FR2802535A1 - Synthesis of indium phosphide for production of e.g. optoelectronic instruments comprises use of direct process from indium and phosphorus in completely closed reaction system - Google Patents

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Abstract

Indium phosphide is synthesized from indium and phosphors by a direct process in a completely closed reaction system using a reactor in which at least two containers are used one inside the other. Indium phosphide is synthesized from indium and phosphors by a direct process in a completely closed reaction system sing a reactor in which at least two containers are used one inside the other. The temperature and the pressure is brought to a maximum value of 1070-1250 (preferably 1100-1200) deg C and 1850-2000 bars respectively with a constant temperature increase w.r.t time according to the formula y = kx, where y is the temperature in deg C, x is the time in minutes and k is a constant with a vale of 5-20 deg C/minute.

Description

Procédé de synthèse directe de phosphure d'indium La présente invention concerne un procédé de synthèse direc te de phosphure d'indium. The present invention relates to a direct synthesis process of indium phosphide.

Le phosphure d'indium présente de plus en plus d'intérêt pour la fabrication d'appareils d'optoélectronique (lasers, photodétecteurs) ou de composants microélectroniques (transistors HEMT, JFET et HBT). Indium phosphide is of increasing interest for the manufacture of optoelectronic devices (lasers, photodetectors) or microelectronic components (HEMT, JFET and HBT transistors).

Des progrès ont été accomplis récemment : on est parvenu à améliorer la pureté de ce matériau à l'état monocristallin ou polycris tallin et à diminuer la densité de dislocations (EPD, densité de piqûres de corrosion) jusqu'à une valeur inférieure à 104 cm -2 en maîtrisant les conditions de la croissance cristalline (croissance du phosphure sous pression réglée et réduction des gradients thermiques). Progress has been made recently: it has been possible to improve the purity of this material in the monocrystalline or polycrystalline state and to reduce the density of dislocations (EPD, pitting density) to a value of less than 104 cm. -2 by controlling the conditions of crystalline growth (growth of phosphide under controlled pressure and reduction of thermal gradients).

l'heure actuelle, on s'intéresse tout particulièrement à des plaquettes de substrat semi-isolant en InP. C'est dans domaine de l'optoélectronique que l'on emploie de manière prédominante des sub strats en , mais le matériau semi-isolant qu'est l'InP prend de plus en plus d'importance en électronique, pour des appareils forte puis sance ou fonctionnant à haute fréquence et qui forment l'ossature des systèmes a services de transfert qu'on trouve dans le domaine des télé communications, un marché en expansion continue. Mais malheureuse ment, les techniques faisant appel à l'InP ne sont pas encore assez évo luées pour justifier une production à grande échelle. At the present time, particular attention is given to InP semi-insulating substrate wafers. It is in the field of optoelectronics that sub strats are predominantly used in, but the semi-insulating material InP is becoming more and more important in electronics, for high-frequency, and which form the backbone of the transfer-service systems found in the field of telecommunications, a market in continuous expansion. Unfortunately, InP techniques are not yet sufficiently developed to warrant large-scale production.

