一种大尺寸晶向低位错密度锑化铟InSb晶体及其生长方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113774490A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202110981778.5(22)申请日2021.08.25(71)申请人中国电子科技集团公司第十一研究所地址100015北京市朝阳区酒仙桥路4号(72)发明人赵超董涛彭志强贺利军(74)专利代理机构工业和信息化部电子专利中心11010代理人罗丹(51)Int.Cl.C30B29/40(2006.01)C30B15/00(2006.01)C30B15/36(2006.01)C30B15/22(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体及其生长方法(57)摘要本发明公开了一种大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体及其生长方法，大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体生长方法包括：制备满足位错精度要求的<211>晶向InSb籽晶；将一定比例的原材料In和Sb装入炉膛内，并控制炉膛内环境参数，以在InSb晶体生长过程中，In‑Sb偏离1:1摩尔比在误差范围内；将制备好的<211>晶向InSb籽晶插入熔体表面进行熔接，并控制晶体拉速、转速以及坩埚转速，以使得InSb晶体横截面轮廓与圆形的相似度大于阈值。采用本发明制备InSb晶体，解决了籽晶位错的遗传效应，降低晶体生长过程中的热应力以及热应力差异，避免了In‑Sb比例失衡问题，从而减少位错缺陷，提高InSb晶体的质量和成品率。CN113774490ACN113774490A权利要求书1/1页1.一种大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体生长方法，其特征在于，包括：制备满足位错精度要求的<211>晶向InSb籽晶；将一定比例的原材料In和Sb装入炉膛内，并控制所述炉膛内环境参数，以在InSb晶体生长过程中，In‑Sb偏离1:1摩尔比在误差范围内；将制备好的<211>晶向InSb籽晶插入熔体表面进行熔接，并控制晶体拉速、转速以及坩埚转速，以使得InSb晶体横截面轮廓与圆形的相似度大于阈值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：在等径阶段，控制直径角度浮动小于等于±5°。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在等径阶段，控制直径大于等于两英寸。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：在放肩阶段，控制放肩角度在5°～15°范围内、放肩角度浮动小于等于±5°；在收尾阶段，控制收尾角度在‑5°～‑20°范围内、收尾角度浮动小于等于±5°。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将一定比例的原材料In和Sb装入炉膛内，并控制所述炉膛内环境参数，以在InSb晶体生长过程中，In‑Sb偏离1:1摩尔比在误差范围内，包括：将满足In：Sb＝1：1.01～1.1摩尔比的原材料装入炉膛内，并向所述炉膛内充入氢气，控制所述炉膛内气体压力大于等于1.05个大气压、气体流速大于等于1L/min、加热冷室壁温度至100℃以上。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在晶体生长过程中，控制生长界面为微凸界面。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备满足位错精度要求的<211>晶向籽晶，包括：选取满足位错精度要求的<211>晶向InSb晶体，并从该晶体上切割出籽晶；对所述籽晶进行平整度处理。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述籽晶呈长方体或圆柱体。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对籽晶进行平整度处理，包括：使用砂纸打磨或者使用研磨砂研磨所述籽晶表面，以去除所述籽晶表面的切割损伤层；使用腐蚀液处理去除切割损伤层后的籽晶，以去除所述籽晶表面的机械加工损伤层。10.一种大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体，其特征在于，所述大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体通过如权利要求1‑9中任一项所述的方法制备而成，所述大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体的位错密度小于等于10cm‑2。2CN113774490A说明书1/6页一种大尺寸＜211＞晶向低位错密度锑化铟InSb晶体及其生长方法技术领域[0001]本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及一种大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体及其生长方法。背景技术[0002]InSb材料是一种Ⅲ‑Ⅴ族化合物半导体材料，具有闪锌矿结构，在3～5μm中波波段拥有将近100％的量子效率，被常用于制备中波段红外探测器。InSb焦平面阵列(FPA)由于制备工艺已相当成熟，已被广泛应用于红外探测和天文观察等民用红外系统中，并取得了很好的结果。位错是晶体结构中的不连续性，会产生应变场和/或悬挂的键点，从而中断电荷在位错附近区域的传