InP单晶材料
美国大型InP晶体的目前生长状况
磁场强度改变而影响霍耳元件时，霍耳元件能改变内部电流 。由于电线使磁场强度发生改 变．因此，这种新开发的 电流传感器能测量霍耳元件中的电流变化。 普 通 的 电流传 感器 使用 一个 主 电路 中的分 立 电路来 测量 电阻和 电压 ，而 且这 种 传感 器 的成本是昂贵的 与普通的电流传感器不 同、该新开发的电流传感器是用电线缠绕而成的， 以此 测量 电流 。当电流 改变 时 ，磁场 强度 相应使 霍 耳器 件中 的 电流 而 改变 ，其 测 量成 本 为 １０ ｔ 。测量霍耳元件中电流的变化就能以低威本测量电流。 １
与此同时，小规模的企业技术嫁接计划 （丌Ｒ ｓ ）有利于把这种技术转移到商业性实施。 新 晶体生 长系统 的设计 千制作被 委托给 正在 新 罕布 什尔州Ｎ ｓｕ 快速发展 事业 的高技 术 小 ｕ ａ ｈａ 规 摸企业Ｇ ｑ ｉｍ ｎｖＴ ｈｎ ｌｇｅ 公 司 （Ｔ ）。受到空 军研 究所 ＃Ａ ＯＲ 作支 持 的 ＴＥｕｐ ｅ ｔ ｅｃｏ ｏｉｓ Ｇｉ ｆＦ Ｓ合 该 计划通过 总结从使 用计 算机制作模 型和模 拟 试验 中获得的 设计要 点 ，从 而促进 了晶体生
成 了一个研究 小组 。结 果完成 了高压台 成 、晶体 生长 系统 的新 设计图 。该设计把 ＩＰ ｎ 的现场 台成 （ 过磷 的直接 注入 ）和晶体 生长 变为 可能 。在施 加 的磁场 中，通过把 ＩＰ 通 ｎ 的合 成和 晶 体生长 的两个功 能结 合到 一起， 晶片 厂家 开始 能够 以适合 的价格 生产出下一代 先 进 的电子
维普资讯
现代材料动 态
导体激光器的开发将导致未来能开发出 ２ 倍速度 的一种激光器。 ４
２０ ０２年 第 ２ 期
（ 李子全
摘译）
低 成本 电流传 感 器
InP_tech
He-Cd激光器 – 325nm
光敏胶 基片
抗蚀层沉积技术
• 等离子增强（PE）CVD沉积SiO2
– 一般用作比光刻胶更可靠的刻蚀掩膜
• 沉积过程
– – – – – 源SiH4， O2， N2 导入反应舱内混合 RF或DC电极放电电离反应源SiH4， O2 SiH4 + O2 → SiO2↓ + 2H2↑ SiO2沉积在基片上 若有必要，可用晶振陪片控制生长层厚
MOCVD生长原理： In(CH3)3+PH3→InP↓+3CH4↑（Heat）
MOCVD生长设备
MOCVD生长设备
• 气源 (Gas Source)
– V族源 (Hydrides): PH3, AsH3, SiH4 (Si 施主杂质) – III族源 (Alkyles, MO precursors): TMI [In(CH3)3], TMG [Ga(CH3)3], DMZ [Zn(CH3)2] – 置于水浴恒温(Thermal Bath) 的鼓泡瓶(Bubbler)内以控制挥发率 – 携带源 (Carrier Gas): H2 – 还原性气体 – 保护/排净源 (Purge Gas): N2
MOCVD生长设备
• 反应舱 (Reaction Chamber)
– 舱壁 (Wall): 不锈钢或石英，外绕防过热冷却水管 – 气管 (Liner): 外段不锈钢，内段石英 – 基座 (Susceptor): 石墨，有NH3源时必须加镀膜层保护， 或将石墨表面经高温处理后玻璃化 – 喷口 (Gas Injector): 不锈钢或石墨 – 加热-温控 (Heater - Temperature Control): 高频感应加 热，或红外加热，或直接电阻加热
半导体材料的历史现状及研究进展(精)
半导体材料的历史现状及研究进展(精)半导体材料的研究进展摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。
半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。
本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。
关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势一、半导体材料的发展历程半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。
宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。
1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。
1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。
50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。
60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。
1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。
90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。
新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光通状态所需的能量。
