編號：FTJS09779
篇名：半密封直拉法生長6英寸磷化銦單晶熱場研究
作者：史艷磊 孫聶楓 徐成彥 王書杰 林朋 馬春雷 徐森鋒 王維 陳春梅 付莉杰 邵會民 李曉嵐 王陽 秦敬凱
關(guān)鍵詞： 磷化銦 半密封直拉 數(shù)值模擬 熱場
機(jī)構(gòu)： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）材料科學(xué)與工程學(xué)院 中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
摘要： 磷化銦(InP)是一種重要的化合物半導(dǎo)體材料。InP由于性能優(yōu)異,在高頻電子器件及紅外光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用日趨增多。目前,磷化銦器件的價格遠(yuǎn)高于砷化鎵器件,其主要原因是磷化銦單晶成品率低,以及晶圓尺寸較小造成外延和器件工藝成本居高不下。增大InP單晶的直徑對降低晶圓及半導(dǎo)體工藝成本至關(guān)重要。制備大尺寸InP單晶的主要難點是提高晶體的成品率和降低晶體的應(yīng)力。目前行業(yè)內(nèi)通常使用垂直梯度凝固(Vertical gradient freeze,VGF)法和液封直拉(Liquid Encapsulated Czochralski,LEC)法制備InP。VGF法在制備6英寸(15.24 cm)InP方面鮮有建樹,LEC法制備的晶體往往具有更高的應(yīng)力和位錯密度。本研究展示了半密封直拉(Semi-Sealed Czochralski,SSC)法在生長大直徑化合物半導(dǎo)體材料方面的優(yōu)勢,采用數(shù)值模擬方法分析了LEC法和SSC法中熔體、晶體、氧化硼和氣氛中的溫度分布,重點分析了SSC技術(shù)的溫度分布。模擬結(jié)果中,SSC法晶體中的溫度梯度為17.4 K/cm,明顯低于LEC法中的溫度梯度28.7 K/cm。在等徑階段SSC法晶體肩部附近氣氛溫度比LEC法高504 K。根據(jù)模擬結(jié)果對SSC法熱場進(jìn)行了優(yōu)化后,本研究得到了低缺陷密度、無裂紋的6英寸S摻雜InP單晶,證實了SSC法應(yīng)用于大尺寸InP單晶生長的優(yōu)勢。
