了解磷化铟材料

磷化铟是继硅和砷化镓之后又一重要的Ⅲ一Ⅴ族化合物半导体材料，几乎在与锗、硅等第一代元素半导体材料的发展和研究的同时，科学工作者对化合物半导体材料也开始了大量的探索工作。

磷化铟 (InP)作为一种新型半绝缘晶片，它的出现对于改善和提高InP 基微电子器件的性能具有重要的意义。这种通过高温退火工艺所制备的半绝缘晶片既保持了传统原生掺铁衬底的高阻特性，同时铁浓度大幅降低，电学性质、均匀性和一致性显著提高。

目前半绝缘类型InP衬底的生产质量有待改善和提高。原生半绝缘lnP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，半绝缘的形成机理大致可概括为两个方面：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(元素)也发生补偿，非摻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，中科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(表面为低阻），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缺陷少，而且具有良好的均匀性。