InP、GaSb、InAs晶片参数一览表
4. InAs 单晶参数
品种 纯 InAs 直径 （英寸） 类型 N 浓度 （cm-3） (1-3)1016 迁移率 (cm2/V.s) 2104 位错密度 (cm-2) 5104
2/3 Sn-InAs 2/3 N 7000-20000 (5-20) 1017 5104 S-InAs 2/3 N 6000-20000 (1-40)1017 5104 Zn-InAs 2/3 P 100-400 (1-40)1017 5104 晶片单面抛光或双面抛光，开盒即用。晶向（100）, 2 英寸片厚度 500 25m， 3 英寸片 厚度 600 25m，其它特殊规格根据要求加工。
InP、GaSb、InAs 晶片参数一览表
1. InP 单晶参数（LEC 法生长）
直径 类型 （英寸） 2 N 非掺 InP 2 N 品种 浓度 （cm-3） ≦31016 (0.8-3)1018 (4-8)1018 S-InP 3 N (0.8-3)1018 (4-8)1018 Zn-InP 2/3 2 Fe-InP P N (0.6-2) 1018 (3-6)1018 迁移率 (cm2/V.s) (3.5- 4) 103 (2.0-2.4) 103 (1.0-1.6) 103 (2.0-2.4) 103 (1.0-1.6) 103 70-90 50-70 1000 电阻率 (.cm) 位错密度 (cm-2) (5-6)104 3104 6103 1103 5104 6103 1103 5104 5103 3104
直径 类型 （英寸） 2 N 非掺 InP 2 S-InP 3 N 4 Zn-InP Fe-InP 2/3/4 2 P 品种 浓度 （cm-3） ≦31016 (0.8-6)1018 (0.8-6)1018 (0.8-6)1018 (0.6-6) 1018 迁移率 (cm2/V.s) (3.5- 4) 103 (1.5-3.5) 103 (1.5-3.5) 103 (1.5-3.5) 103 50-70 电阻率 (.cm) 位错密度 (cm-2) 1103 500 2103 5103 5103
InP单晶
汇报者：马玉珂
11/15/2016
主要内容
InP单晶基本属性 技术背景及应用 单晶生长方法
InP单晶基本属性
III—V族化合物半导体材料。 熔点 1062oC 常温下带宽Eg=1.344 eV 晶格常数a=5.8687 Å 室温下本征载流子浓度2 * 107cm-3 电子迁移率为4750 cm2/(V· s) 空穴迁移率为150 cm2/(V· s) 单晶质地软脆，呈银灰色
技术背景及应用
1952年Welker等人发现Ⅲ 族和Ⅴ 族元素形成的化合物也是半导体, 而 且某些化合物半导体如GaAs、In P等,具有Ge、Si所不具备的优越特 性(如电子迁移率高、禁带宽度大等等) , 可以在微波及光电器件领域 有广泛的应用, 因而开始引起人们对化合物半导体材料的广泛注意。 50年代末, 科学工作者应用水平布里奇曼法( HB)、温度梯度法( GF) 和磁耦合提拉法生长出了GaAs、InP单晶, 但由于晶体太小不适于大 规模的研究
太阳能电池
半绝缘
Fe
n≤1*1016cm-3
场效应晶体管 高电子迁移率晶体管 双极晶体管
单晶生长方法
液封直拉技术是用一种惰性液体(覆盖剂，通常是B2O3)覆盖被拉制材料的熔体；机 械泵抽真空，一般能够达到的真空度为50～80Pa；在生长室内充入惰性气体，使其 压力大于熔体的离解压力(27．5atm.)，以抑制熔体中挥发性组元的蒸发损失。
1962年Met z等人提出可以用液封直拉法( LEC) 来制备化合物半导体 晶体。
1965～ 1968 年Mullin等人第一次用三氧化二硼( B2O3 ) 做液封剂, 用 LEC法生长了GaAs、InP等单晶材料, 为以后生长大直径、上页
国家标准-磷化铟单晶-编制说明(送审稿)
国家标准《磷化铟单晶》编制说明（送审稿）一、工作简况1、立项目的与意义磷化铟(InP)是一种极为重要的化合物半导体材料，具有电子迁移率高、耐辐射性能好、禁带宽度大等优点、极高的电光转换效率和高的抗辐射能力等特性，使其在微波、毫米波器件、光通信、太赫兹、抗辐射太阳能电池等许多高技术领域有广泛应用。
在光电子领域，InP主要优势为波长单色性很好的1000nm以上的发射和探测能力，如InP激光器、探测器及其模块；在射频领域，InP主要优势为高频RF应用中的高速和低噪声性能。
InP基激光二极管是电信和数据通信应用中收发器不可或缺的构建模块，未来5G网络等电信领域InP晶片会有大量应用。
InP基激光二极管未来可满足医疗、高端激光雷达、传感及光通信等多种市场需求。
我国较早就开展了磷化铟单晶材料的研究工作，在InP单晶材料生长和性质方面的研究取得了很多成果，目前已经形成成熟的产品体系。
随着生产水平的提高，GB/T 20230-2006《磷化铟单晶》已经不能满足现有产品的需求，有必要对技术参数加以规范，进行修订、增加相关指标。
形成新的统一标准后，可作为磷化铟单晶行业今后组织生产、销售和接受质量监督的依据，以利于磷化铟单晶材料的更好发展。
2、任务来源根据《国家标准化管理委员会关于下达2020年推荐性国家标准计划（修订）的通知》（国标委发[2020]6号，2020年3月6日），由中国电子科技集团公司第十三研究所（以下简称中国电科13所）负责修订GB/T 20230-2006《磷化铟单晶》，计划编号为20200798-T-469，项目周期为18个月。
