[发明专利]一种磷化铟单晶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷化铟单晶及其制备方法，属于半导体材料技术领域。该方法以双坩埚加热装置为基础，有效降低了产品在制备过程中坩埚的损坏概率，降低了制备磷化铟单晶因坩埚内壁损坏而造成的多晶、孪晶等缺陷，同时所得产品的晶棒长度可以显著增加，晶体的品质也有所提升，产品生产效益高。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种磷化铟单晶及其制备方法。

背景技术

磷化铟单晶是重要的光电半导体设备和器件的制备原料之一，目前现有的制备方法主要包括液封直拉(LEC)法、垂直布里奇曼(VB)法和垂直梯度凝固(VGF)法，但由于LEC法制备的磷化铟单晶产品位错密度达到10⁴cm^-2以上，不满足市场需求，因此目前多以VB法和VGF法为主。

一般而言，磷化铟单晶是很难采用单质原料直接合成的，而是以磷化铟多晶作为中介体生长磷化铟单晶，而在VGF法制备磷化铟单晶的工艺中，以磷化铟多晶为基体，以氧化硼为浸润剂，再配合掺杂剂和红磷等原料置入石英管中的坩埚密封，再进行梯度加热，使得熔化的磷化铟多晶熔化并在籽晶处凝固生长单晶。

然而，目前的VGF法制备磷化铟单晶的效率较低，生长的磷化铟单晶长度也较短，单次生产效益低；同时该工艺对坩埚的损坏率较高，而坩埚的损坏又会直接影响产品的品质，可能导致非均匀成核形成的孪晶、多晶缺陷，也可能导致产品的电性能不理想。

发明内容

基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种磷化铟单晶的制备方法，该方法以双坩埚加热装置为基础，有效降低了产品在制备过程中坩埚的损坏概率，降低了制备磷化铟单晶因坩埚内壁损坏而造成的多晶、孪晶等缺陷，同时所得产品的晶棒长度可以显著增加，晶体的品质也有所提升，产品生产效益高。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种磷化铟单晶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料装入加热装置中，所述原料包括磷化铟多晶、氧化硼、掺杂剂和红磷，所述加热装置为垂直梯度加热石英管，自下而上包括下保护温区、籽晶区、长晶区、储料区和上保护温区；所述籽晶区和长晶区设有生长坩埚，坩埚底部设有放置籽晶的籽晶井，所述籽晶井上方自下而上依次设有氧化硼A和规则形状的磷化铟多晶B；所述储料区设有底部不密封的装料坩埚，所述装料坩埚中包括氧化硼a、不规则形状的磷化铟多晶b以及红磷；所述磷化铟多晶B和磷化铟多晶b含有掺杂剂；

(2)将加热装置封焊并转移至加热炉，炉内真空处理后充入保护气氛，并在保护气氛下对加热装置进行梯度区域加热，生长磷化铟单晶；

(3)待加热装置中的梯度区域加热完毕，降温，打开加热装置，得到磷化铟单晶。