[发明专利]一种磷化铟的合成方法

说明书

本发明涉及化合物半导体材料领域，具体是一种磷化铟的合成方法。本发明提供了一种磷化铟的合成方法，包括：在石英舟内表面形成In₂O₃涂层，在所述石英舟中加入磷和铟，进行区域熔炼，得到磷化铟。本发明提供的方法能够得到硅杂质含量低的磷化铟，且该方法生产成本低。实验表明，采用本发明的方法得到了杂质Si含量为6.5ppb的磷化铟多晶，远低于其它对比例的磷化铟多晶的杂质Si含量，而且其杂质O和杂质C的含量也无明显升高。

技术领域

本发明涉及化合物半导体材料领域，具体是一种磷化铟的合成方法。

背景技术

磷化铟(InP)是一种性能优良的具有闪锌矿结构的III-V族化合物半导体材料，其具有饱和电子漂移速度高、抗辐射能力强、导热性好、光电转换效率高、禁带宽度高等诸多优点，被广泛应用于光通信、高频毫米波器件、光电集成电路和外层空间用太阳电池等领域。

铟的熔点为1070℃，在此温度下，磷化铟材料有很高的离解压，熔点下的离解压为2.75MPa，根据Antoine饱和蒸汽压与和温度之间的函数关系公式lgP＝A-B/(T+C)计算，在此条件下，磷蒸汽压已超过10MPa，远大于磷化铟的离解压，所以将磷和铟直接在单晶炉内合成磷化铟单晶是非常困难的，所以一般是将高纯铟和高纯磷通过多晶合成，合成磷化铟多晶料，然后再用磷化铟多晶料进行磷化铟单晶生长。

目前生产磷化铟多晶主要是用水平布里奇曼法，这种方法是使磷蒸汽和铟熔体合成磷化铟多晶，由于长时间高温接触石英安瓿瓶及石英舟，因此磷化铟多晶中Si含量很高，严重影响产品的性能。通过采用PBN(热解氮化硼)舟可以降低Si的杂质含量，但是生产成本大大提高，不符合企业的长远发展。

在磷化铟多晶生产过程中，一般都采用石英舟替代PBN(热解氮化硼)舟，因为相同尺寸的石英舟的价格仅为PBN舟的1/10，但在生产过程中，长时间的高温高压环境下，铟和石英舟中SiO₂发生反应：导致磷化铟多晶料中Si杂质元素含量上升，严重影响产品的性能，影响后续单晶生长的产品质量。

因此，亟需一种新的方法，既可降低Si的杂质含量，又不会提高生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种磷化铟的合成方法，本发明提供的方法能够得到硅杂质含量低的磷化铟，且该方法生产成本低。

本发明提供了一种磷化铟的合成方法，包括：在石英舟内表面形成In₂O₃涂层，在所述石英舟中加入磷和铟，进行区域熔炼，得到磷化铟。

本发明首先在石英舟内表面形成In₂O₃涂层，根据化学平衡移动原理，在可逆反应中，在其他条件不变的情况下，扩大生成物的浓度值，使反应往逆方向进行，因此使用具有In₂O₃涂层的石英舟会使可逆反应中In₂O₃的浓度值增大，抑制了正反应的进行，从而减少Si的生成，达到降低Si杂质含量的目的。

具体而言，本发明所述在石英舟内表面形成In₂O₃涂层具体包括：将石英舟内表面浸润在烃基铟盐和醇类溶剂的混合溶液后，进行煅烧。在本发明的某些实施例中，将烃基铟盐和醇类溶剂搅拌混合后得到烃基铟盐和醇类溶剂的混合溶液，将石英舟内表面浸润在所述烃基铟盐和醇类溶剂的混合溶液后，干燥，进行煅烧。在一个实施例中，将烃基铟盐置于干净的石英舟中，加入醇类溶剂，搅拌混合后得到烃基铟盐和醇类溶剂的混合溶液，将石英舟内表面浸润在所述烃基铟盐和醇类溶剂的混合溶液后，将醇类溶剂挥发完毕，干燥，进行煅烧。在一个实施例中，所述In₂O₃涂层的厚度为0.5mm～1mm。