3、主要工作过程3.1 起草阶段中国电科13所于2020年1月成立编制组，负责本标准的调研和编写工作。
2020年1月~7月之间，编制组根据任务落实确定的起草原则，对国内外生产磷化铟单晶产品的相关企业进行调研和统计，并调研了下游客户的质量要求，按照产品标准的编制原则、框架要求和国家的法律法规，同时结合企业的一些技术指标和检验数据，起草了本标准的讨论稿。
InP 中的深能级杂质与缺陷
InP中的深能级杂质与缺陷微纳电子技术孙聂枫，赵有文，孙同年(1．中国电子科技集团公司 第十三研究所 专用集成电路国家重点实验室，石家庄 050051；2．中国科学院 半导体研究所，北京 100083)0 引言InP材料具有许多优点：直接跃迁型能带结构和高的电光转换效率；电子迁移率高，易于制成半绝缘材料，适合制作高频微波器件和电路；工作温度高 (400～450 ℃)；具有强的抗辐射能力；作为太阳能电池材料时转换效率较高等。
这些特性决定了InP材料在微波、毫米波通信、光纤通信、制导／导航、卫星等民用和军事 等领域的广泛应用。
InP材料因其自身不可替代的优越性做为一种非常重要的战略性半导体材料得到了各发达国家的重视。
有关InP材料、器件的制备以及特性 的研究工作已持续开展。
1989年开始IEEE等国际组织召开了国际InP 及相关材料会议(IPRM)，2008年召开了第20届IPRM会议。
1968年J.B.Mullin等人口利用液封直拉技术生长了InP单晶，使得人们利用较大直径的InP材料开展特性研究及器件制备成为可能。
20世纪 70年代以来，人们对InP材料中的杂质和缺陷的认识越来越丰富而深刻，并在70年代中后期首次实现了以InP单晶为衬底制作的长波长激光器室温下的激 射，使InP单晶的制备和特性研究开始逐步引起人们的重视。
80年代初期，InP基高电子迁移率晶体管的出现，说明InP在微电子领域也具有优异的特性， 使人们认为有可能在InP上方便地实现光电集成。
作为微电子器件应用材料，半绝缘InP有很多优于GaAs的性质：①InP器件的电流峰谷比高于GaAs，比GaAs器件有更高的转换效率；②惯性能量时间常数小，只及GaAs的一半，故其工作频率的极限比GaAs器件高出一倍；③InP峰谷比的温度系数比GaAs小，且热导率比GaAs高，更有利于制作连续波器件，且所制器件有更大的功率输出；④InP材料的D／μ(D为电子扩散系数，μ为负微分迁移率)低，使InP器件有更好的噪声特性；⑤在较高频率下，InP基的Gun器件有源层的长度是GaAs器件的2倍，可简化器件的制作工艺等；⑥电子峰值漂移速度比GaAs高，可以制作出工作速度和频率更高的器件；⑦InP器件比同类GaAs器件有更小的功耗和更低的噪声。
InP晶片位错密度分布测量
加工、测量与设备Processing,Measurement and EquipmentInP晶片位错密度分布测量潘 静1,杨瑞霞2,骆新江3,李晓岚2,杨 帆2,孙聂枫1(1.中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄 050051;2.河北工业大学信息工程学院,天津 300130;3.杭州电子科技大学天线与微波技术研究所,杭州 301108)摘要:采用国际通用的方法,测定了不同类型的用高压LEC法生长的InP单晶样品的整片位错分布,直观显示位错密度在晶片上的分布情况,分析了EPD分布结果和原因,说明单晶生长工艺和掺杂剂等因素对其产生影响。
从数值看,一般掺S的材料位错密度较低,随着掺杂浓度的增加位错密度明显降低,晶片的均匀性也越好。
掺Fe的材料位错密度一般,但随着掺杂量的增大位错密度升高,晶片的位错分布也不均匀。
非掺杂材料的位错一般较多,但均匀性较好。
通过工艺改进可以明显降低位错,为今后进一步开展晶体完整性研究、改进工艺、提高单晶质量打下了良好的基础。
关键词:磷化铟(InP);晶体;位错密度(EPD);LEC法;热应力中图分类号:TN304.23 文献标识码:A 文章编号:1671-4776(2011)03-0199-04Distribution Measurement of EPD on InPSingle Crystal WafersPan Jing1,Yang Ruixia2,Luo Xinjiang3,Li Xiaolan2,Yang Fan2,Sun Niefeng1(1.13th Research Institute,CE TC,Shi jiaz huang050051,China;2.College o f I n f ormation Engineering,Hebei University of T echnology,T ianj in300130,China;3.I nstitute o f Antenna and Microw aves Technology,Hangz hou Dianz i University,H angzhou301108,China)A bstract:U sing the g enerally internatio nal metho d,the distribution of EPD on different kinds ofInP single crystal w afe rs g row