CN113774490A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN113774490A
CN113774490A CN202110981778.5A CN202110981778A CN113774490A CN 113774490 A CN113774490 A CN 113774490A CN 202110981778 A CN202110981778 A CN 202110981778A CN 113774490 A CN113774490 A CN 113774490A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal
insb
seed
dislocation
controlled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110981778.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113774490B (zh
Inventor
赵超
董涛
彭志强
贺利军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 11 Research Institute
Original Assignee
CETC 11 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 11 Research Institute filed Critical CETC 11 Research Institute
Priority to CN202110981778.5A priority Critical patent/CN113774490B/zh
Publication of CN113774490A publication Critical patent/CN113774490A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113774490B publication Critical patent/CN113774490B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/36—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

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。

Description

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
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
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输。这种效应会降低探测器连接处的迁移率和少数载流子寿命，从而导致更高的电阻、较差的信噪比，以及在有位错的区域中探测器响应的均匀性较差。对于FPA成像器件，由于晶圆质量较低而导致的性能下降表现为死点或暗点像素和像素簇，或在晶圆的不同部分的不均匀光响应，所以位错密度是FPA用InSb材料的最重要因素。
InSb晶体主流制备技术Czochralski法。Czochralski法是将高纯原材料装入炉膛，充入氢气气氛，使用电阻或者感应加热将装在高纯度石英坩埚中的原材料熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、缩颈、转肩、等径生长、收尾等过程，生长出晶体。InSb材料的临界屈服应力小，极易产生位错缺陷。生长<211>晶向晶体时，位错线会贯穿整根晶体，数量不会减少。<211>晶向晶体为非对称晶向，其生长出的晶体形状不像<111>晶向晶体那样为接近于圆柱体的六面体，而是不规则的形状，且必定存在多个较大的平面，这就导致晶体在径向各点处的生长速度存在较大差异，各点处的热应力也有所不同，所以在某些方向上容易激增位错缺陷。Sb有着较高的蒸汽压，在锑化铟晶体生长过程中，随着晶体生长的进行，Sb元素不断挥发，导致In-Sb比不断上升，使得In-Sb比偏离了1:1摩尔比，这时易生产孪晶或者位错。
发明内容
本发明提供一种大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体及其生长方法，用以至少解决大尺寸<211>晶向晶体位错严重的问题。
根据本发明实施例的大尺寸<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。
根据本发明的一些实施例，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°。
根据本发明的一些实施例，在等径阶段，控制直径大于等于两英寸。
根据本发明的一些实施例，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°。
根据本发明的一些实施例，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。
根据本发明的一些实施例，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。
根据本发明的一些实施例，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。
根据本发明的一些实施例，所述籽晶呈长方体或圆柱体。
根据本发明的一些实施例，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。
根据本发明实施例的大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体，所述大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体通过如上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。