On utilise à l'heure actuelle la technique de tirage LEC ("Li- quid Encapsulated Czochralski"), qui implique un dopage par du fer, pour préparer de l'InP semi-isolant à l'échelle industrielle. Le matériau polycristallin ou de pré-tirage qu'on trouve d'habitude sur le marché est un semiconducteur de type n, et il est donc indispensable d'utiliser un agent dopant accepteur, à savoir du fer métallique très pur, à 99,999 %. La quantité d'agent dopant nécessaire pour obtenir un matériau semi- isolant est directement proportionnelle à la quantité d'impuretés rési duelles encore présentes. Comme des plaquettes de substrat semi-iso- lant en InP à haute concentration de fer (haute densité de précipités) une mauvaise influence sur les performances des appareils, il est obligatoire employer des matières premières très pures. L'une des conditions essentielles à respecter pour obtenir des monocristaux de très bonne qualité qui présentent des propriétés électriques convena bles est de disposer de phosphure d'indium polycristallin très pur dont la stoe-chiométrie soit bien ajustée. II faut faire spécialement attention à bien maîtriser la pureté des produits de départ, celle des produits de synthèse, la stoechiométrie de ces derniers et les coûts de production. At present, the LEC ("liquid encapsulated Czochralski") drawing technique, which involves iron doping, is used to prepare semi-insulating InP on an industrial scale. The polycrystalline or pre-draw material usually found on the market is an n-type semiconductor, and it is therefore essential to use an acceptor doping agent, namely 99.999% very pure metal iron. The amount of doping agent needed to obtain a semi-insulating material is directly proportional to the amount of residual impurities still present. Since platelets of semi-insulating InP substrate with a high iron concentration (high density of precipitates) have a bad influence on the performance of the devices, it is obligatory to use very pure raw materials. One of the essential conditions to be respected in order to obtain single crystals of very good quality which have suitable electrical properties is to have very pure polycrystalline indium phosphide whose stoichiometry is well adjusted. Special attention must be paid to mastering the purity of the starting materials, the products of synthesis, the stoichiometry of these products and the production costs.

Les conditions spécifiques qu'il faut respecter pour préparer phosphure d'indium ultra-pur et bien stoechiométrique sont les sui vantes - la proportion globale d'impuretés présentes dans les produits de départ employés, In et P, doit être inférieure à 1 ppm ; - l'opération de synthèse doit être effectuée sous atmosphère inerte (argon, azote) et dans des creusets qui ne soient ni réactifs, ni contaminants ; - système réactionnel doit être fermé ou mis sous pression, afin d'empêcher le phosphore de s'évaporer. The specific conditions which must be observed in preparing ultra-pure and stoichiometric indium phosphide are the following: the overall proportion of impurities present in the starting materials used, In and P, must be less than 1 ppm; the synthesis operation must be carried out under an inert atmosphere (argon, nitrogen) and in crucibles which are neither reagents nor contaminants; - The reaction system must be closed or pressurized to prevent phosphorus from evaporating.

La synthèse du phosphure d'indium est une opération extrê mement délicate, en raison de la forte pression de vapeur régnant au- dessus du phosphore liquide et du caractère très inflammable du phos phore jaune, formé au cours de la synthèse ou présent en petite quan tité dans le phosphore rouge qui sert de produit de départ. Les procé- ' de synthèse habituellement mis en oeuvre pour produire du phos- phure d'indium polycristallin sont les suivants - procédé sous haute pression de Bridgman (HB) ; - le procédé de diffusion de solutés (DS) ; - le procédé d'injection de phosphore (IP). Selon le procédé sous haute pression de Bridgman (J.A. Adamski, "Synthesis of Indium Phosphide" ("Synthèse du phosphure d'indium"),<I>J.</I> Crystal Growth <I>64,</I> 1-9 (1983) ; H. Temkin, "Prepara- tion and Characterization of high purity bulle InP" ("Préparation et ca ractérisation d'InP massif et très pur"), J Cr7-stal Growth <I>64,</I> l0-14 (1983)), on synthétise du phosphure d'indium dans un four sous haute pression, pour empêcher l'ampoule d'exploser. L'indium est contenu dans un tube en graphite, fermé par des bouchons du même matériau et supporté par un tube en quartz. A l'extérieur se trouve un autre tube en quartz où sont placés des morceaux de phosphore, ainsi qu'un disque de laine de quartz qui sépare le phosphore du tube en graphite. The synthesis of indium phosphide is an extremely delicate operation, because of the high vapor pressure prevailing above the liquid phosphorus and the highly flammable character of the yellow phos phore formed during the synthesis or present in small quantities. in the red phosphorus which serves as the starting material. The synthetic procedures usually employed to produce polycrystalline indium phosphide are as follows: Bridgman high pressure process (HB); the solute diffusion method (DS); - the phosphorus injection process (IP). According to the high pressure Bridgman method (JA Adamski, "Synthesis of Indium Phosphide" ("Synthesis of indium phosphide"), <I> J. </ I> Crystal Growth <I> 64, </ I> 1 (1983), H. Temkin, "Preparation and Characterization of High Purple Bubble InP" ("Preparation and Characterization of Massive and Very Pure InP"), Cr7-stal Growth <I> 64, </ I-10-14 (1983)), indium phosphide is synthesized in a high-pressure oven to prevent the bulb from exploding. Indium is contained in a graphite tube, closed by plugs of the same material and supported by a quartz tube. On the outside is another quartz tube, where pieces of phosphorus are placed, as well as a disc of quartz wool, which separates the phosphorus from the graphite tube.