n by H P-LEC technique w ere measured,and the dislocation densi-ty distribution w as clearly revealed.The causes and the results o f the EPD distributio n w ere ana-ly zed.The analysis results show that the EPD distribution is influenced by the process conditio ns and the dopants.Based on the numerical value,the EPD o f the S-doped materials is low er gene-rally.The EPD decreases obviously with the increase of the doping concentration and the unifo rmity o f the w afe rs is better.The EPD of the Fe-do ped m aterials is general,but the EPD increases w ith the increase of the doping content,and the dislocation distribution of w afe rs is no nuniform.The dislo catio n o f the undoped materials is m ore,but the uniformity is better.The dislocation is decreased obviously through im pro ving the process,w hich can provide a g ood foundation fo r the further researches and improvement of InP single cry stals.Key words:InP;cry stal;etch pit density(EPD);LEC;therm al stressD OI:10.3969/j.issn.1671-4776.2011.03.013 PACC:7280E;6170N收稿日期:2010-11-15基金项目:国家自然基金资助项目(61076004);浙江省公益技术研究工业项目(2010C31118)通信作者:孙聂枫,E-mail:nfsun@soh 0 引 言InP作为一种重要的化合物半导体材料,是光电子、微电子器件的关键基础材料。
InP单晶材料性能及制备方法
InP单晶材料性能及制备方法张伟才;韩焕鹏;杨静【摘要】介绍了InP单晶材料的特性、应用方向及制备的主要方法,主要包括液封直拉技术(LEC)、气压控制直拉技术(VCZ/PC-LEC)、垂直梯度凝固技术(VGF)、垂直布里奇曼技术(VB)等.通过对各种生长方法进行对比,指出了各种方法的优势和不足,最后探讨了各类生长方法的应用领域和今后发展方向.%The property、application and mainly growing method were introduced in this paper.Including liquid encapsulated Czochraski(LEC)、Pressure control-LEC(VCZ/PC-LEC)、Vertical gradient freeze(VGF)、Vertical Bridgman(VB). Advantages and disadvantages were indicated through comparing all of the growing methods and then the application and further development for all of the growing methods were discussed【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】6页(P36-41)【关键词】InP单晶材料;液封直拉法;气压控制直拉法;垂直梯度凝固【作者】张伟才;韩焕鹏;杨静【作者单位】中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220;中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220;中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220【正文语种】中文【中图分类】TN304.053InP是重要的III-V族化合物半导体材料之一，InP单晶首先是由Mullin于1965年用高压液封直接法拉制成功的 [1]。
gaas和inp材料工艺
gaas和inp材料工艺全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：【GaAs和InP材料工艺】GaAs和InP是两种常见的半导体材料，它们在电子器件制造领域有着重要的应用。
本文将介绍这两种材料的工艺制备过程，并探讨它们的特性及在电子器件中的应用。
