JP2003137699A - ＩｎＰ単結晶およびその製造方法 - Google Patents
ＩｎＰ単結晶およびその製造方法Info
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- JP2003137699A JP2003137699A JP2001328513A JP2001328513A JP2003137699A JP 2003137699 A JP2003137699 A JP 2003137699A JP 2001328513 A JP2001328513 A JP 2001328513A JP 2001328513 A JP2001328513 A JP 2001328513A JP 2003137699 A JP2003137699 A JP 2003137699A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＩｎＰ単結晶の生産性を低下させることなく、
皿状腐食孔を完全に無くしたＩｎＰ単結晶基板を製造す
ることができるＩｎＰ単結晶基板の製造方法を提供す
る。 【解決手段】ＩｎＰ原料を融解して原料融液を形成した
後、雰囲気ガスの圧力をＩｎＰの解離圧以上３０ｋｇ／
ｃｍ2以下とし、原料融液の温度を単結晶育成温度より
高くした状態で２時間以上該原料融液を保持し、その後
３０ｋｇ／ｃｍ2を越える所定の圧力に雰囲気ガスを昇
圧し、原料融液の温度を単結晶育成温度に下げて、Ｉｎ
Ｐ単結晶を育成する。
皿状腐食孔を完全に無くしたＩｎＰ単結晶基板を製造す
ることができるＩｎＰ単結晶基板の製造方法を提供す
る。 【解決手段】ＩｎＰ原料を融解して原料融液を形成した
後、雰囲気ガスの圧力をＩｎＰの解離圧以上３０ｋｇ／
ｃｍ2以下とし、原料融液の温度を単結晶育成温度より
高くした状態で２時間以上該原料融液を保持し、その後
３０ｋｇ／ｃｍ2を越える所定の圧力に雰囲気ガスを昇
圧し、原料融液の温度を単結晶育成温度に下げて、Ｉｎ
Ｐ単結晶を育成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーダイオー
ド、受光素子等の光通信用デバイスや、ＩＣ等の電子デ
バイスの製造に供されるＩｎＰ単結晶およびその製造方
法に関し、更に詳しくは、結晶欠陥の発生を低く抑える
ことができるＩｎＰ単結晶およびその製造方法に関す
る。
ド、受光素子等の光通信用デバイスや、ＩＣ等の電子デ
バイスの製造に供されるＩｎＰ単結晶およびその製造方
法に関し、更に詳しくは、結晶欠陥の発生を低く抑える
ことができるＩｎＰ単結晶およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＰ単結晶基板は、光通信に用いられ
るレーザーダイオードや受光素子を製作するための基板
として使用されている。またＦｅをドープして半絶縁性
にしたＩｎＰ単結晶基板は、シリコンやＧａＡｓなどよ
りも更に高周波特性に優れたＩＣを製作するための基板
として注目されている。
るレーザーダイオードや受光素子を製作するための基板
として使用されている。またＦｅをドープして半絶縁性
にしたＩｎＰ単結晶基板は、シリコンやＧａＡｓなどよ
りも更に高周波特性に優れたＩＣを製作するための基板
として注目されている。
【０００３】しかしながら、ＩｎＰ単結晶は結晶欠陥が
発生しやすいという欠点を有する。この結晶欠陥を有す
るＩｎＰ単結晶基板上に、レーザーダイオードや受光素
子等の動作層となるエピタキシャル層を形成すると、エ
ピタキシャル層に基板の欠陥が引き継がれて、エピタキ
シャル層の結晶性が損なわれる。その結果、結晶欠陥の
多いＩｎＰ単結晶基板を使用した場合、レーザーダイオ
ードや受光素子等の特性や信頼性、歩留まりの低下を招
いていた。
発生しやすいという欠点を有する。この結晶欠陥を有す
るＩｎＰ単結晶基板上に、レーザーダイオードや受光素
子等の動作層となるエピタキシャル層を形成すると、エ
ピタキシャル層に基板の欠陥が引き継がれて、エピタキ
シャル層の結晶性が損なわれる。その結果、結晶欠陥の
多いＩｎＰ単結晶基板を使用した場合、レーザーダイオ
ードや受光素子等の特性や信頼性、歩留まりの低下を招
いていた。
【０００４】そのため、エピタキシャル層に引き継がれ
る欠陥の量を少なくする目的で、基板とエピタキシャル
