向形成夾角；

B、(100)to(111)2°±0.2°，X：31°/35°Y:33°X:33°Y：31°/35°，(100) 面的晶向朝(111)面，晶向[111]方向傾斜，傾斜后與原來[100]形成的夾角為2°，傾斜后的晶向就是(100)to(111)2°；

C、(100)to(111)6°±0.2°，X1：27°X2:39°Y:33°，(100)面的晶向朝(111) 面，晶向[111]方向傾斜，傾斜后與原來[100]形成的夾角為2°，傾斜后的晶向就是(100) to(111)6°；