采用本发明的技术方案，通过专门的籽晶制备工艺与控制晶体拉速、转速以及坩埚转速，以及In-Sb比控制工艺，最终能够较大幅度的降低大尺寸<211>晶向InSb晶体的位错密度，大大提高了InSb晶体材料的质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体生长方法流程图；
图2是本发明实施例中InSb晶体结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明第一方面实施例提出一种大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体生长方法，包括：
S1，制备满足位错精度要求的<211>晶向InSb籽晶1；
S2，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；可以理解，在InSb晶体生长过程中，炉膛内In-Sb比基本维持在1:1，即In与Sb的量基本相等。
S3，将制备好的<211>晶向InSb籽晶1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。可以理解，InSb晶体横截面轮廓大致可以归为圆形的类别。采用上述方案通过先制备满足位错精度要求的<211>晶向InSb籽晶1，可以避免籽晶1中的位错随着晶体生长由籽晶1延伸到新生长的晶体中；然后在InSb晶体生长过程中将In-Sb偏离1:1摩尔比控制在误差范围内，可以降低Sb元素在晶体生长过程中不断挥发产生的孪晶与位错；最后通过控制晶体拉速、转速以及坩埚转速，使InSb晶体横截面轮廓与圆形的相似度大于阈值可以降低晶体生长时各点的热应力和热应力差异，从而减少位错缺陷，提高生长的InSb晶体的质量和成品率。
在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
根据本发明的一些实施例，所述制备满足位错精度要求的<211>晶向籽晶1，包括：
先选取满足位错精度要求的<211>晶向InSb晶体，所述<211>晶向InSb晶体可以是满足位错精度阈值的低位错晶体，也可以是无位错晶体。并从该晶体上切割出一定长度形状的籽晶1；并对所述籽晶1表面进行平整度处理。从低位错或无位错的晶体中切割籽晶1及对所述籽晶1表面进行平整度处理，能更好的避免在晶体生长中因籽晶1的位错带来的位错遗传。
根据本发明的一些实施例，所述籽晶1呈长方体。
根据本发明的一些实施例，所述籽晶1呈圆柱体，将籽晶1切割为圆柱状，在后续晶体生长时，也可以更好的将生长的晶体横截面控制为圆形，从而降低后续晶体生长过程中，晶体表面为不规则形状所造成的热应力不同，减少了形成位错缺陷的可能。当然，籽晶1也可以是满足InSb籽晶生长方法的其他规则形状。
根据本发明的一些实施例，所述对籽晶1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1表面，以去除所述籽晶1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1，以去除所述籽晶1表面的机械加工损伤层。如此操作，尽可能的排除籽晶1本身的位错问题，可以最小化的降低籽晶1带来的位错遗传。
根据本发明的一些实施例，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，包括100℃，即冷室壁温度大于等于100℃。因为Sb材料的蒸发率随温度的升高呈指数增长，所以在熔料过程中避免温度过高。
根据本发明的一些实施例，所述方法，还包括：控制InSb晶体生长过程中的放肩角度。
在本发明的一些实施例中，在控制InSb晶体生长过程中的放肩角度的过程中的等径阶段，控制直径角度浮动小于等于±5°。控制InSb晶体横截面轮廓与圆形的相似度大于阈值，可最大化的保证生长的InSb晶体的表面热应力数值相同或接近，减少热应力差异所形成的位错。
例如，在本发明的一些实施例中，在等径阶段，控制生长的InSb晶体直径大于等于两英寸。
在本发明的一些实施例中，在控制InSb晶体生长过程中的放肩角度的过程中的放肩阶段，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°。通过控制InSb晶体生长过程中的放肩角度，可以大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体，如图2所示。
根据本发明的一些实施例，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，可以减少热应力，减少位错的形成。
下面以一个具体的实施例详细描述所述大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体生长方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图2所示，根据本发明的一些实施例，大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体生长方法包括：
制备低位错无位错的<211>晶向籽晶1。先选取满足位错精度要求的<211>晶向InSb晶体，本实施例中选取无位错晶体<211>晶向InSb晶体制作籽晶1，以避免因籽晶1的位错遗传在InSb晶体生长中形成位错。从所述无位错晶体上切割出一定长度的圆柱体籽晶1，将籽晶1切割为圆柱体，有利于后续在InSb晶体生长过程中，使InSb晶体的横截面接近均匀的圆形，可以减少因生长的晶体形状不规则所引起的热应力差异导致产生位错；并对所述籽晶1表面进行平整度处理，所述对籽晶1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1表面，以去除所述籽晶1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1，以去除所述籽晶1表面的机械加工损伤层。如此操作，尽可能的排除籽晶1本身的位错问题，可以最小化的降低籽晶1带来的位错遗传。