層との間にバッファー層を挿入する等の工夫を行ってい
るが、欠陥の引き継ぎを完全になくすことはできていな
い。
る欠陥の量を少なくする目的で、基板とエピタキシャル
層との間にバッファー層を挿入する等の工夫を行ってい
るが、欠陥の引き継ぎを完全になくすことはできていな
い。
【０００５】また従来、ＩｎＰ単結晶基板の結晶欠陥と
しては転位が注目されていて、転位の少ない単結晶を育
成する技術が数多く提案されてきた。しかしながら、最
近では転位以外の欠陥にも注目が及ぶようになってき
た。
しては転位が注目されていて、転位の少ない単結晶を育
成する技術が数多く提案されてきた。しかしながら、最
近では転位以外の欠陥にも注目が及ぶようになってき
た。
【０００６】ＩｎＰ単結晶基板の転位密度を測定するた
めに、フーバーエッチング液と呼ばれる、燐酸と臭化水
素酸の混酸でエッチングする方法が確立されている。こ
の方法でエッチングされた基板の表面を観察すると、転
位に起因して発生した芯のある腐食孔の他に、少数であ
るが芯のない皿状腐食孔と呼ばれるものが観察される場
合がある。この皿状腐食孔もＩｎＰ単結晶基板の何らか
の結晶欠陥に関係していると考えられるため、この皿状
腐食孔に注目してこれを低減させるためのＩｎＰ単結晶
の製造方法が、特公平７−５５８８０号公報に開示され
ている。
めに、フーバーエッチング液と呼ばれる、燐酸と臭化水
素酸の混酸でエッチングする方法が確立されている。こ
の方法でエッチングされた基板の表面を観察すると、転
位に起因して発生した芯のある腐食孔の他に、少数であ
るが芯のない皿状腐食孔と呼ばれるものが観察される場
合がある。この皿状腐食孔もＩｎＰ単結晶基板の何らか
の結晶欠陥に関係していると考えられるため、この皿状
腐食孔に注目してこれを低減させるためのＩｎＰ単結晶
の製造方法が、特公平７−５５８８０号公報に開示され
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記文献に開示されて
いるＩｎＰ単結晶基板の欠陥を低減するためのＩｎＰ単
結晶の製造方法は、単結晶育成炉内を不活性ガスで満た
した状態で温度をほぼ一定に保ったまま、原料融液を５
時間以上放置したのちＩｎＰ単結晶の育成を開始すると
いう方法である。この方法により、基板の皿状腐食孔の
密度を１０個／cm2以下にすることができたと、上記文
献には記載されている。しかし上記の方法には、皿状腐
食孔を完全に無くすことはできない、或いは５時間以上
融液を保持するため、ＩｎＰ単結晶の生産性が低下する
といった問題があった。
いるＩｎＰ単結晶基板の欠陥を低減するためのＩｎＰ単
結晶の製造方法は、単結晶育成炉内を不活性ガスで満た
した状態で温度をほぼ一定に保ったまま、原料融液を５
時間以上放置したのちＩｎＰ単結晶の育成を開始すると
いう方法である。この方法により、基板の皿状腐食孔の
密度を１０個／cm2以下にすることができたと、上記文
献には記載されている。しかし上記の方法には、皿状腐
食孔を完全に無くすことはできない、或いは５時間以上
融液を保持するため、ＩｎＰ単結晶の生産性が低下する
といった問題があった。
【０００８】本発明は上記の問題点に鑑みなされたもの
で、ＩｎＰ単結晶の生産性を低下させることなく、皿状
腐食孔を完全に無くしたＩｎＰ単結晶基板を製造するこ
とができるＩｎＰ単結晶基板の製造方法、およびその製
造方法で製造したＩｎＰ単結晶を提供するものである。
で、ＩｎＰ単結晶の生産性を低下させることなく、皿状
腐食孔を完全に無くしたＩｎＰ単結晶基板を製造するこ
とができるＩｎＰ単結晶基板の製造方法、およびその製
造方法で製造したＩｎＰ単結晶を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
（１）ＩｎＰ単結晶を原料融液から育成するＩｎＰ単結
晶の製造方法において、ＩｎＰ原料を融解して原料融液
を形成した後、雰囲気ガスの圧力をＩｎＰの解離圧以上
３０ｋｇ／ｃｍ2以下とし、原料融液の温度を単結晶育
成温度より高くした状態で２時間以上該原料融液を保持
し、その後３０ｋｇ／ｃｍ2を越える所定の圧力に雰囲
気ガスを昇圧し、原料融液の温度を単結晶育成温度に下
げて、ＩｎＰ単結晶を育成することを特徴とするＩｎＰ
単結晶の製造方法。 （２）原料融液の温度を単結晶育成温度より１０℃以上
高くした状態で３時間以上該原料融液を保持することを
特徴とする上記（１）に記載のＩｎＰ単結晶の製造方
法。 （３）原料融液の温度を単結晶育成温度より３０℃以上
高くした状態で２時間以上該原料融液を保持することを
特徴とする上記（１）に記載のＩｎＰ単結晶の製造方
法。 （４）原料融液の温度を単結晶育成温度より高くした状
態で該原料融液を保持する時間を５時間未満としたこと
を特徴とする上記（１）ないし（３）に記載のＩｎＰ単
結晶の製造方法。 （５）封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する単
結晶引上げ法によりＩｎＰ単結晶を育成することを特徴
とする上記（１）ないし（４）に記載のＩｎＰ単結晶の
製造方法。 （６）原料融液の温度を単結晶育成温度より高くした状
態で該原料融液を保持する間、原料融液を入れたルツボ
を１５ｒｐｍ以上の回転数で回転させることを特徴とす
る上記（５）に記載のＩｎＰ単結晶の製造方法。 （７）封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する縦
型ブリッジマン法によりＩｎＰ単結晶を育成することを
特徴とする上記（１）ないし（４）に記載のＩｎＰ単結
晶の製造方法。 （８）封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する縦
型温度勾配凝固法によりＩｎＰ単結晶を育成することを
特徴とする上記（１）ないし（４）に記載のＩｎＰ単結
晶の製造方法。 （９）上記（１）ないし（８）に記載のＩｎＰ単結晶の
製造方法で製造したＩｎＰ単結晶。 である。ここで、ガス圧力の３０ｋｇ／ｃｍ2とは、ゲ
ージ圧力のことである。
晶の製造方法において、ＩｎＰ原料を融解して原料融液
を形成した後、雰囲気ガスの圧力をＩｎＰの解離圧以上
３０ｋｇ／ｃｍ2以下とし、原料融液の温度を単結晶育
成温度より高くした状態で２時間以上該原料融液を保持
し、その後３０ｋｇ／ｃｍ2を越える所定の圧力に雰囲
気ガスを昇圧し、原料融液の温度を単結晶育成温度に下
げて、ＩｎＰ単結晶を育成することを特徴とするＩｎＰ
単結晶の製造方法。 （２）原料融液の温度を単結晶育成温度より１０℃以上
高くした状態で３時間以上該原料融液を保持することを
特徴とする上記（１）に記載のＩｎＰ単結晶の製造方
法。 （３）原料融液の温度を単結晶育成温度より３０℃以上
高くした状態で２時間以上該原料融液を保持することを
特徴とする上記（１）に記載のＩｎＰ単結晶の製造方
法。 （４）原料融液の温度を単結晶育成温度より高くした状
態で該原料融液を保持する時間を５時間未満としたこと
を特徴とする上記（１）ないし（３）に記載のＩｎＰ単
結晶の製造方法。 （５）封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する単
結晶引上げ法によりＩｎＰ単結晶を育成することを特徴
とする上記（１）ないし（４）に記載のＩｎＰ単結晶の
製造方法。 （６）原料融液の温度を単結晶育成温度より高くした状
態で該原料融液を保持する間、原料融液を入れたルツボ
を１５ｒｐｍ以上の回転数で回転させることを特徴とす
る上記（５）に記載のＩｎＰ単結晶の製造方法。 （７）封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する縦
型ブリッジマン法によりＩｎＰ単結晶を育成することを
特徴とする上記（１）ないし（４）に記載のＩｎＰ単結
晶の製造方法。 （８）封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する縦
型温度勾配凝固法によりＩｎＰ単結晶を育成することを
特徴とする上記（１）ないし（４）に記載のＩｎＰ単結
晶の製造方法。 （９）上記（１）ないし（８）に記載のＩｎＰ単結晶の
製造方法で製造したＩｎＰ単結晶。 である。ここで、ガス圧力の３０ｋｇ／ｃｍ2とは、ゲ
ージ圧力のことである。
【００１０】
【発明の実施の形態】ＩｎＰ単結晶基板では、前述した
皿状腐食孔とは別に、基板の表面をミラー状に研磨する
際に現れるピットが問題となっていた。このピットのサ
イズは、基板の研磨条件やその後の洗浄あるいはエッチ
ング条件によって異なるが、直径数μｍ前後である。こ
のピットが発生すると、ＩｎＰ単結晶基板に製品として
の価値がなくなるため、基板の製品歩留まりを低下させ
てしまうという問題があった。
皿状腐食孔とは別に、基板の表面をミラー状に研磨する
際に現れるピットが問題となっていた。このピットのサ
イズは、基板の研磨条件やその後の洗浄あるいはエッチ
ング条件によって異なるが、直径数μｍ前後である。こ
のピットが発生すると、ＩｎＰ単結晶基板に製品として
の価値がなくなるため、基板の製品歩留まりを低下させ
てしまうという問題があった。
【００１１】本発明者は、このＩｎＰ単結晶基板の研磨
された表面に現れるピットを調査している内に、このピ
ットと皿状腐食孔との間に関係があることを見いだし
た。すなわち、ＩｎＰ単結晶基板に皿状腐食孔が存在す
る場合、その同じ単結晶から切り出した基板をミラー状
に研磨すると必ず前記のピットが発生するのである。そ
して皿状腐食孔の密度が高い場合、研磨された表面に発
生するピットの密度も高いのである。
された表面に現れるピットを調査している内に、このピ
ットと皿状腐食孔との間に関係があることを見いだし
た。すなわち、ＩｎＰ単結晶基板に皿状腐食孔が存在す
る場合、その同じ単結晶から切り出した基板をミラー状
に研磨すると必ず前記のピットが発生するのである。そ
して皿状腐食孔の密度が高い場合、研磨された表面に発
生するピットの密度も高いのである。
【００１２】さらに本発明者は、研磨された表面に発生
するピットを解析した結果、このピットの原因が酸化イ
ンジウムであることを突き止めた。そこで本発明者は、
この酸化インジウムを分解し蒸発させてしまうために、
ＩｎＰ原料を融解した後ＩｎＰ単結晶の育成を開始する
までの間、原料融液の温度を単結晶育成温度より高くし
た状態で、育成炉内の雰囲気ガスの圧力を出来るだけ下
げて原料融液を保持することに想到し、本発明に至った
ものである。
するピットを解析した結果、このピットの原因が酸化イ
ンジウムであることを突き止めた。そこで本発明者は、
この酸化インジウムを分解し蒸発させてしまうために、
ＩｎＰ原料を融解した後ＩｎＰ単結晶の育成を開始する
までの間、原料融液の温度を単結晶育成温度より高くし
た状態で、育成炉内の雰囲気ガスの圧力を出来るだけ下
げて原料融液を保持することに想到し、本発明に至った
ものである。
【００１３】本発明では、ＩｎＰ原料を融解して原料融
液を形成した後、ＩｎＰ単結晶の育成を開始するまでの
間、雰囲気ガスの圧力をＩｎＰの解離圧以上３０ｋｇ／
ｃｍ2以下とし、原料融液の温度を単結晶育成温度より
高くした状態で２時間以上該原料融液を保持する。これ
により、ＩｎＰ原料融液中の酸化インジウムが分解・蒸
発する結果、作製されるＩｎＰ単結晶基板において、皿
状腐食孔や研磨された表面に発生するピットを防止する
ことが出来る。
液を形成した後、ＩｎＰ単結晶の育成を開始するまでの
間、雰囲気ガスの圧力をＩｎＰの解離圧以上３０ｋｇ／
ｃｍ2以下とし、原料融液の温度を単結晶育成温度より
高くした状態で２時間以上該原料融液を保持する。これ
により、ＩｎＰ原料融液中の酸化インジウムが分解・蒸
発する結果、作製されるＩｎＰ単結晶基板において、皿
状腐食孔や研磨された表面に発生するピットを防止する
ことが出来る。
【００１４】本発明においては、原料融液を保持する雰
囲気のガス圧力をＩｎＰの解離圧以上３０ｋｇ／ｃｍ2
以下とする。酸化インジウムを分解し蒸発させてしまう
ためには、雰囲気ガスの圧力は、低い方が望ましい。し
かし原料融液のＩｎＰの解離を防ぐため、ガス圧力はＩ
ｎＰの解離圧以上とする。また、雰囲気ガスの圧力を３
０ｋｇ／ｃｍ2以上とすると、酸化インジウムの分解・
蒸発の速度が遅くなってしまうため好ましくない。
囲気のガス圧力をＩｎＰの解離圧以上３０ｋｇ／ｃｍ2
以下とする。酸化インジウムを分解し蒸発させてしまう
ためには、雰囲気ガスの圧力は、低い方が望ましい。し
かし原料融液のＩｎＰの解離を防ぐため、ガス圧力はＩ
ｎＰの解離圧以上とする。また、雰囲気ガスの圧力を３
０ｋｇ／ｃｍ2以上とすると、酸化インジウムの分解・
蒸発の速度が遅くなってしまうため好ましくない。
【００１５】また、本発明においては、保持する際の原
料融液の温度を単結晶育成温度より高くする。原料融液
を保持する温度は、単結晶育成温度より１０℃以上高い
のが好ましく、３０℃以上高いとさらに好ましい。原料
融液の保持温度が高い方が、酸化インジウムの分解・蒸
発を促進することが出来る。しかし、原料融液の保持温
度が高すぎると、ＩｎＰの解離圧も高くなってしまうた
め、保持温度は単結晶育成温度より５０℃以上高くしな
いことが好ましい。
料融液の温度を単結晶育成温度より高くする。原料融液
を保持する温度は、単結晶育成温度より１０℃以上高い
のが好ましく、３０℃以上高いとさらに好ましい。原料
融液の保持温度が高い方が、酸化インジウムの分解・蒸
発を促進することが出来る。しかし、原料融液の保持温
度が高すぎると、ＩｎＰの解離圧も高くなってしまうた
め、保持温度は単結晶育成温度より５０℃以上高くしな
いことが好ましい。
【００１６】本発明においては、原料融液の温度を単結
晶育成温度より高くした状態で２時間以上該原料融液を
保持すると、皿状腐食孔や研磨された表面に発生するピ
ットを防止する効果が見られる。また、原料融液の保持
温度をより高くすると、保持時間を短縮することができ
る。
晶育成温度より高くした状態で２時間以上該原料融液を
保持すると、皿状腐食孔や研磨された表面に発生するピ
ットを防止する効果が見られる。また、原料融液の保持
温度をより高くすると、保持時間を短縮することができ
る。
【００１７】例えば、原料融液の温度を単結晶育成温度
より１０℃以上高くした場合、３時間以上該原料融液を
保持すると本発明の効果は顕著となる。また、原料融液
の温度を単結晶育成温度より３０℃以上高くした場合、
２時間以上該原料融液を保持すると本発明の効果は顕著
となる。
より１０℃以上高くした場合、３時間以上該原料融液を
保持すると本発明の効果は顕著となる。また、原料融液
の温度を単結晶育成温度より３０℃以上高くした場合、
２時間以上該原料融液を保持すると本発明の効果は顕著
となる。
【００１８】また、原料融液を保持する時間は、長い方
が酸化インジウムの分解・蒸発が進行するが、５時間以
上では効果に差がなく、ＩｎＰ単結晶の生産性が悪くな
るため、保持する時間は５時間未満とするのが好まし
い。
が酸化インジウムの分解・蒸発が進行するが、５時間以
上では効果に差がなく、ＩｎＰ単結晶の生産性が悪くな
るため、保持する時間は５時間未満とするのが好まし
い。
【００１９】図１に、封止剤として酸化ホウ素（Ｂ
2Ｏ3）を使用する単結晶引上げ法によりＩｎＰ単結晶を
育成した場合に、原料融液を保持する条件により、Ｉｎ
Ｐ単結晶基板にピットが発生する割合（ピット発生率：
％）が変化する様子を示す。
2Ｏ3）を使用する単結晶引上げ法によりＩｎＰ単結晶を
育成した場合に、原料融液を保持する条件により、Ｉｎ
Ｐ単結晶基板にピットが発生する割合（ピット発生率：
％）が変化する様子を示す。
【００２０】図１で黒丸●は、原料融液を保持する雰囲
気ガスの圧力を３０ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合の、保
持時間とＩｎＰ単結晶基板のピット発生率との関係を示
している。また図１で白丸○は、原料融液を保持する雰
囲気ガスの圧力を４０ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合の、
保持時間とＩｎＰ単結晶基板のピット発生率との関係を
示している。なお、両方の場合とも、原料融液を保持す
る温度は、単結晶育成温度より１０℃高い温度とした。
気ガスの圧力を３０ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合の、保
持時間とＩｎＰ単結晶基板のピット発生率との関係を示
している。また図１で白丸○は、原料融液を保持する雰
囲気ガスの圧力を４０ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合の、
保持時間とＩｎＰ単結晶基板のピット発生率との関係を
示している。なお、両方の場合とも、原料融液を保持す
る温度は、単結晶育成温度より１０℃高い温度とした。
【００２１】図１より、原料融液を保持する雰囲気ガス
の圧力を３０ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合、融液の保持
時間を３時間以上にすると、ピットの発生率が０％にな
ることが分かる。これに対して、原料融液を保持する雰
囲気ガスの圧力を４０ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合、融
液の保持時間が５時間以上でも、ピットの発生率は０％
となっていない。
の圧力を３０ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合、融液の保持
時間を３時間以上にすると、ピットの発生率が０％にな
ることが分かる。これに対して、原料融液を保持する雰
囲気ガスの圧力を４０ｋｇ／ｃｍ2に設定した場合、融
液の保持時間が５時間以上でも、ピットの発生率は０％
となっていない。
【００２２】本発明では、原料融液の保持の後、３０ｋ
ｇ／ｃｍ2を越える所定の圧力に雰囲気ガスを昇圧し、
原料融液の温度を単結晶育成温度に下げて、ＩｎＰ単結
晶の育成を開始する。雰囲気ガスを所定の圧力に昇圧す
る操作と原料融液の温度を単結晶育成温度に温度を下げ
る操作とは、同時でも良く、またどちらが先でも構わな
い。単結晶の育成は、原料融液の温度を変化させた後、
温度が安定してから行うのが好ましい。
ｇ／ｃｍ2を越える所定の圧力に雰囲気ガスを昇圧し、
原料融液の温度を単結晶育成温度に下げて、ＩｎＰ単結
晶の育成を開始する。雰囲気ガスを所定の圧力に昇圧す
る操作と原料融液の温度を単結晶育成温度に温度を下げ
る操作とは、同時でも良く、またどちらが先でも構わな
い。単結晶の育成は、原料融液の温度を変化させた後、
温度が安定してから行うのが好ましい。
【００２３】本発明において、単結晶を育成する雰囲気
ガスには、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ2）等の不活性
ガスを用いることが出来る。また、本発明において、原
料融液の保持の間に、温度を単結晶育成温度から単結晶
育成温度より５０℃高い温度の範囲で変化させても構わ
ない。また、雰囲気ガス圧力をＩｎＰの解離圧から３０
ｋｇ／ｃｍ2の範囲で変化させても構わない。
ガスには、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ2）等の不活性
ガスを用いることが出来る。また、本発明において、原
料融液の保持の間に、温度を単結晶育成温度から単結晶
育成温度より５０℃高い温度の範囲で変化させても構わ
ない。また、雰囲気ガス圧力をＩｎＰの解離圧から３０
ｋｇ／ｃｍ2の範囲で変化させても構わない。
【００２４】本発明のＩｎＰ単結晶の製造方法は、封止
剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する単結晶引上げ
法によりＩｎＰ単結晶を育成する場合に有効に用いるこ
とが出来る。
剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する単結晶引上げ
法によりＩｎＰ単結晶を育成する場合に有効に用いるこ
とが出来る。
【００２５】本発明において、上記の単結晶引上げ法に
よりＩｎＰ単結晶を育成する場合に、原料融液を保持す
る間、原料融液を入れたルツボを１５ｒｐｍ以上の回転
数で回転させると、原料融液が強制対流により撹拌され
るので、酸化インジウムの分解・蒸発は促進され、効果
はより顕著になる。この場合、ルツボの回転の途中で、
ルツボの回転数を１５ｒｐｍ以上の範囲で変化させても
構わない。またルツボの回転の途中で、回転方向を逆転
させる操作を行っても良い。
よりＩｎＰ単結晶を育成する場合に、原料融液を保持す
る間、原料融液を入れたルツボを１５ｒｐｍ以上の回転
数で回転させると、原料融液が強制対流により撹拌され
るので、酸化インジウムの分解・蒸発は促進され、効果
はより顕著になる。この場合、ルツボの回転の途中で、
ルツボの回転数を１５ｒｐｍ以上の範囲で変化させても
構わない。またルツボの回転の途中で、回転方向を逆転
させる操作を行っても良い。
【００２６】また本発明のＩｎＰ単結晶の製造方法は、
封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する縦型ブリ
ッジマン法によりＩｎＰ単結晶を育成するＩｎＰ単結晶
の製造方法にも用いることが出来る。
封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する縦型ブリ
ッジマン法によりＩｎＰ単結晶を育成するＩｎＰ単結晶
の製造方法にも用いることが出来る。
【００２７】また本発明は、封止剤として酸化ホウ素
（Ｂ2Ｏ3）を使用する縦型温度勾配凝固法によりＩｎＰ
単結晶を育成するＩｎＰ単結晶の製造方法にも用いるこ
とが出来る。
（Ｂ2Ｏ3）を使用する縦型温度勾配凝固法によりＩｎＰ
単結晶を育成するＩｎＰ単結晶の製造方法にも用いるこ
とが出来る。
【００２８】
【実施例】以下、本発明のＩｎＰ単結晶の製造方法を実
施例により詳述する。但し本発明は、以下の実施例に限
定されるものではない。
施例により詳述する。但し本発明は、以下の実施例に限
定されるものではない。
【００２９】（実施例１）本実施例１では、封止剤とし
て酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する単結晶引上げ法（Ｌ
ＥＣ法）により、ＩｎＰ単結晶を製造した。ＩｎＰ単結
晶の育成は、以下の手順で行った。
て酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用する単結晶引上げ法（Ｌ
ＥＣ法）により、ＩｎＰ単結晶を製造した。ＩｎＰ単結
晶の育成は、以下の手順で行った。
【００３０】直径１００ｍｍのＰＢＮ製ルツボに、純度
６ＮのＩｎＰ多結晶原料１０００ｇとドーパントとして
Ｉｎ2Ｓ3を０．４ｇ、そして液体封止剤として３００ｇ
のＢ2Ｏ3を入れ、単結晶育成炉（引上げ炉）内に設置し
た。
６ＮのＩｎＰ多結晶原料１０００ｇとドーパントとして
Ｉｎ2Ｓ3を０．４ｇ、そして液体封止剤として３００ｇ
のＢ2Ｏ3を入れ、単結晶育成炉（引上げ炉）内に設置し
た。
【００３１】引上げ炉内をアルゴンガスで置換し、ヒー
ターに直流電流を流し炉内温度を上昇させ、ルツボ内の
Ｂ2Ｏ3とＩｎＰ原料を融解した。原料融解後、炉内の温
度を単結晶育成温度より１０℃高い温度に設定した。単
結晶育成温度とは、通常原料融液とＩｎＰ単結晶の固液
界面がＩｎＰの融点になる温度であるが、実際には、こ
の実験の前に数回、実際にＩｎＰ単結晶育成を実施した
温度の平均とした。
ターに直流電流を流し炉内温度を上昇させ、ルツボ内の
Ｂ2Ｏ3とＩｎＰ原料を融解した。原料融解後、炉内の温
度を単結晶育成温度より１０℃高い温度に設定した。単
結晶育成温度とは、通常原料融液とＩｎＰ単結晶の固液
界面がＩｎＰの融点になる温度であるが、実際には、こ
の実験の前に数回、実際にＩｎＰ単結晶育成を実施した
温度の平均とした。
【００３２】引き続き炉内のアルゴンガスを調整して、
圧力を３０ｋｇ／ｃｍ2に設定し３時間保持した。保持
終了後、炉内にアルゴンガスを供給して炉内のガス圧力
を４０ｋｇ／ｃｍ2に加圧し、炉内の温度を単結晶育成
温度に設定した。そして上軸に取り付けられた種結晶を
融液に接触させて、ＩｎＰ単結晶の引き上げを開始し
た。
圧力を３０ｋｇ／ｃｍ2に設定し３時間保持した。保持
終了後、炉内にアルゴンガスを供給して炉内のガス圧力
を４０ｋｇ／ｃｍ2に加圧し、炉内の温度を単結晶育成
温度に設定した。そして上軸に取り付けられた種結晶を
融液に接触させて、ＩｎＰ単結晶の引き上げを開始し
た。
【００３３】上記方法によりＩｎＰ単結晶を１０本育成
した。実際に単結晶引上げを開始した温度と、融液を保
持した温度との差は８〜１３℃の間であった。
した。実際に単結晶引上げを開始した温度と、融液を保
持した温度との差は８〜１３℃の間であった。
【００３４】育成されたＩｎＰ単結晶のシード側とテー
ル側からウェーハを１枚ずつ切り出して、フーバーエッ
チング液でエッチングをして、表面を顕微鏡で観察し
た。その結果、１０本の単結晶全てにおいて皿状腐食孔
は全く観察されなかった。
ル側からウェーハを１枚ずつ切り出して、フーバーエッ
チング液でエッチングをして、表面を顕微鏡で観察し
た。その結果、１０本の単結晶全てにおいて皿状腐食孔
は全く観察されなかった。
【００３５】次に上記１０本の単結晶をスライスし、全
ウェーハをミラー状に研磨し、洗浄を行った後、最終的
に研磨ダメージを除去するためのライトエッチングを行
った。この様にして得られた全てのウェーハの表面を目
視及び顕微鏡で観察した結果、ピットは全く観察されな
かった。
ウェーハをミラー状に研磨し、洗浄を行った後、最終的
に研磨ダメージを除去するためのライトエッチングを行
った。この様にして得られた全てのウェーハの表面を目
