CN115110151A - 一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，包括以下步骤：第一步，制备高纯度砷化镓多晶；第二步，半绝缘砷化镓单晶的生长：将第一步制备的高纯砷化镓多晶，按照一定的配料工艺装入热解氮化硼坩埚中，再采用垂直梯度凝固法，由计算机精确控制热场进行缓慢降温，生长界面由熔体下端逐渐向上移动，完成晶体生长，获得半绝缘砷化镓单晶棒；第三步，砷化镓晶片的制备。本发明通过电解与加热线圈精炼获得高纯度砷化镓，同时再采用粗As2O3和与正戊醇经过减压蒸馏冷凝得到高纯砷，进而使得制备的砷化镓晶片纯度更高，通过所述工艺制备的射频芯片信号发射稳定性更好，使用寿命更长，适用于工业批量生产。

Description

一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺
技术领域
本发明涉及砷化镓制备技术领域，尤其涉及一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺。
背景技术
砷化镓为一种重要的半导体材料。属Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体。属闪锌矿型晶格结构，晶格常数5.65×10-10m，熔点1237℃，禁带宽度1.4电子伏。砷化镓于1964年进入实用阶段。砷化镓可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料,用来制作集成电路衬底、红外探测器、γ光子探测器等。由于其电子迁移率比硅大5～6倍，故在制作射频芯片方面得到重要应用。
目前，射频芯片用砷化镓衬底材料存在纯度不高的技术问题，研究发展高纯度砷化镓衬底材料制备方法无疑具有重要意义，故需要一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺。
发明内容
本发明提供了一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，包括以下步骤：
第一步，制备高纯度砷化镓多晶；
第二步，半绝缘砷化镓单晶的生长：将第一步制备的高纯砷化镓多晶，按照一定的配料工艺装入热解氮化硼坩埚中，再采用垂直梯度凝固法，由计算机精确控制热场进行缓慢降温，生长界面由熔体下端逐渐向上移动，完成晶体生长，获得半绝缘砷化镓单晶棒；
第三步，砷化镓晶片的制备：采用切割设备将砷化镓单晶棒切成一定厚度的砷化镓晶片,并保证晶向偏离度、总厚度变化、翘曲度和弯曲度等参数的精度；
第四步，砷化镓衬底材料的制备：利用抛光设备对砷化镓晶片进行抛光，最后使用清洗设备对砷化镓晶片进行清洗，即可制得表面高纯度的半绝缘砷化镓衬底材料。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述第一步中，通过水平布里支曼法制备高纯度砷化镓多晶。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述第二步中，热解氮化硼坩埚中需要添加高纯石墨进行碳补偿。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述第三步中，砷化镓晶片的制备，切割设备为金刚石多线锯切机。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述第四步中，抛光设备为双面抛光机设备。
作为本技术方案的进一步改进方案：还包括对制备得到的砷化镓衬底材料进行真空包装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过电解与加热线圈精炼获得高纯度砷化镓，同时再采用粗As2O3和与正戊醇经过减压蒸馏冷凝得到高纯砷，进而使得制备的砷化镓晶片纯度更高，通过所述工艺制备的射频芯片信号发射稳定性更好，使用寿命更长，适用于工业批量生产。
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，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提出的一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明实施例中，一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，包括以下步骤：
第一步，制备高纯度砷化镓多晶，通过水平布里支曼法制备高纯度砷化镓多晶；
第二步，半绝缘砷化镓单晶的生长：将第一步制备的高纯砷化镓多晶，按照一定的配料工艺装入热解氮化硼坩埚中，其中需要添加高纯石墨进行碳补偿，再采用垂直梯度凝固法，由计算机精确控制热场进行缓慢降温，生长界面由熔体下端逐渐向上移动，完成晶体生长，获得半绝缘砷化镓单晶棒；
第三步，砷化镓晶片的制备：采用金刚石多线锯切机将砷化镓单晶棒切成一定厚度的砷化镓晶片,并保证晶向偏离度、总厚度变化、翘曲度和弯曲度等参数的精度；
第四步，砷化镓衬底材料的制备：利用双面抛光机设备对砷化镓晶片进行抛光，最后使用清洗设备对砷化镓晶片进行清洗，即可制得表面高纯度的半绝缘砷化镓衬底材料，最后对制备得到的砷化镓衬底材料进行真空包装。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，制备高纯度砷化镓多晶；
第二步，半绝缘砷化镓单晶的生长：将第一步制备的高纯砷化镓多晶，按照一定的配料工艺装入热解氮化硼坩埚中，再采用垂直梯度凝固法，由计算机精确控制热场进行缓慢降温，生长界面由熔体下端逐渐向上移动，完成晶体生长，获得半绝缘砷化镓单晶棒；
第三步，砷化镓晶片的制备：采用切割设备将砷化镓单晶棒切成一定厚度的砷化镓晶片,并保证晶向偏离度、总厚度变化、翘曲度和弯曲度等参数的精度；
第四步，砷化镓衬底材料的制备：利用抛光设备对砷化镓晶片进行抛光，最后使用清洗设备对砷化镓晶片进行清洗，即可制得表面高纯度的半绝缘砷化镓衬底材料。
2.根据权利要求1所述的一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，其特征在于，所述第一步中，通过水平布里支曼法制备高纯度砷化镓多晶。
3.根据权利要求1所述的一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，其特征在于，所述第二步中，热解氮化硼坩埚中需要添加高纯石墨进行碳补偿。
4.根据权利要求1所述的一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，其特征在于，所述第三步中，砷化镓晶片的制备，切割设备为金刚石多线锯切机。
5.根据权利要求1所述的一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，其特征在于，所述第四步中，抛光设备为双面抛光机设备。
6.根据权利要求1所述的一种射频芯片用砷化镓大尺寸衬底材料制备工艺，其特征在于，还包括对制备得到的砷化镓衬底材料进行真空包装。
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