剖析丨InP衬底的制备以及产业化现状

　　一、InP性能简介

　　磷化铟（InP） 是一种具有闪锌矿结构的化合物半导体材料，质地软脆，呈银灰色光泽。InP 的熔点为 1335±7K，在熔点附近磷的饱和蒸汽压为 27.5atm，因此通过熔体法合成 InP 多晶比较困难，但是其他方法成本昂贵。同Si和GaAs材料相比，InP具有高的电光转换效率，高的电子迁移率，高的工作温度，强抗辐射能力、以及导热好的特点。

　　InP 广泛应用于太赫兹(THz)、激光器、太阳能电池、光电探测器和光纤网络系统等领域，包括入户光纤和数据中心传输。

　　二、InP多晶制备方法

　　目前，已有多种合成 InP 多晶料的方法，包括：水平布里奇曼法（HB）、水平温度梯度凝固法（HGF）、溶质扩散合成技术（SSD）和原位直接合成法 (In-situ Synthesis) 包括 P 注入法、P 液封法以及在此基础上的一些改进方法等。 目前，工业上合成 InP 多晶的主要方法即为 HB/HGF 法。

　　水平布里奇曼法（HB）/水平温度梯度凝固法（HGF）简介:

　　通过使 P 蒸汽和 In 熔体反应合成 InP 多晶。当 In 熔体的温度高于 InP 熔体的熔点，P 蒸汽就被 In 熔体吸收，直到 In 熔体全部转变为 InP熔体。

　　三、 InP 单晶生长技术

　　InP 单晶的生长过程是熔体结晶为固体晶体的过程，是一种液相转变为固相的相变过程。按生长方式分类，单晶生长可分为垂直生长和水平生长两大类。常用的单晶生长方法主要有：液封直拉(LEC)技术、改进的 LEC技术、蒸气压力控制 LEC（VCz 或称 PC-LEC，也可称为热壁直拉 HW-Cz）技术、垂直梯度凝固(VGF)和垂直布里奇曼(VB)技术以及水平梯度凝固(HGF) 和水平布里奇曼(HB)技术等。在晶体制备过程中，最关键的技术是热场设计和孪晶的控制。

　　从技术角度和晶体制备的成本角度来说，LEC 技术制备磷化铟晶体的技术将是制备大尺寸晶体的主打技术，而 VGF/VB用于以制备低位错的衬底。

　　四、衬底类型

　　按导电性能，InP衬底主要分为半导电和半绝缘衬底。

　　半导体衬底分为N型和P型半导电衬底。通常选用In2S3 和 Sn 作为N 型衬底的掺杂剂，选用ZnP2 作为 p 型衬底的掺杂剂。各种掺杂剂的使用，其目的是为器件制造提供不同导电类型的衬底。其中：

　　（1）N 型掺Sn InP 主要用于激光二极管。