4英寸(1英寸=2.54 cm)半絕緣GaAs單晶材料是目前制備微波毫米波單片集成電路等的主流材料,隨著5G技術應用的普及,該材料的應用前景將更加廣闊。但是由于采用常規(guī)垂直梯度凝固(VGF)法晶體生長工藝所得的單晶尾部徑向電阻率均勻性較差,嚴重影響了相關器件性能的一致性。對采用VGF和(VGF+垂直布里奇曼(VB))兩種晶體生長工藝所得的半絕緣GaAs單晶頭尾徑向電阻率不均勻性測試進行分析,優(yōu)化了(VGF+VB)晶體生長相關工藝條件,并確定了VB晶體生長部分比較合理的起始位置及生長速度。在保證晶錠頭尾電阻率均達到10⁸Ω·cm以上的情況下,有效地降低了晶體尾部徑向電阻率不均勻性,使其由原來的大于20%降低到小于10%,提高了晶體質量。通過該工藝還可有效排雜到晶體尾部,增加高電阻率單晶有效長度。

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圖2GaAs單晶片直徑上取樣示意圖

圖4VGF晶體生長工藝溫度曲線

圖5VGFGaAs晶錠頭、尾電阻率徑向分布曲線

圖7(VGF+VB)晶體生長工藝所得晶錠尾部形貌

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