[发明专利]一种低亮暗点的4和6英寸半绝缘砷化镓抛光片制备方法

说明书

本发明涉及一种低亮暗点的4和6英寸半绝缘砷化镓抛光片制备方法，采用HGF法合成砷化镓多晶，去除尾部杂质富集多晶，剩余多晶王水处理清洗干净，砷化镓籽晶、砷化镓多晶、碳粉、氧化硼和少量黑砷装入PBN坩埚中，再装入石英管内抽真空焊接密封，装入多温区VGF单晶炉中，采用VGF/VB生长半绝缘砷化镓单晶，采用开管惰性气体保护单晶热处理，经头尾片测试证明生长出半绝缘砷化镓单晶性能达标。然后滚圆、多线切割、倒角、粗抛光，在氧气气氛和不饱和砷蒸汽保护条件下，对抛光片热处理，再经精细抛光、清洗、封装。技术效果是开发出砷化镓抛光片制备流程，同时结合新的晶片退火的技术，降低半绝缘砷化镓抛光片表面在强光灯下目检的亮、暗点缺陷。

技术领域

本发明涉及一种低亮暗点的4和6英寸半绝缘砷化镓抛光片制备方法，在这种衬底上MBE外延层形成外延片，用于高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT)结构的器件。

背景技术

在半绝缘砷化镓衬底上利用MBE工艺生长AlGaAs/GaAs外延层会形成较小的表面椭圆缺陷，这种缺陷将会影响HEMT器件的性能，尤其K值，这种缺陷归因于吸附在位错线上的砷沉淀。

砷化镓外延要求尽可能的减少砷化镓抛光片强光灯下呈现亮点缺陷（LPD）和暗点缺陷。这些缺陷由表面吸附的颗粒和砷化镓衬底基体中存在的缺陷两大类。表面吸附颗粒可以通过抛光片清洗工艺降低。衬底基体中的亮点缺陷与砷化镓晶体中砷沉淀有关，衬底基体中的暗点缺陷与半绝缘砷化镓晶体掺入杂质碳有关。

为了降低半绝缘砷化镓抛光片亮点缺陷，AXT公司开发出石英管密封砷化镓切片热处理技术，可以降低抛光片上的亮点缺陷（专利为[P]200810000938.8 AXT公司“制造低腐蚀坑密度半绝缘砷化镓晶片的方法及其产品”），中电46所也开发出开管砷化镓切片热处理技术，同样可以降低砷化镓抛光片的亮点缺陷（专利为[P]ZL201518007041.9“一种半绝缘砷化镓抛光片的制备方法及装置”），但砷化镓抛光片还存在一种暗点缺陷没有被去除。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供了一种低亮暗点的4和6英寸半绝缘砷化镓抛光片制备方法，采用石英管密封，碳粉掺杂VGF、VB半绝缘砷化镓单晶生长技术，降低原生砷化镓晶体存在大量的砷沉淀和碳粉微团，具体技术方案是，一种低亮暗点的4和6英寸半绝缘砷化镓抛光片制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：㈠采用HGF法合成砷化镓多晶：利用砷蒸汽注入高温镓熔体生成砷化镓多晶熔体，采用HGF法定向结晶，去除多晶尾部化学计量比偏离、杂质富集区，剩余的多晶打磨棱角和表面异物，经王水腐蚀、清洗、烘干；㈡采用掺碳VGF/VB法生长半绝缘砷化镓单晶：首先把砷化镓籽晶、砷化镓多晶、碳粉、氧化硼和少量黑砷装入PBN坩埚中，再装入石英管内抽真空＜10^-3Pa焊接密封，装料石英管装入VGF单晶炉中，砷化镓多晶融化后熔接籽晶，采用VGF生长工艺生长籽晶和晶体肩部、等径生长，生长速度0.5-2mm/h，当等径生长10-20mm后，停止VGF法生长，采用VB法以1-2mm/h进行等径生长，达到晶体等径长度后，停止VB法生长，以10-100℃/h降温到室温，拆炉取出石英管敲碎，取出粘连的砷化镓晶体的坩埚，浸泡在40-60℃甲醇中使晶体与PBN脱离；㈢、采用开管惰性气体保护热处理砷化镓单晶：砷化镓单晶装入热处理炉石英管内，盖石英盖密封。在惰性气体保护下，慢速在12-48h升温到850-1000℃，恒温热处理24-72h后，慢速降温到室温；