L'ampoule quartz est insérée dans une enveloppe en acier et mise sous une pression de 20 à 30 atm. Le système est essentielle ment constitué d'un four à trois zones. Pendant l'opération, on déplace le tube en quartz à vitesse de 6 cm/h, au moyen d'une bobine. The quartz bulb is inserted into a steel casing and pressurized to 20 to 30 atm. The system consists essentially of a three zone furnace. During the operation, the quartz tube is moved at a speed of 6 cm / h, by means of a coil.

Le principal inconvénient de ce procédé réside en la présence d'impuretés provenant du récipient en graphite. On pourrait certes évi ter une contamination du produit, en employant des creusets en pBN (nitrure de bore de pyrolyse), mais ceci pourrait causer des phénomè nes d'adhérence, l'indium ne réagit pas complètement et adhérerait par conséquent aux parois du récipient. Pour éviter l'emploi de réci pients en graphite, a par la suite mis au point un système avec équi librage de pression. Dans ce cas, la réaction est réalisée dans des réci pients, nacelles et creusets, en quartz. La synthèse de phosphure d'in dium polycristallin lieu dans un four à gradient horizontal de refroi dissement, disposé 'l'intérieur d'un autoclave à haute pression. The main disadvantage of this process is the presence of impurities from the graphite container. It is possible to avoid contamination of the product by using pBN (pyrolysis boron nitride) crucibles, but this could cause adhesion phenomena, the indium does not react completely and therefore adheres to the walls of the container. . To avoid the use of graphite containers, a system with pressure equalization was subsequently developed. In this case, the reaction is carried out in recipents, nacelles and crucibles, quartz. The polycrystalline in dium phosphide synthesis takes place in a horizontal cooling gradient furnace disposed inside a high pressure autoclave.

La pression du phosphore dans l'ampoule en quartz est équili brée par la pression du gaz inerte introduit dans l'autoclave, de telle sorte que la différence de pression entre les deux compartiments soit voisine de zéro. Le système comporte un transducteur qui mesure la pression différentielle et envoie cette information vers un servoméca nisme qui exécute corrections nécessaires sur la pression régnant dans l'autoclave. Pendant la réaction, la pression régnant à l'intérieur du système atteint valeur d'environ 30 atm. La technique de synthèse par diffusion de solutés (DS) (E. Kubota et K. Sugii, "Preparation of High purity InP by the Synthesis, Solute Diffusion Technique" ("Préparation d'InP très pur par synthèse, technique de diffusion de solutés"), J Appl. Phys. 52, 2983-2986 (1981)) est l'un des procédés d'obtention de cristaux par croissance à partir de solutions que l'on peut mettre en oeuvre pour préparer du phosphure d'indium polycristallin. The pressure of the phosphorus in the quartz ampoule is balanced by the pressure of the inert gas introduced into the autoclave, so that the pressure difference between the two compartments is close to zero. The system includes a transducer that measures the differential pressure and sends this information to a servomechanism that performs the necessary corrections to the pressure in the autoclave. During the reaction, the pressure inside the system reaches about 30 atm. The technique of synthesis by diffusion of solutes (DS) (E. Kubota and K. Sugii, "Preparation of High purity InP by the Synthesis, Solute Diffusion Technique" ("Preparation of very pure InP by synthesis, technique of diffusion of solutes Physics 52, 2983-2986 (1981)) is one of the processes for obtaining growth crystals from solutions which can be used to prepare polycrystalline indium phosphide. .

