[发明专利]一种P型磷化铟单晶制备配方及制备方法

说明书

本发明公开了一种P型磷化铟单晶制备配方及制备方法，原料组成为：InP多晶料、单质锌、三氧化二硼和红磷；按生成100克P型磷化铟单晶计，InP多晶料为99.5克，单质锌为0.2‑0.8克，三氧化二硼的质量不少于32克，所述红磷的量根据理想气体状态方程计算，其中压力控制在2.7‑3.5兆帕，温度控制在1062‑1100℃，本发明通过严格控制化学配比，同时建立良好的热场，使熔体内径向温度梯度和纵向温度梯度更加合理，生长出残余应力小、位错密度低、电学参数均匀的高质量P型磷化铟晶体。

技术领域：

本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种P型磷化铟单晶制备配方及制备方法。

背景技术：

磷化铟(InP)是重要的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体材料之一，是继硅、砷化镓之后的新一代电子功能材料。与砷化镓(GaAs)相比，其优越性主要在于高的饱和电场飘移速度、导热性好以及较强的抗辐射能力等，因此InP晶片通常用于新型微电子、光电子元器件制造。

InP单晶材料按电学性质主要分掺硫N型InP；掺锌P型InP；掺铁或非掺杂退火半绝缘InP单晶。n型InP单晶用于光电器件，InP基的长波长(1.3-1.55μm)发光二极管、激光器和探测器已用于光纤通信系统。半绝缘InP衬底上可以制作高速、高频、宽带、低噪声微波、毫米波电子器件。

InP的熔点是1062℃，低于GaAs。但是P在熔点处的离解压(25～27.5atm)很高。由于其高离解压，使得In和P难以象Ga和As那样在单晶炉内直接合成多晶。因此，一般要在高压炉内用高纯铟和高纯红磷首先合成InP多晶料，然后再进行晶体生长工作。

与其它的半导体材料一样，InP材料在生长过程中难以避免热应力作用、化学配比偏离、组份偏析、杂质沾污等，由此造成缺陷的产生和晶格完整性的破坏。在InP晶体的生长中，生成孪晶是一个严重的问题。特别是，使用在容器内生长晶体的诸如VGF法和垂直Bridgman法(VB法)等的垂直舟法，在低温度梯度下生长晶体时，生成孪晶的频率高，因此得到单晶极其困难。为避免缺陷，提高材料完整性和电学性质，进而提高光电子和微电子器件性能和可靠性，需要严格控制化学配比。

此外磷化铟单晶生长，热场都是生长单晶质量的关键因素。热场调节结果直接影响磷化铟晶体生长时的温度梯度，从而改变材料中的热应力，影响位错密度的大小和分布，晶体生长时的固液界面形状也会随之改变，最后加工出的晶片电学参数、光学参数的均匀性也会受到影响。

发明内容：

本发明的目的是提供一种P型磷化铟单晶制备配方及制备方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种P型磷化铟单晶制备配方，所述原料组成为：InP多晶料、单质锌、三氧化二硼和红磷；按生成100克P型磷化铟单晶计，InP多晶料为99.5克，单质锌为0.2-0.8克，三氧化二硼的质量不少于32克，所述红磷的量根据理想气体状态方程计算，其中压力控制在2.7-3.5兆帕，温度控制在1062-1100℃，所述InP多晶料经去离子水多次煮沸清洗，以去除表面的氧化物和残余杂质；所述三氧化二硼为高纯脱水三氧化二硼，脱水后的三氧化二硼含水量在500ppm量级；所述红磷达到6N纯净度；所述锌达到6N纯净度。