在晶体生长炉膛内的坩埚中装入In：Sb＝1：1.01～1.1摩尔比的原材料，增大Sb元素的摩尔比是因为在晶体生长过程中，因Sb元素的不断挥发会导致In-Sb比不断上升，会使得In-Sb偏离1:1的摩尔比，导致产生孪晶或者位错，所以在炉膛内加入的Sb元素要多于In元素，从而在InSb晶体生长过程中，将In-Sb偏离1:1摩尔比控制在误差范围内。
设定炉膛内气体压力和流速，像炉膛内充入氢气，控制炉膛内的气体压力大于等于1.05各大气压，气体流速大于等于1L/min。
加热冷室壁温度至100℃～500℃以减少沉积路径，Sb的蒸发率随温度的升高呈指数增长，所以在熔料过程中应避免温度过高。使用电阻或者感应加热将装在高纯度石英坩埚中的原材料熔化，然后将籽晶1插入原材料熔体表面进行熔接，此时应控制好温度，避免籽晶1接触原材料熔体液面时受到温度的冲击形成位错，从而导致该位错随着InSb晶体的生长延伸至新生长的晶体中。
调整温场，籽晶缓慢向上提升并控制晶体拉速、转速，坩埚转速。使得生长的InSb晶体横截面轮廓与圆形的相似度大于阈值，以减小晶体平面尺寸，从而降低晶体径向生长时各点不同的热应力差异。
晶体生长的过程包括放肩、等径、收尾三个阶段。在晶体生长过程中控制生长界面为微凸界面，尽量减少热应力。在放肩阶段，In与Sb元素的原材料在炉膛内蒸发，逐渐在籽晶1底部生长InSb晶体，始终要保持晶体直径按照一定角度生长，通过优化拉速、转速、温度梯度等参数，控制放肩角度在5°～15°范围内，放肩角度浮动≤±5°，晶体生长的横截面直径不断增大直至等于两英寸，此时籽晶1下部形成如图2所示的放肩阶段InSb晶体2，则放肩阶段结束，等径阶段开始；在等径阶段，尽量保持稳定的生长条件，保证晶体直径角度浮动≤±5°，形成一段形状近似为圆柱体的InSb晶体，并控制生长的InSb晶体直径等于两英寸，直至生长的圆柱形晶体长度到所要制备的晶体长度要求后，此时放肩阶段InSb晶体2下部形成如图2所示的等径阶段InSb晶体3，则等径阶段结束，收尾阶段开始；在收尾阶段，晶体的直径需要进行缓慢升温，收尾角度为-5°～-20°，收尾角度浮动≤±5°，InSb晶体的圆柱体直径慢慢变小最终逐渐降为一个点，此时等径阶段InSb晶体3下部形成如图2所示的收尾阶段InSb晶体4，则收尾阶段结束。然后锑化铟InSb晶体与熔体分离，最小化热冲击，大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体生长完成。
采用上述实施例所生长的大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体，主要通过特定的籽晶1制备工艺降低籽晶1的位错密度，在晶体生长过程中控制晶体形状和角度，以及In-Sb比控制工艺，最终能够较大幅度的降低大尺寸<211>晶向InSb晶体的位错密度，使得直径≥2英寸的<211>晶向InSb晶体位错密度可控制在≤10cm-2，大大提高了InSb材料的质量，避免位错遗传效应带来的位错缺陷，最小化热应力的影响，同时保证了In-Sb比保持在合适的比例。最终大幅提升了后续制备的InSb红外探测器的性能。
本发明实施例的关键在于：
1、<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晶体横截面轮廓尽量接近圆形。
2、控制晶体生长过程中的放肩角度，分为三个阶段控制分别为放肩阶段、等径阶段、收尾阶段，分别按照说明书中的角度及角度浮动进行控制。这个创新点与上面的控制晶体截面轮廓是分立的两个点。
3、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℃～500℃。
4、将满足In：Sb＝1：1.01～1.1摩尔比的原材料装入炉膛内。
5、在晶体生长过程中，控制生长界面为微凸界面。
6、<211>低位错籽晶的制备。
本发明的第二方面实施例提出一种大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体，所述大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体通过如第一方面实施例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。
本申请技术方案所制备的大尺寸<211>晶向低位错密度锑化铟InSb晶体位错密度小，In-Sb比例合适，采用本申请中的InSb晶体制备InSb红外探测器的可以大幅度提高其性能。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，可以将各个实施例进行不同的自由组合。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本说明书的描述中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (10)

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。
CN202110981778.5A 2021-08-25 2021-08-25 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 Active CN113774490B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110981778.5A CN113774490B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110981778.5A CN113774490B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113774490A true CN113774490A (zh) 2021-12-10
CN113774490B CN113774490B (zh) 2023-01-06

Family