On met du phosphore rouge au fond d'une ampoule en quartz, et l'on dispose à l'intérieur, à une certaine distance du fond, un creuset contenant de l'indium. Red phosphorus is placed in the bottom of a quartz ampoule, and a crucible containing indium is placed at a certain distance from the bottom.

Pendant quelques heures, on distille l'indium sous vide, afin de chasser de la surface les oxydes d'indium qui s'y trouvent, dans le même four de synthèse et selon un programme de température appro prie, puis on fait le vide dans l'ampoule (pression abaissée jusqu'à une valeur de 1,333.10-4 Pa (10-6 mmHg)) et on la scelle. For a few hours, the indium is distilled under vacuum, in order to drive off the indium oxides therein, in the same synthesis furnace and according to a suitable temperature program, and then evacuate the ampoule (pressure lowered to a value of 1.333.10-4 Pa (10-6 mmHg)) and sealed.

On obtient des lingots constitués d'agrégats à petits grains (de 2 à 10 cnm3), pour une température moyenne de synthèse de 900 C et gradient thermique au sein de l'indium fondu de 20 C/cm, et ces corps solides se forment à une vitesse de 3 à 4 mm par jour. Ingots consisting of aggregates with small grains (from 2 to 10 cnm 3) are obtained, for an average temperature of synthesis of 900 C and thermal gradient within the molten indium of 20 C / cm, and these solid bodies are formed. at a rate of 3 to 4 mm per day.

Ce procédé DS est simple et peu coûteux, mais il prend très longtemps et ne peut donc pas être mis en oeuvre dans l'industrie. This DS method is simple and inexpensive, but it takes a very long time and therefore can not be implemented in the industry.

Dans le procédé d'injection de phosphore (IP), on utilise un réacteur qui fonctionne sous haute pression (J.P. Farges, "A Method for the "in-situ" Synthesis and Growth of Indium Phosphide in a Czo- chralski Puller" ("Méthode de synthèse et croissance in situ de phos- phure d'indium dans un appareil de tirage de Czochralski"), <I>J.</I> Crystal Growth <I>59,</I> 665-668 (1982) ; S.B. Hyder et C.J. Holloway Jr., "In-situ Synthesis and Growth of Indium Phosphide" ("Synthèse et croissance in situ du phosphure d'indium"), J. Electron. <I>Mater.</I> 12, 575-585 (1983)). Le phosphore est contenu dans une ampoule, l'écart de l'in dium. Pour entrer en contact avec l'indium fondu, les vapeurs de phos phore traversent une couche d'oxyde de bore B203 fondu. On établit dans l'enceinte où a lieu la réaction une pression de 3 à 6,1 MPa (30 à 60 atm) d'argon ou d'azote. Une fois que l'indium et l'oxyde de bore ont fondu, on déplace verticalement le creuset jusqu'à ce que l'extré- mité de l'appendice de l'ampoule en quartz plonge dans l'indium fondu. A l'intérieur de l'ampoule, le phosphore se trouve à une température de 520 à 570 C. In the phosphorus injection (IP) process, a reactor operating at high pressure is used (JP Farges, "A Method for the" in-situ "Synthesis and Growth of Indium Phosphide in a Czochralski Puller" (" Synthesis Method and In Situ Growth of Indium Phosphide in a Czochralski Drawing Apparatus, <i> J. </ I> Crystal Growth <I> 59, </ I> 665-668 (1982) SB Hyder and CJ Holloway Jr., "In-situ Synthesis and Growth of Indium Phosphide" ("Synthesis and In Situ Growth of Indium Phosphide"), J. Electron. <I> Mater. </ I> 12, 575-585 (1983)). Phosphorus is contained in a bulb, the gap of in dium. To come into contact with the molten indium, the phos phore vapors pass through a molten B203 boron oxide layer. In the chamber where the reaction takes place a pressure of 3 to 6.1 MPa (30 to 60 atm) of argon or nitrogen. Once indium and boron oxide have melted, the crucible is moved vertically until the end of the appendage of the quartz ampoule is immersed in the molten indium. Inside the bulb, the phosphorus is at a temperature of 520 to 570 C.

