一种提高半绝缘磷化铟单晶片电阻率均匀性的方法技术

一种提高半绝缘磷化铟单晶电阻率均匀性的方法，包括如下步骤：对半绝缘磷化铟单晶进行表面处理；选取与半绝缘磷化铟单晶的尺寸匹配的石英管，进行清洗烘干待用；将半绝缘磷化铟单晶放入该石英管内，并放入一定量的高纯铁粉和红磷；对装有半绝缘磷化铟单晶及高纯铁粉和红磷的石英管进行抽真空，然后封口；将装有半绝缘磷化铟单晶及高纯铁粉和红磷的石英管放入高温炉内，在磷化铁气氛下高温退火。本发明专利技术提供的这种提高半绝缘InP单晶片电阻率均匀性的方法，提高了半绝缘InP晶片的质量和电阻的均匀性，半绝缘InP晶片具有更好地电学性质，更有利于光电子器件的应用。

A method for improving resistivity uniformity of semi insulating InP Single Crystals

A method for improving the uniformity of resistivity of semi-insulating indium phosphide single crystals includes the following steps: surface treatment of semi-insulating indium phosphide single crystals; cleaning and drying of quartz tubes matching the size of semi-insulating indium phosphide single crystals; placing semi-insulating indium phosphide single crystals in the quartz tube and placing a certain amount of them in the quartz tube. High-purity iron powder and red phosphorus; quartz pipes with semi-insulated indium phosphide single crystals and high-purity iron powder and red phosphorus were vacuum-pumped and sealed; quartz pipes with semi-insulated indium phosphide single crystals and high-purity iron powder and red phosphorus were put into a high-temperature furnace and annealed at high temperature in the atmosphere of iron phosphide. The invention provides a method for improving the resistivity uniformity of semi-insulated InP single wafer, improves the quality of semi-insulated InP wafer and the resistance uniformity, and the semi-insulated InP wafer has better electrical properties and is more conducive to the application of optoelectronic devices.