GaAs（镓砷化镓）是一种重要的半导体材料，具有良好的导电性和光电性能。
GaAs的工艺制备过程主要包括外延生长、器件制备和封装等步骤。
1. 外延生长GaAs的外延生长主要通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）或氢化金属有机气相外延（HMOCVD）技术实现。
在外延生长过程中，需要控制反应温度、气氛、气压等参数，以获得高质量的GaAs薄膜。
2. 器件制备通过光刻、腐蚀、金属沉积、电性能测试等工艺步骤，可以制备出基础的GaAs器件，如二极管、场效应晶体管等。
在器件制备过程中，还需要考虑电性能的匹配和稳定性。
3. 封装将GaAs器件封装在合适的封装盒中，以保护器件不受外界环境的影响，并方便连接测试和使用。
封装工艺也包括焊接、膨胀、密封等步骤，需要注意器件的热散热和连接质量。
二、InP材料工艺在电子器件制造领域，GaAs和InP材料因其优越的性能而受到广泛关注。
通过合理的工艺设计和制备，可以生产出高性能的电子器件，推动信息通信、光电显示等领域的发展。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地了解GaAs和InP材料工艺，推动相关技术的进步和应用。
第二篇示例：GaAs和InP是两种常用的半导体材料，它们在电子器件制造工艺中起着重要作用。
本文将介绍GaAs和InP材料的工艺流程及其应用领域。
1. GaAs材料工艺：GaAs是镓砷化镓的简称，是一种宽禁带半导体材料。
在电子器件中，GaAs常被用于制造高频、高速、高功率的器件，如微波放大器、MOSFET等。
GaAs材料的制备主要包括外延生长、刻蚀、金属化、离子注入等步骤。
外延生长是GaAs材料制备的关键步骤。
一般采用分子束外延或金属有机化学气相沉积等方法来进行外延生长。
InP单晶材料
InP单晶生长方法InP非常适用于高频器件，如高电子迁移率晶体管（HEMT）和异质结双极晶体管（HBT）等方面。
因为与InP晶格匹配的InGaAs外延层的载流子溶度和电子迁移率非常高，超过与GaAs晶格匹配的AlGaAs，这些作为高频器件的InP基器件在超过几十GHz的频率范围有很大的应用前景。
InP基器件在毫米波通讯、防撞系统、图象传感器等新的领域也有广泛应用。
集成激光器、光探测器和放大器等的光电集成电路（OEIC）是新一代40Gb/s通信系统必不可少的，可以有效提升器件可靠性和减小器件的尺寸。
随着能带工程理论、超薄材料工艺技术及深亚微米制造技术进展越来越显示出起异乎寻常的特性，成为毫米波高端器件的首选材料，受到广泛的重视，特别受到军方的青睐。
InP的带宽在1.4eV附近，因此可以制成高转换效率的太阳能电池，并由于其具有高抗辐射性能被用于空间卫星的太阳能电池。
InP在熔点温度附近1335±7K时，磷的离解压为2.787MPa，因此InP 多晶的合成相对比较困难。
但是人们还是发明了许多方法用以合成InP多晶。
InP的晶体生长是溶体结晶为固定晶体的过程，是一种液相转为固相的相变过程，材料的相图、热导率、堆垛层错能、分剪切应力、杂质分凝等是决定单晶生长的关键因素。
人们采用了多种方法来进行InP单晶的生长研究，主要有LEC、改进的LEC、压力控制LEC、VGF/VB及HB/HGF等。
增大直径、提高晶片使用效率、降低成本、提高InP材料的质量，开发InP材料的各种潜能一直是InP材料研究的目标和方向。
1 LEC法液封直拉（LEC）法一直是InP单晶生长的主要方法，目前已经可以生长φ100～φ150mm的InP单晶。
磁场和磷注入法等都可以和LEC法结合生长高质量的InP单晶。
1968年Mullin最早使用B2O3作为覆盖剂用LEC法生长了InP单晶。
因为磷的离解压在熔点时是比较高的，因此不能像硅那样直接采用CZ法生长单晶。
浅析几种半导体材料的应用与发展
浅析几种半导体材料的应用与发展作者：彭杰来源：《硅谷》2008年第10期[摘要]20世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命，随着科技的发展，半导体材料越来越多，就半导体材料作了简单介绍。
[关键词]半导体材料硅材料中图分类号：TN3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0520098－0120世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。
超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。
纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将彻底改变人们的生活方式。
一、几种主要半导体材料的发展现状与趋势（一）硅材料硅材料是半导体中应用广泛的一类材料，目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC's）技术正处在由实验室向工业生产转变中。
18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅IC'S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。
另外，SOI材料，包括智能剥离（Smart cut）和SIMOX材料等也发展很快。
目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。
（二）GaAs和InP单晶材料GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
国家标准-磷化铟单晶-送审稿
ICS 29.045CCS H83中华人民共和国国家标准GB/T 20230—XXXX代替GB/T 20230-2006磷化铟单晶Indium phosphide single crystal（送审稿）（在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上）XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施前言本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T 20230-2006《磷化铟单晶》，与GB/T 20230-2006相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)更改了适用范围（见第1章，2006年版的第1章）；b)更改了规范性引用文件（见第2章，2006年版的第2章）；c)增加了术语和定义的章节（见第3章）；d)更改了磷化铟单晶锭牌号的表示方法（见4.1，2006年版的3.1）；e)增加了磷化铟单晶抛光片牌号的表示方法（见4.2）；f)更改了磷化铟单晶锭电学性能的要求，增加了n型非掺磷化铟单晶锭的电学性能要求（见5.1.1，2006年版的3.2.2）；g)删除了磷化铟单晶锭无孪晶线的要求（见2006年版的3.2.4）；h)删除了磷化铟单晶锭直径的要求（见2006年版的3.2.5）；i)增加了磷化铟单晶锭位错密度的要求（见5.1.3）；j)删除了磷化铟单晶抛光片位错密度的要求（见2006年版的3.3.1）；k)增加了磷化铟单晶抛光片表面取向、参考面取向及切口基准轴取向的要求（见5.2.1）；l)增加了直径150mm磷化铟单晶抛光片的要求（见5.2）；m)更改了磷化铟单晶抛光片厚度、翘曲度、总厚度变化、总指示读数的要求（见 5.2.2，2006年版的3.3.2）；n)更改了磷化铟单晶抛光片表面质量的要求，增加了表面颗粒的要求（见 5.2.3，2006年版的3.3.3）；o)删除了磷化铟单晶抛光片电学参数、晶向的要求（见2006年版的3.3.4、3.3.5）；p)更改了半绝缘磷化铟单晶电学性能测试方法（见6.1.1，2006年版的4.2）；q)更改了磷化铟单晶位错密度测试方法（见6.1.3，2006年版的4.5）；r)增加了单晶片表面取向、参考面取向及切口基准轴取向的要求及测试方法（见6.2.1）；s)增加了单晶片几何参数测试方法（见6.2.2）；t)增加了单晶片表面质量检测方法（见6.2.3）；u)更改了组批、检验项目、取样及检验结果的判定（见7.2、7.3、7.4，2006年版的5.2、5.3、5.4、5.5）；v)更改了包装的要求（见8.2.1，2006年版的6.2、6.3）；w)更改了随行文件的要求（见8.3，2006年版的6.5）；x)增加了订货单内容（见第9章）；y)增加了附录A位错密度测试方法。
磷化铟晶体半导体材料的研究综述
文献综述课题名称磷化铟晶体半导体材料的研究学生学院机电工程学院专业班级２013级机电(3)班学号1３５学生姓名王琮指导教师路家斌2０17年01月0６日中文摘要磷化铟(IｎP)已成为光电器件和微电子器件不可或缺的重要半导体材料。
本文详细研究了快速大容量合成高纯及各种熔体配比条件的IｎP材料;大直径lnP单晶生长;与熔体配比相关的缺陷性质;lnP中的VＩn心相关的缺陷性质和有关ＩnP材料的应用,本文回顾了磷化铟( InＰ)晶体材料的发展过程,介绍了磷化铟材料的多种用途和优越特性,深入分析InP合成的物理化学过程,国际上首次采纳双管合成技术,通过对热场和其他工艺参数的优化,实现在60-９0分钟内合成4、６Kg高纯InＰ多晶。
通过对配比量的调节,实现了熔体的富铟、近化学配比,富磷等状态,为进一步开展不同熔体配比对ＩnP性质的影响奠定了基础、关键词:磷化铟磷注入合成晶体材料器件ABSTRACTIｎdiuｍＰｈosｐｈiｄe(IｎＰ) ｈaｓｂeeｎiｎdispeｎsaｂｌｅtｏboth oｐｔicａｌａnd eｌｅｃｔroｎｉc dｅｖices、Tｈis papeｒused aｄiｒeｃt P-ｉnｊectiｏｎsyntheｓis ａnd LEC ｃｒysｔａl growth ｍeｔｈod to prepａrｅhigｈpｕrity and vaｒｉous ｍeｌｔstｏｉchｉometｒy conditioｎs poｌycｒyｓｔalline IｎＰand tｏｇｒoｗhigh quａlitｙ,laｒｇe dｉametｅrＩnP siｎgleｃrystaｌiｎoｕr hｏｍeｍade pul ｌｅｒs。