En opérant ainsi, on peut obtenir 1 à 2 kg de phosphure d'in dium polycristallin, où l'indium se trouve en léger exces sur les faces externes des cristaux et dans le corps solide final. Si l'ampoule n'est pas revêtue de pBN (nitrure de bore de pyrolyse), le produit peut être contaminé par du silicium. By doing so, one can obtain 1 to 2 kg of polycrystalline in dium phosphide, where the indium is in slight excess on the external faces of the crystals and in the final solid body. If the bulb is not coated with pBN (pyrolysis boron nitride), the product may be contaminated with silicon.

Initialement, quand on a mis au point ce procédé, on visait deux objectifs principaux - produire du phosphure d'indium riche en phosphore, avec l'espoir d'obtenir ainsi un matériau semi-isolant non dopé ; - synthétiser par voie thermique du matériau polycristallin et en tirer un monocristal, en une seule opération et dans le même réacteur, comme dans le cas de l'arséniure de gallium. Initially, when this process was developed, two main objectives were aimed at - producing phosphorus-rich indium phosphide, with the hope of obtaining undoped semi-insulating material; - Thermally synthesize the polycrystalline material and draw a single crystal, in a single operation and in the same reactor, as in the case of gallium arsenide.

Mais ni l'un ni l'autre de ces objectifs n'a pu etre pleinement atteint, il semble à l'heure actuelle que seuls quelques fabricants, parmi lesquels un seul est présent sur le marché, aient recours à ce procédé pour préparer un produit polycristallin par synthèse et crois sance ulterieure en limitant la contamination du produit par du sili cium. On soumet ensuite ce matériau polycristallin à opération de tirage pour en faire un monocristal, selon les techniques habituelles. But neither of these objectives has been fully achieved, it seems at present that only a few manufacturers, of which only one is present on the market, use this process to prepare a polycrystalline product by synthesis and subsequent growth by limiting the contamination of the product with silicon. This polycrystalline material is then subjected to a pulling operation to make it a monocrystal, according to the usual techniques.

trouve dans la littérature une description d'un procédé non traditionnel (HPDS) de synthèse directe en autoclave sous pression très élevée, de 186,3 MPa (1840 atm) (R.0. Savage, <B>LE.</B> Anthony, T.R. AuCoin, R.L. Ross, W. Harsh et H.E. Cantwell, "High Pressure Direct Synthesis of Bulk Indium Phosphide" (Synthèse directe de phos- phure d'indium massif sous haute pression"), dans "Semi-insulating III-V Materials", ouvrage publié sous la direction de D.C. Look et J.S. Blakemore aux éditions Shiva Publishing Limited, 171- (1984)). found in the literature a description of a high pressure autoclave non-conventional (HPDS) process at 186.3 MPa (1840 atm) (R.0 Savage, <B> LE. </ B> Anthony, TR AuCoin, Ross RL, W. Harsh and HE Cantwell, "High Pressure Direct Synthesis of Bulk Indium Phosphide", in "Semi-insulating III-V Materials ", edited by DC Look and JS Blakemore, Shiva Publishing Limited, 171- (1984)).