【技术实现步骤摘要】
一种提高半绝缘磷化铟单晶片电阻率均匀性的方法
本专利技术涉及到半导体材料
，特别是一种提高半绝缘InP单晶片电阻率均匀性的方法，改善单晶的电学性质。
技术介绍
随着半绝缘磷化铟材料在微电子领域和光电子领域中广泛应用，磷化铟基器件的研制也迅速发展，因此对磷化铟衬底的结构完整性和电学均匀性要求也越来越高。晶格中杂质元素的种类和含量决定了半绝缘InP(磷化铟)单晶片的电阻率和导电类型，而杂质元素的分布一定程度上也决定了半绝缘InP样品的电学均匀性。半绝缘磷化铟单晶中Fe作为深受主，能引起电子从深能级中心到导带的热激发，从而造成半绝缘InP电阻率随温度产生变化。另外由于Fe(铁)在半绝缘InP单晶中分凝系数较低，生长半绝缘晶体时熔体中需要掺杂浓度很高的InP，而且InP单晶锭沿生长轴方向表现出明显的掺杂浓度，从单晶锭的顶部到尾部Fe的浓度逐渐升高，造成原生半绝缘InP样品沿生长长轴方向电阻率的变化明显。由这种晶锭切割成的单晶片的一致性和均匀性就很难保证。另外，Fe由于受熔体的对流、固液界面形状、生长速度的起伏、热波动、杂质与位错的相互作用等因素的影响，造成晶体中由于杂质浓度起伏所引起的不均匀和其它缺陷，如杂质条纹、杂质在位错周围的吸附、杂质与空位的复合体等。在这些位错和位错团周围很容易形成杂质的高浓度聚集区，降低半绝缘InP单晶材料的电学均匀性和晶格完整性。
技术实现思路
通过在磷化铁气氛下对半绝缘InP单晶退火，材料的结构完整性和电学均匀性得到显著改善。一种提高半绝缘磷化铟单晶电阻率均匀性的方法，包括如下步骤：步骤S1：对半绝缘磷化铟单晶进行表面处理；步骤S2：选取与半绝缘磷化铟单晶的尺寸匹配的石英管，进行清洗烘干待用；步骤S3：将半绝缘磷化铟单晶放入该石英管内，并放入一定量的高纯铁粉和红磷；步骤S4：对装有半绝缘磷化铟单晶及高纯铁粉和红磷的石英管进行抽真空，然后封口；步骤S5：将装有半绝缘磷化铟单晶及高纯铁粉和红磷的石英管放入高温炉内，在磷化铁气氛下高温退火。优选地，在步骤S1中，采用有机溶剂并结合超声波对半绝缘InP单晶进行清洗，并用去离子水冲洗干净，甩干备用。优选地，所述有机溶剂为异丙醇、石油醚、丙酮中的至少一种。优选地，在步骤S2中，对石英管的清洗包括采用王水浸泡所述石英管，然后用去离子水冲洗干净并烘干备用。优选地，在步骤S5中，在960～1060度及磷化铁气氛下，对半绝缘InP单晶片高温退火90～110小时。优选地，在步骤S4中，在抽真空之前，先将用王水浸泡并用去离子水冲洗干净并烘干的封泡放置于石英管管口，其中，封泡是指外径小于石英管内径的一段封闭的管体。优选地，在步骤S4中，采用真空泵对石英管内抽真空。优选地，在步骤S4中，抽真空后，采用氢氧焰烧结石英管进行封口。优选地，在步骤S3中，在石英管内放入纯度为5N的铁粉和纯度为6N的红磷。优选地，在步骤S3中，高纯铁粉和红磷的质量占比均在万分之三～万分之六之间。附图说明通过结合下面附图对其实施例进行描述，本专利技术的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。图1是表示本专利技术实施例的提高半绝缘磷化铟单晶片电阻率均匀性的方法的工艺步骤图。具体实施方式下面将参考附图来描述本专利技术所述的提高半绝缘磷化铟单晶片电阻率均匀性的方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本专利技术的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。本专利技术提供了一种提高半绝缘InP单晶电阻率均匀性的方法，包括如下步骤：步骤S1：对半绝缘InP单晶进行表面处理；步骤S2：选取与半绝缘磷化铟单晶的尺寸匹配的石英管，进行清洗烘干待用；步骤S3：将半绝缘InP单晶放入该石英管内，并放入一定量的高纯铁粉和红磷，其中，高纯铁粉和红磷的质量占比均在万分之三～万分之六之间；步骤S4：对装有半绝缘InP单晶及高纯铁粉和磷粉的石英管进行抽真空，然后封口；步骤S5：将装有半绝缘InP单晶及高纯铁粉和磷粉的石英管放入高温炉内，在FeP2(磷化铁)气氛下高温退火。材料化学配比对InP单晶整体均匀性有着重要影响。由于化合物半导体中的缺陷和杂质状态对晶体的化学配比敏感，其化学配比与化合物半导体材料的特性密切相关。化学配比偏离理想配比后，会产生各种本征缺陷，这些本征缺陷在禁带中引入新的能级，起到施主或受主杂质作用，并且与杂质原子相互作用，影响杂质的状态。而InP单晶材料的电学均匀性与杂质在位错周围的聚集状况和材料中的深能级点缺陷有关，对半绝缘InP单晶在FeP2气氛下进行高温退火，相当于化学配比的条件，使杂质的分布趋于均匀，缺陷受到抑制，杂质与位错的作用减弱，获得了电学性能较好的半绝缘单晶材料。优选地，在步骤S1中，采用有机溶剂并结合超声波对半绝缘InP单晶进行清洗，并用去离子水冲洗干净，烘干备用。其中，有机溶剂可以是异丙醇、石油醚、丙酮中的至少一种。优选地，在步骤S2中，对石英管的清洗包括采用王水浸泡所述石英管，然后用去离子水冲洗干净并烘干备用。优选地，在步骤S5中，在960～1060度及FeP2气氛下，对半绝缘InP单晶片高温退火90～110小时。优选地，在步骤S4中，在抽真空之前，先将用王水浸泡并用去离子水冲洗干净并烘干的封泡放置于石英管管口。其中，封泡是指外径小于石英管内径的一段封闭的管体。优选地，在步骤S4中，采用真空泵对石英管内抽真空。优选地，在步骤S4中，抽真空后，采用氢氧焰烧结石英管进行封口。优选地，在步骤S3中，在石英管内放入5N纯度的铁粉和6N纯度的红磷。下面以示例性的参数来具体说明一个实例。将半绝缘InP单晶片放入预先清洗烘干的石英管内，同时放入5N的铁粉和6N的红磷，使得半绝缘InP单晶片处于FeP2气氛下，高温退火100小时。对获得的半绝缘磷化铟单晶片，进行横向和纵向Hall(霍尔)测量，可以看出：其电阻率均匀性较好，试验后的电阻率偏差都小于10％，可以满足微波器件和电路对半绝缘磷化铟衬底电学质量的要求。从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的这种提高半绝缘InP单晶片电阻率均匀性的方法，提高了半绝缘InP晶片的质量和电阻的均匀性，半绝缘InP晶片具有更好地电学性质，更有利于光电子器件的应用。以上所述仅为本专利技术的优选实施例，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高半绝缘磷化铟单晶电阻率均匀性的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：对半绝缘磷化铟单晶进行表面处理；步骤S2：选取与半绝缘磷化铟单晶的尺寸匹配的石英管，进行清洗烘干待用；步骤S3：将半绝缘磷化铟单晶放入该石英管内，并放入一定量的高纯铁粉和红磷；步骤S4：对装有半绝缘磷化铟单晶及高纯铁粉和红磷的石英管进行抽真空，然后封口；步骤S5：将装有半绝缘磷化铟单晶及高纯铁粉和红磷的石英管放入高温炉内，在磷化铁气氛下高温退火。

【技术特征摘要】
1.一种提高半绝缘磷化铟单晶电阻率均匀性的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：对半绝缘磷化铟单晶进行表面处理；步骤S2：选取与半绝缘磷化铟单晶的尺寸匹配的石英管，进行清洗烘干待用；步骤S3：将半绝缘磷化铟单晶放入该石英管内，并放入一定量的高纯铁粉和红磷；步骤S4：对装有半绝缘磷化铟单晶及高纯铁粉和红磷的石英管进行抽真空，然后封口；步骤S5：将装有半绝缘磷化铟单晶及高纯铁粉和红磷的石英管放入高温炉内，在磷化铁气氛下高温退火。2.根据权利要求1所述的提高半绝缘磷化铟单晶电阻率均匀性的方法，其特征在于，在步骤S1中，采用有机溶剂并结合超声波对半绝缘InP单晶进行清洗，并用去离子水冲洗干净，甩干备用。3.根据权利要求2所述的提高半绝缘磷化铟单晶电阻率均匀性的方法，其特征在于，所述有机溶剂为异丙醇、石油醚、丙酮中的至少一种。4.根据权利要求1所述的提高半绝缘磷化铟单晶电阻率均匀性的方法，其特征在于，在步骤S2中，对石英管的清洗包括采用王水浸泡所述石英管，然后用去离子水冲洗干净并烘干备用。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢辉，赵有文，董志远，刘京明，
申请(专利权)人：北京鼎泰芯源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11