ID=78839282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110981778.5A Active CN113774490B (zh) 2021-08-25 2021-08-25 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113774490B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08319197A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Toshiba Corp インジウムアンチモン単結晶の製造方法
CN108166060A (zh) * 2017-12-25 2018-06-15 云南北方昆物光电科技发展有限公司 一种锑化铟<211>方向单晶的制备方法
CN109280978A (zh) * 2018-11-29 2019-01-29 云南北方昆物光电科技发展有限公司 一种低位错锑化铟<111>方向单晶的制备方法
CN111809229A (zh) * 2020-06-12 2020-10-23 安徽光智科技有限公司 一种锑化铟单晶的制备方法及其装置
CN111910255A (zh) * 2020-08-04 2020-11-10 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种大尺寸<111>晶向低位错密度InSb晶体生长方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08319197A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Toshiba Corp インジウムアンチモン単結晶の製造方法
CN108166060A (zh) * 2017-12-25 2018-06-15 云南北方昆物光电科技发展有限公司 一种锑化铟<211>方向单晶的制备方法
CN109280978A (zh) * 2018-11-29 2019-01-29 云南北方昆物光电科技发展有限公司 一种低位错锑化铟<111>方向单晶的制备方法
CN111809229A (zh) * 2020-06-12 2020-10-23 安徽光智科技有限公司 一种锑化铟单晶的制备方法及其装置
CN111910255A (zh) * 2020-08-04 2020-11-10 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种大尺寸<111>晶向低位错密度InSb晶体生长方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵超: "100ｍｍ直径低位错密度InSb单晶生长研究", 《红外》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113774490B (zh) 2023-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101997565B1 (ko) 실리콘 단결정의 제조방법
CN101565185B (zh) 多晶硅棒的制造方法
JP4367213B2 (ja) シリコン単結晶の製造方法
US8932550B2 (en) Methods for pulling a multicrystalline silicon ingot from a silicon melt
CN108166060A (zh) 一种锑化铟&lt;211&gt;方向单晶的制备方法
US20090090295A1 (en) Method for growing silicon ingot
CN107313110B (zh) 一种p型磷化铟单晶制备配方及制备方法
WO2018179567A1 (ja) 化合物半導体および化合物半導体単結晶の製造方法
CN107532325A (zh) 硅外延晶圆及其制造方法
CN111910255A (zh) 一种大尺寸&lt;111&gt;晶向低位错密度InSb晶体生长方法
CN113774490B (zh) 一种大尺寸&lt;211&gt;晶向低位错密度锑化铟InSb晶体及其生长方法
JP2018095490A (ja) シリコン単結晶製造方法、シリコン単結晶、及びシリコン単結晶ウェーハ
US20070079751A1 (en) Inp single crystal, gaas single crystal, and method for production thereof
JP2012031004A (ja) 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶ウエハ
US7361219B2 (en) Method for producing silicon wafer and silicon wafer
KR101609465B1 (ko) 실리콘 단결정 잉곳의 제조장치 및 그 제조방법
JP2002020192A (ja) Ｇａドープシリコン単結晶の製造方法
WO2014020831A1 (ja) Ｆｚ単結晶の製造方法
Rost et al. Float zone (FZ) silicon: A potential material for advanced commercial solar cells?
JP7247949B2 (ja) シリコン単結晶を製造する方法
US20230416941A1 (en) Method and system for vertical gradient freeze 8 inch gallium arsenide substrates
WO2005007939A1 (en) InP SINGLE CRYSTAL, GaAs SINGLE CRYSTAL, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF
JP4200690B2 (ja) ＧａＡｓウェハの製造方法
JP2002154896A (ja) Ｇａドープシリコン単結晶の製造方法
CN112160021A (zh) 一种单晶晶片及其晶棒的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant