高纯磷化铟InP半导体电子材料

沥青光泽的深灰色晶体

英文名称：Indium phosphide

CAS号：22398-80-7

分子式：InP

分子量：145.791761

性状：沥青光泽的深灰色

熔点：1070℃。闪锌矿结构，常温下带宽（Eg=1.35 eV）。熔点下离解压为2.75MPa。

溶解性：极微溶于水。

介电常数：10.84cm2/(V·s)

空穴迁移率：150cm2/(V·s)

具有半导体的特性。

磷化铟晶体是继硅和砷化镓之后又一重要的ⅲ－v族化合物半导体材料，但是目前半绝缘类型inp衬底的生产质量急需改善和提高。研究人员告诉记者，原生半绝缘inp是通过在单晶生长过程中掺入铁原子来制备的。为了达到半绝缘化的目的，铁原子的掺杂浓度较高，高浓度的铁很可能会随着外延及器件工艺过程发生扩散。而且由于铁在磷化铟中的分凝系数很小，inp单晶锭沿生长轴方向表现出明显的掺杂梯度，顶部和底部的铁浓度相差一个数量级以上，由其切割成的单晶片的一致性和均匀性就很难保证。就切割成的单个inp晶片而言，由于受生长时的固液界面的影响，铁原子从晶片中心向外呈同心圆状分布，这显然也不能满足一些器件应用的需要。所有这些因素是目前制约半绝缘磷化铟单晶片生产质量的最大障碍。 
　　最近几年国内外的研究表明：通过在一定气氛下高温退火处理低阻非掺杂inp晶片所获得的半绝缘衬底可以克服上述问题。在inp晶体中，半绝缘的形成机理可以大致概括为两个方面：一是通过掺入深受主（元素）补偿浅施主来实现半绝缘态，原生掺铁的半绝缘磷化铟就属于这种情况；另一种是通过新缺陷的形成使浅施主的浓度降低，同时驻留的深受主也发生补偿，非掺杂半绝缘磷化铟就属于这一类，这种新缺陷可以在高温退火以及辐照等过程中形成。根据这个思路，中国科学院半导体所的有关科研人员采取了三个步骤来制备非掺杂半绝缘磷化铟衬底：首先用液封直拉法拉制高纯低阻非掺杂磷化铟单晶（表现为低阻），然后将其切割成一定厚度的晶片并封装在石英管内，最后在合适的气氛条件下进行高温退火处理。研究人员分别在纯磷气氛和磷化铁气氛下进行了数十次的退火比较实验。经过对比测试和分析发现：在磷化铁气氛下退火制备的半绝缘磷化铟晶片不仅含有较少的缺陷数目，而且具有良好的均匀性。 
　　为了进一步研究这种退火衬底对相邻外延层的实际影响，研究人员使用分子束外延技术分别在原生掺铁的和磷化铁气氛退火制备的半绝缘磷化铟衬底上生长了相同的inalas外延层，测试结果表明后者更有利于生长具有良好结晶质量的外延层。此外，对这两种衬底分别注入同样剂量的si+离子和快速退火后，霍尔测试结果证实后者可以较大幅度提高注入离子的激活效率。 
　　据了解，磷化铟晶片常用于制造高频、高速、大功率微波器件和电路以及卫星和外层空间用的太阳能电池等；在当前迅速发展的光纤通讯领域它是首选的衬底材料；另外，inp基器件在ic和开关运用方面也具有优势。这种新型半绝缘磷化铟晶片的研制成功，将在国防和高速通信领域发挥重要的作用。最近，中国电子科技集团第十三研究所使用这种新型半绝缘磷化铟纯磷衬底成功制作了工作频率达100ghz的高电子迁移率晶体管

外延生长级抛光磷化铟基片