[发明专利]一种半绝缘磷化铟的制备方法

说明书

一种半绝缘磷化铟的制备方法，属于晶体制备领域，使用半绝缘磷化铟的制备装置完成，所述制备装置包括密闭的炉体及炉体内的坩埚，包括以下步骤：步骤A、加热铟，形成铟熔体；步骤B、炉体内充入0.02‑0.3MPa的氢气，保压1‑5小时；将液态氧化硼覆盖在熔体表面；步骤C、炉体内充入6‑15MPa的惰性气体；步骤D、向铟熔体内注入磷气体；步骤E、晶体生长；步骤F、原位退火，完成半绝缘磷化铟的制备。采用本发明提出的方法，可以完成晶体的生长，并且在合适的空间内实现晶体的原位退火，尤其是需要在磷气氛下退火时，保证磷气体不凝结，维持退火空间内的压力，建立良好的退火环境，保证半绝缘磷化铟晶体质量。

技术领域

本发明属于晶体制备领域，具体涉及一种半绝缘磷化铟的制备方法。

背景技术

InP材料是一种重要的化合物半导体材料，是制备高频和高速器件的首选材料之一，在100GHz以上频段体现出巨大的优势，InP基微电子器件具有高频、低噪声、高效率、抗辐照等特点。半绝缘磷化铟衬底在5G网络、太赫兹通信、毫米波通信与探测等领域应用广泛。通常磷化铟的半绝缘特性是通过掺杂铁来实现，但是铁会降低晶体的临界剪切应力，位错等缺陷较多。

另外，在太赫兹器件中，掺杂元素对磷化铟材料的介电常数影响较大。通常掺杂浓度越高、介电常数增大，辐射频率降低。为了获得高频低损耗的太赫兹器件，需要开发稳定电学特性的低掺杂或者非掺杂半绝缘磷化铟晶体的制备技术。

磷化铟可以通过退火实现半绝缘。当前技术中，晶体生长完成后的原位退火或在线退火是通过控制温度梯度，在原生长环境装完成，如申请号为201610950624 .9的中国专利、申请号201810801199 .6的中国专利申请。

申请号为200610002268.4的中国专利提出了《半绝缘性GaAs晶片及其制造方法》，披露了制作工艺，但没有披露相关的设备。

由于磷化铟易于分解，形成铟和P₄(g)、P₂(g)和P(g)等，因此可以使用P₄(g)、P₂(g)和P(g)作为保护气体，如果还在原生长环境下完成退火，由于气体会在整个空间内蔓延，遇到温度比较低的炉壁时，气体会成为固体沉积在炉壁上而失去保护作用。

传统的直接炉内原位退火技术不适用于磷化铟，目前关于磷化铟直接炉内退火的技术还非常少。

发明内容

本发明提出了一种半绝缘磷化铟的制备方法，完成氢原子扩散、化合物生成、晶体生长以及原位退火。

为实现发明目的，本发明采用以下技术方案。

一种半绝缘磷化铟的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、加热铟，形成铟熔体；

步骤B、炉体内充入0.02-0.3MPa的氢气，保压1-5小时，使得氢原子溶解到铟熔体中；将液态氧化硼覆盖在熔体表面；

步骤C、炉体内充入6-15MPa的惰性气体；

步骤D、向铟熔体内注入磷气体，获得富磷的铟磷熔体；

步骤E、晶体生长；

步骤F、晶体生长完成后，将晶体在原位退火，完成半绝缘磷化铟的制备。

进一步地：使用半绝缘磷化铟的制备装置完成，所述制备装置包括密闭的炉体及炉体内的坩埚，所述制备装置还包括炉内的注入器7和原位退火装置。

步骤D、通过注入器，向铟熔体内注入磷气体，获得富磷的铟磷熔体；

步骤F、晶体生长完成后，将晶体在原位退火装置内退火，完成半绝缘磷化铟的制备。