Ces auteurs travaillent selon un cycle de température/pres- sion qui comporte des opérations d'évacuation d'une fraction des gaz, argon et phosphore, présents dans l'environnement réactionnel ; ces opérations, effectuées à des températures dépassant 750 sont indis pensables pour que la pression de service maximale de l'appareillage ne soit pas dépassée. On peut par conséquent considérer que le systè me réactionnel est ouvert. Dans ce procédé, on ne peut pas régler avec précision le rapport stoechiométrique, puisque de la vapeur de phos phore est éliminée pendant opérations d'évacuation, et il y a davan tage de problèmes concernant la sécurité des installations. En outre, on se sert d'un récipient unique non scellé, c'est-à-dire d'un creuset à couvercle. These authors work according to a temperature / pressure cycle which includes operations for evacuating a fraction of the gases, argon and phosphorus, present in the reaction environment; these operations, carried out at temperatures exceeding 750, are essential so that the maximum operating pressure of the equipment is not exceeded. It can therefore be considered that the reaction system is open. In this process, the stoichiometric ratio can not be accurately set, since phosphorus vapor is removed during evacuation operations, and there are more problems with the safety of the installations. In addition, a single unsealed container is used, that is, a lid crucible.

La Demanderesse maintenant parvenue à mettre au point un procédé amélioré par rapport au procédé actuellement mis en oeuvre dans l'industrie, à savoir le procédé sous haute pression de Bridgman. Dans ce nouveau procédé, système réactionnel est totalement fermé, et il n'y a donc aucune opération d'évacuation, car la pression de ser vice maximale du réacteur jamais atteinte. The Applicant has now succeeded in developing an improved process compared to the method currently used in industry, namely the Bridgman high-pressure process. In this new process, the reaction system is completely closed, and there is therefore no evacuation operation, because the maximum operating pressure of the reactor never reached.

L'objet de la présente invention est donc un procédé de syn thèse directe de phosphure d'indium à partir d'indium et de phosphore. Ce qui caractérise ce procédé, appelé "VHPS", c'est que l'on effectue la synthèse dans un système réactionnel totalement fermé, en utilisant un réacteur où il y a au moins deux récipients, disposés l'un ou les uns dans l'autre ou les autres, afin d'amoindrir la quantité de phosphore relâchée dans l'environnement réactionnel. On porte ce système à une température maximale de 1070 à 1250 C, de préférence de 1100 à 1200 C, sous une pression maximale de 185 à 200 MPa (1,85 à 2 kilo- bars), en faisant en sorte que la hausse de température soit constante au cours du temps, selon la formule suivante y=kx dans laquelle y représente température exprimée en C, x représente le temps exprimé en minutes, et k représente une constante qui vaut de 5 à 20 'C/min. The object of the present invention is therefore a process for direct synthesis of indium phosphide from indium and phosphorus. What characterizes this process, called "VHPS" is that the synthesis is carried out in a totally closed reaction system, using a reactor where there are at least two containers, arranged one or more in the other or others, in order to reduce the amount of phosphorus released in the reaction environment. This system is carried at a maximum temperature of 1070 to 1250 ° C., preferably 1100 to 1200 ° C., at a maximum pressure of 185 to 200 MPa (1.85 to 2 kilobars), with the result that the increase in temperature is constant over time, according to the following formula y = kx wherein y represents temperature expressed in C, x represents the time expressed in minutes, and k represents a constant which is from 5 to 20 ° C / min.

Du point de vue la production, l'un des problèmes impor tants auxquels on se heurte réside dans l'obligation d'effectuer les opé rations de synthèse et de tirage de monocristaux dans deux appareils différents. En effet, avec l'équipement standard, il n'est pas possible de faire réagir directement phosphore gazeux et l'indium liquide dans le réacteur même où l'on effectue le tirage du monocristal, parce que, aux températures voisines du point de fusion du phosphure d'in dium, la pression de vapeur du phosphore est très forte. C'est pourquoi il faut employer, dans le procédé de synthèse de l'invention un réac teur capable de supporter de très fortes pressions de gaz inerte, comme 200 MPa (2 kilobars) d'argon ou d'azote. From the point of view of production, one of the major problems encountered is the obligation to carry out the operations of synthesis and drawing of single crystals in two different apparatuses. Indeed, with the standard equipment, it is not possible to react directly with gaseous phosphorus and liquid indium in the same reactor where the single crystal is drawn, because at temperatures close to the melting point In dium phosphide, the phosphorus vapor pressure is very strong. Therefore, in the synthesis process of the invention, it is necessary to employ a reactor capable of withstanding very high pressures of inert gas, such as 200 MPa (2 kilobars) of argon or nitrogen.