In thiｓworｋ,we ｈａvｅｏbtaｉned thｅabｓｔrａｃt this ｐａpｅr loｏｋs bacｋthe ｄeｖelopｉng pｒｏcｅss on the ｂulk InＰcrｙstals,inｔroduces varｉo us useｓa ｎｄsuperior cｈaracｔｅｒoｆtｈｅＩnP ma tｅrials anｄａlar ｇe quantiｔｙof ｈｉgh purｉty ＩnＰcｒystal mａteriａl has bｅen produced by ｔhe pｈｏspｈoruｓin－ｓｉｔu iｎjecｔiｏn syｎｔｈｅsis aｎd ｌiqｕid ｅncaｐsｕｌａteｄＣzｏchｒalski(ＬEＣ)ｇroｗth prｏcess、In ｔhｅiｎjｅｃｔioｎｍeｔｈod,ph ｏsｐhｏrus rｅactｓwitｈindium vｅrｙqｕiｃkｌy so ｔhat thｅrapｉｄpolｙcｒｙstalｌinｅsyｎｔhesis isｐoｓｓｉｂlｅ、Thｅｑｕaｒtz iｎjecｔoｒwith two Or mu ｌti－traｎsfeｒtｕbeｓwaｓused to ｉmｐrove theｓｙnｔhｅsiｓreｓult、Ｉｔwi ｌl ａｖoid qｕaｒtｚinjectoｒbｌaｓt ｗhｅn ｔhe mｅｌt was indrａｆt inｔo ｔhe tranｓfeｒtuｂe、Tｈe iｎjecｔion sｐeeｄ,melt temperatｕre,phoｓphorｕs eｘcｅss,anｄSO on are aｌｓｏiｍpoｒtaｎt fｏｒa ｓuccessｆｕｌｓｙｎthesｉｓｐrocｅss、Aｂout 4000-6０00９ｓtoicｈiｏｍetriｃｈigh ｐｕrｉtｙｐolｙＩnP is sｙｎthesized ｒｅproｄuciblyｂｙimｐroved Ｐ—inｊｅｃtｉon method ｉn tｈeｈｉgh—ｐressuｒe pｕllｅr、Keywｏrdｓ:InP , Ｐ—injecｔiｏn ｓyntｈesｉs, Crｙstaｌ, Mａteｒial, Deｖｉcｅ引言磷化铟(InP) 是重要的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体材料之一,是继Si、Ｇa As 之后的新一代电子功能材料。
半导体材料的发展历史
半导体材料的发展历史半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体工业的发展具有极大的影响。
如果按化学成分及内部结构，半导体材料大致可以分为以下几类：一是元素半导体材料，包括锗(Ge)、硅(Si)、硒(Se)、硼(B)等。
20世纪50年代，锗在半导体工业中占主导地位，但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到20世纪60年代后期逐渐被硅材料取代。
用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件。
因此，硅已成为应用最多的一种半导体材料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的。
二是化合物半导体，它是由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。
它的种类很多，重要的有砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硫化镉(CdS)等。
其中砷化镓是除硅之外研究最深入、应用最广泛的半导体材料。
由于砷化镓是一种直接带隙的半导体材料，并且具有禁带宽度宽、电子迁移率高的优点，因而砷化镓材料不仅可直接研制光电子器件，如发光二极管、可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器、红外探测器和高效太阳能电池等，而且在微电子方面，以半绝缘砷化镓(Si-GaAs)为基体，用直接离子注入自对准平面工艺研制的砷化镓高速数字电路、微波单片电路、光电集成电路、低噪声及大功率场效应晶体管，具有速度快、频率高、低功耗和抗辐射等特点。
碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好，在航天技术领域有着广泛的应用。
氮化镓材料是近十年才成为研究热点，它是一种宽禁带半导体材料（Eg＝3.4eV），具有纤锌矿结构的氮化镓属于直接跃迁型半导体，是制作绿光、蓝光、紫光乃至紫外发光二极管、探测器和激光器的材料。
氮化镓可以与氮化铟（Eg＝1.9eV）、氮化铝（Eg＝6.2eV）形成合金InGaN、AlGaN，这样可以调制禁带宽度，进而调节发光管、激光管等的波长。
三是非晶半导体。
上面介绍的都是具有确定晶格结构的半导体材料，在这些材料中原子排列具有对称性和周期性。
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InP单晶生长方法
InP非常适用于高频器件，如高电子迁移率晶体管（HEMT）和异质结双极晶体管（HBT）等方面。
因为与InP晶格匹配的InGaAs外延层的载流子溶度和电子迁移率非常高，超过与GaAs晶格匹配的AlGaAs，这些作为高频器件的InP基器件在超过几十GHz的频率范围有很大的应用前景。
InP基器件在毫米波通讯、防撞系统、图象传感器等新的领域也有广泛应用。
集成激光器、光探测器和放大器等的光电集成电路（OEIC）是新一代40Gb/s通信系统必不可少的，可以有效提升器件可靠性和减小器件的尺寸。
随着能带工程理论、超薄材料工艺技术及深亚微米制造技术进展越来越显示出起异乎寻常的特性，成为毫米波高端器件的首选材料，受到广泛的重视，特别受到军方的青睐。
InP的带宽在1.4eV附近，因此可以制成高转换效率的太阳能电池，并由于其具有高抗辐射性能被用于空间卫星的太阳能电池。
InP在熔点温度附近1335±7K时，磷的离解压为2.787MPa，因此InP 多晶的合成相对比较困难。
但是人们还是发明了许多方法用以合成InP多晶。
InP的晶体生长是溶体结晶为固定晶体的过程，是一种液相转为固相的相变过程，材料的相图、热导率、堆垛层错能、分剪切应力、杂质分凝等是决定单晶生长的关键因素。
人们采用了多种方法来进行InP单晶的生长研究，主要有LEC、改进的LEC、压力控制LEC、VGF/VB及HB/HGF等。
增大直径、提高晶片使用效率、降低成本、提高InP材料的质量，开发InP材料的各种潜能一直是InP材料研究的目标和方向。
1 LEC法
液封直拉（LEC）法一直是InP单晶生长的主要方法，目前已经可以生长φ100～φ150mm的InP单晶。
磁场和磷注入法等都可以和LEC法结合生长高质量的InP单晶。
1968年Mullin最早使用B2O3作为覆盖剂用LEC法生长了InP单晶。
因为磷的离解压在熔点时是比较高的，因此不能像硅那样直接采用CZ法生长单晶。
人们找到一种惰性覆盖剂覆盖着拉制材料得熔体，并在单晶炉内充入惰性气体，使其压力大于熔体的离解压。
这样就可以有效地抑制挥发性元素的蒸发损失。
将要生长的材料放在一个合适的坩埚内，然后用电阻加热或感应加热坩埚使材料熔化。
接着调整溶解料的温度使熔体的中心温度在它的凝固点上，将籽晶放入熔体中，通过慢慢地收回籽晶开始晶体生长或“拉制”。
控制合适的熔体温度，籽晶上就可以随着籽晶从熔体中的提拉开始结晶。
拉制过程中调整熔体温度可以控制晶体的直径。
当晶体达到理想的长度时，将晶体迅速地从熔体表面提起，否则熔体的温度就会慢慢上升，从而使晶体的直径缩小。
晶体离开熔体后，温度慢慢地降到室温，晶体就可以从生长设备中取出。
LEC技术的优势在于其晶体生长过程可以实时观察，由于技术的不断成熟，通过程序进行自动化生长InP单晶已经基本实现。
从目前发展的角度来看，InP 晶体的直径不断加大是必然的趋势。
LEC在生长大直径单晶方面，无论是从技术难度方面、产量方面，还是成晶率等方面都具有较大的优势。
大量的工艺和理论研究表明单晶生长中并不存在临界放肩角的问题，但是在生长大直径单晶时为了能尽快使晶体直径达到预计的尺寸，需要选择合适的放肩角度以避免孪晶的产生，并使工艺成熟化。
孪晶产生有由多方面原因造成，但消除孪晶的关键在于热场的合理调配。
对称地温度分布是生长单晶的必要条件，所以热场设计提高成晶率的重要条件。
在多次试验中发现一般生长大直径单晶时采用大于75°或平放肩技术都可以有效避免孪晶的产生。
绝对平坦的放肩工艺对轴向温度梯度和径向温度梯度的要求很高。
降温速率要平稳，否则容易造成径向温度梯度不均匀，引起晶体生长不对称，产生孪晶。
在收肩过程中适当升温，使等径过程比较平稳没有突变，这样就不会产生向内的孪晶，并且如果在肩部有向外的孪晶采用这种措施可以较快地使之自然闭合。
向外生长孪晶的出现比较容易控制，对晶体的完整性影响不大，从一般理论意义上讲，也有利于应力的释放，一些数据表明在放肩时有向外生长孪晶的单晶位错数量较少。
采用绝对的180°平放肩使工艺过于临界，适当采用在引晶时缓慢拉速（如2～4mm/h）可以使工艺操作容易，并且B2O3可以在离开晶体的上表面时缓慢流回到熔体中，不至于在晶体的肩部表面造成“剥皮”现象，也有利于减少应力堆积。
在晶体生长中还发现采用平放肩工艺时，如果晶体直径放的比较大时不容易产生孪晶，而在晶体直径较小时加强体拉速度进行缓放肩比较容易产生切向内部的孪晶。
采用慢拉速的平放肩工艺降低了向内部生长的孪晶的产生几率，更合适＜100＞方向的单晶生长。
这可能
和降温速率有关，因为平放肩工艺比缓放肩降温速率大，有利于晶体生长的应力释放。
另外平放肩可保持固液界面平坦或微凸向熔体，有利于单晶生长。
很显然采取单一措施不能完全避免孪晶的产生，放肩角度和单晶生长形状也不能完全决定晶体是否产生孪晶，孪晶不是单一因素的结果而是多重综合影响的结果，因此综合考虑，综合调整。
因此，采用平放肩技术，调整径向温度梯度，晶体放肩角可达到75°以上，大大缩短了晶体生长的时间，增加了大直径单晶的比例，使晶体能够在较短时间内达到预想的尺寸。
平放肩技术还有利于抑制孪晶的出现。
在此实验中，我们使放肩角接近90°。
使晶体最大直径达到了142mm。
2 改进的LEC法
为了减小传统LEC法轴向温度梯度，改进的LEC法轴向采用了热挡板（热罩）技术，这种方法一般称为TB－LEC技术，并且这种技术仍在不断改进。
由于坩埚上部被热罩盖住，轴向和径向的温度梯度都被有效地减小。
当轴向温度梯度被减小后，覆盖剂B2O3的表面温度增加，加速了从熔体中生长出InP晶体表面磷的离解。
但是，通过在热罩上方开小口的方式可以抑制磷的离解（见图4）。
3 压力控制LEC法
磷蒸气压控制LEC技术又称为VCZ技术（蒸气压控制直拉技术，见图5）或PC－LEC（压力控制LEC技术），其目的也是降低位错密度。
为了避免生产的晶体表面磷的离解，在晶体生长过程中从另外的储磷
区形成的磷气氛包括了生长出熔体表面的晶体不致离解。
因此采用这种方法生长的晶体表面完全不离解。
并且轴向温度梯度有效降低使得晶体所受的热应力很小，故而位错密度也很低。