C'est pour limiter les fuites inévitables de phosphore pendant les opérations qu'il est nécessaire d'opérer sous de si fortes pressions, et donc dans des récipients de forme géométrique adaptée. It is to limit the unavoidable leakage of phosphorus during operations that it is necessary to operate under such high pressure, and therefore in containers of appropriate geometric shape.

Sur les figures annexées, on a représenté les diagrammes des conditions de température et pression observées dans le système fermé conforme à l'invention (figure la) et, à titre comparatif, dans le systè me ouvert adopté par Savage et coll. et décrit plus haut (figure lb). In the appended figures, the diagrams of the temperature and pressure conditions observed in the closed system according to the invention are shown (FIG. 1a) and, by way of comparison, in the open system adopted by Savage et al. and described above (Figure 1b).

D'après ces diagrammes, on peut constater que dans la techni- proposée par la Demanderesse, il n'y a aucune phase de dégazage, puisque la pression maximale de service de l'appareillage n' jamais atteinte. Au contraire, le diagramme de la figure lb montre que, quand température dépasse 750 C, il faut faire baisser la pression interne, et donc évacuer, par une conduite de dégazage, un mélange d'argon et de vapeur de phosphore. Le fait de ne plus avoir à effectuer une telle opération permet de mieux maîtriser le rapport stoechiométrique de la réaction et d'avoir moins de problèmes en ce qui concerne la pollution de l'environnement. From these diagrams, it can be seen that in the technique proposed by the Applicant, there is no degassing phase, since the maximum operating pressure of the apparatus has never been reached. On the contrary, the diagram of Figure lb shows that when the temperature exceeds 750 C, it is necessary to lower the internal pressure, and thus evacuate, through a degassing pipe, a mixture of argon and phosphorus vapor. The fact of no longer having to perform such an operation makes it possible to better control the stoichiometric ratio of the reaction and to have fewer problems with regard to the pollution of the environment.

On indique ci-dessous les avantages qu'apporte le procédé de invention. The advantages provided by the process of the invention are indicated below.

En premier lieu, ce procédé permet de préparer des lingots dont les dimensions leur permettent d'être introduits tels quels dans creusets de 12,7 cm (5 pouces) qui servent à produire des mono- cristaux de phosphure d'indium de 5,1 cm (2 pouces). Par rapport au procédé de Bridgman mis en oeuvre dans l'industrie, ceci offre des avantages considérables, notamment l'élimination de deux étapes de manipulation du matériau, d'où une baisse du risque de contamination, amélioration de la stoechiométrie du produit, puisque le fait d'employer un ou plusieurs disques de matériau polycristallin, de dia mètre approprié, réduit les fuites de phosphore qui se produisent au cours l'étape de chauffage dans le procédé de tirage LEC. En second lieu, le procédé de l'invention permet d'atteindre, pour la concentration de porteurs de charges, des valeurs inférieures à 1 atomes par centimètre cube. On peut parvenir à ce résultat en éli minant toutes les pièces d'appareillage en quartz. Dans le passé, divers experimentateurs ont tenté, dans le cadre du procédé HB, de remplacer le quartz de l'ampoule par d'autres matériaux, dans but d'éliminer toute contamination par du silicium, qui rend obligatoire le pré-tirage du matériau polycristallin obtenu. Mais ils se sont trouvés confrontés à divers problèmes que les matériaux dont ils disposaient à l'époque leur permettaient guère de résoudre. Au contraire puisqu'en opé rant selon le procédé de l'invention, on peut directement produire un matériau qui contient très peu de silicium, ce procédé permet de résou- parfaitement ce problème de contamination. In the first place, this process makes it possible to prepare ingots whose dimensions allow them to be introduced as such into crucibles of 12.7 cm (5 inches) which are used to produce indium phosphide monocrystals of 5.1. cm (2 inches). Compared to the Bridgman process implemented in industry, this offers considerable advantages, including the elimination of two stages of handling of the material, hence a lower risk of contamination, improved product stoichiometry, since employing one or more discs of polycrystalline material, of suitable diameter, reduces the phosphorus leakage that occurs during the heating step in the LEC drawing process. In the second place, the process of the invention makes it possible to achieve, for the concentration of charge carriers, values of less than 1 atoms per cubic centimeter. This can be achieved by eliminating all quartz switchgear. In the past, various experimenters have attempted, in the context of the HB process, to replace the quartz of the bulb with other materials, in order to eliminate any contamination with silicon, which makes it obligatory to pre-draw the material. polycrystalline obtained. But they found themselves faced with various problems that the materials they had at the time hardly allowed them to solve. On the contrary since operating according to the method of the invention can directly produce a material which contains very little silicon, this process makes it possible to solve this problem of contamination.

On va maintenant donner un exemple de realisation de l'in vention, mais il doit être bien entendu que cet exemple n'a aucun ca- ractere limitatif. We will now give an example of embodiment of the invention, but it should be understood that this example has no limiting character.

Exemple On introduit les matières premières, à savoir de l'indium 6N et phosphore rouge 6N, sous atmosphère bien définie (classe 100), dans des creusets en quartz munis chacun d'un couvercle, préalable ment nettoyés à l'eau régale pendant au moins deux heures et rincés avec de l'eau ultra-pure (18 MS2). On place ces creusets dans un sup port de creusets en graphite, lui aussi fermé par un couvercle, et l'on met le tout dans un réacteur. Example The raw materials, namely indium 6N and red phosphorus 6N, are introduced under a well-defined atmosphere (class 100) into quartz crucibles each provided with a lid, previously cleaned with aqua regia for at least one hour. minus two hours and rinsed with ultrapure water (18 MS2). These crucibles are placed in a sup port of graphite crucibles, also closed by a lid, and the whole is put in a reactor.

On place le système sous une pression de MPa et on le chauffe jusqu'à 1150 C (voir figure<B>l</B>a). The system is placed under a pressure of MPa and heated to 1150 ° C (see Figure <B> 1 </ b> a).

On traite le phosphure d'indium polycristallin ainsi obtenu, d'abord avec de l'éthanol pour éliminer tout résidu de phosphore éven tuellement présent à la surface, et ensuite avec un mélange 1/1 d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique, pour éliminer tout éventuel excès d'indium.The polycrystalline indium phosphide thus obtained is treated first with ethanol to remove any phosphorus residue possibly present on the surface, and then with a 1/1 mixture of hydrochloric acid and nitric acid. to eliminate any excess indium.

Claims (2)

REVENDICATIONS 1. Procédé de synthèse directe de phosphure d'indium â partir d'indium et phosphore, caractérisé en ce que l'on effectue la synthè se dans un système réactionnel totalement fermé, en employant un ré acteur où il a au moins deux récipients disposés l'un dans l'autre, et l'on porte système à une température maximale de 1070 à 1250 C, sous une pression maximale de 185 à 200 MPa, en faisant en sorte que la hausse température soit constante au cours du temps, selon la formule suivante y=kx dans laquelle y représente la température exprimée C, x représente le temps exprimé en minutes, et k représente une constante qui vaut de 5 à 20 C/min.1. A method for the direct synthesis of indium phosphide from indium and phosphorus, characterized in that the synthesis is carried out in a totally closed reaction system, employing a reactor where it has at least two containers arranged one in the other, and one carries system at a maximum temperature of 1070 to 1250 C, under a maximum pressure of 185 to 200 MPa, making sure that the rise temperature is constant over time, according to the following formula y = kx wherein y represents the expressed temperature C, x represents the time expressed in minutes, and k represents a constant which is from 5 to 20 C / min. 2. Procédé conforme à la revendication , caractérisé en ce que la temperature maximale vaut de<B>1100</B> à 1200Process according to the claim, characterized in that the maximum temperature is from <B> 1100 </ B> to 1200
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