視及び顕微鏡で観察した結果、ピットは全く観察されな
かった。
【００３６】（実施例２）本実施例２では、実施例１と
同様に、ＰＢＮ製のルツボにＩｎＰ多結晶原料１０００
ｇとドーパントのＩｎ2Ｓ3を０．４ｇ、Ｂ2Ｏ3を３００
ｇ入れ、実施例１と同じ手順でルツボ内のＢ2Ｏ3と原料
を融解した。
同様に、ＰＢＮ製のルツボにＩｎＰ多結晶原料１０００
ｇとドーパントのＩｎ2Ｓ3を０．４ｇ、Ｂ2Ｏ3を３００
ｇ入れ、実施例１と同じ手順でルツボ内のＢ2Ｏ3と原料
を融解した。
【００３７】原料融解後、炉内の温度を単結晶育成温度
より３０℃高い温度に設定し、引き続き炉内のアルゴン
ガスを調整して圧力を３０ｋｇ／ｃｍ2に設定し２時間
保持した。
より３０℃高い温度に設定し、引き続き炉内のアルゴン
ガスを調整して圧力を３０ｋｇ／ｃｍ2に設定し２時間
保持した。
【００３８】保持終了後、炉内にアルゴンガスを供給し
て炉内ガス圧を４０ｋｇ／ｃｍ2に加圧し、炉内の温度
を単結晶育成温度に設定した。そして上軸に取り付けら
れた種結晶を融液に接触させ、単結晶引き上げを開始し
た。
て炉内ガス圧を４０ｋｇ／ｃｍ2に加圧し、炉内の温度
を単結晶育成温度に設定した。そして上軸に取り付けら
れた種結晶を融液に接触させ、単結晶引き上げを開始し
た。
【００３９】上記方法により５本のＩｎＰ単結晶を育成
した。実施例１と同じ手順で、結晶のシード側とテール
側から切り出したウェーハの皿状腐食孔の有無を観察し
たが、皿状腐食孔は全く観察されなかった。また、実施
例１と同じ手順でミラー状に研磨した表面の観察を行っ
たが、ピットの発生は認められなかった。
した。実施例１と同じ手順で、結晶のシード側とテール
側から切り出したウェーハの皿状腐食孔の有無を観察し
たが、皿状腐食孔は全く観察されなかった。また、実施
例１と同じ手順でミラー状に研磨した表面の観察を行っ
たが、ピットの発生は認められなかった。
【００４０】（比較例１）実施例１と同様に、ＰＢＮ製
のルツボにＩｎＰ多結晶原料１０００ｇとドーパントの
Ｉｎ2Ｓ3を０．４ｇ、Ｂ2Ｏ3を３００ｇ入れ、実施例１
と同じ手順でルツボ内のＢ2Ｏ3と原料を融解した。原料
融解後、炉内の温度を単結晶育成温度より１０℃高い温
度に設定し、炉内圧力を４０ｋｇ／ｃｍ2に調整して３
時間保持した。３時間の保持の後、炉内の温度を単結晶
育成温度に設定した。そして上軸に取り付けられた種結
晶を融液に接触させ、単結晶引き上げを開始した。
のルツボにＩｎＰ多結晶原料１０００ｇとドーパントの
Ｉｎ2Ｓ3を０．４ｇ、Ｂ2Ｏ3を３００ｇ入れ、実施例１
と同じ手順でルツボ内のＢ2Ｏ3と原料を融解した。原料
融解後、炉内の温度を単結晶育成温度より１０℃高い温
度に設定し、炉内圧力を４０ｋｇ／ｃｍ2に調整して３
時間保持した。３時間の保持の後、炉内の温度を単結晶
育成温度に設定した。そして上軸に取り付けられた種結
晶を融液に接触させ、単結晶引き上げを開始した。
【００４１】上記方法により１０本のＩｎＰ単結晶を育
成した。育成したＩｎＰ単結晶について、実施例１と同
じ手順で、結晶のシード側とテール側から切り出したウ
ェーハの皿状腐食孔の有無を観察した結果、５本の結晶
では皿状腐食孔は全く見られなかったが、４本の結晶で
はシード側のウェーハに、また１本の結晶ではシード側
とテール側双方のウェーハに皿状腐食孔が観察された。
成した。育成したＩｎＰ単結晶について、実施例１と同
じ手順で、結晶のシード側とテール側から切り出したウ
ェーハの皿状腐食孔の有無を観察した結果、５本の結晶
では皿状腐食孔は全く見られなかったが、４本の結晶で
はシード側のウェーハに、また１本の結晶ではシード側
とテール側双方のウェーハに皿状腐食孔が観察された。
【００４２】次に実施例１と同じ手順で、１０本の単結
晶についてミラー状に研磨した表面の表面観察を行っ
た。その結果、皿状腐食孔が見られなかった５本の結晶
では、ピットは観察されなかった。また、シード側で皿
状腐食孔が観察された４本の結晶では、シード側から３
０枚ないし５０枚のウェーハでピットが認められた。さ
らに、シード側とテール側で皿状腐食孔が見られた１本
の結晶では、全ウェーハにピットが観察された。
晶についてミラー状に研磨した表面の表面観察を行っ
た。その結果、皿状腐食孔が見られなかった５本の結晶
では、ピットは観察されなかった。また、シード側で皿
状腐食孔が観察された４本の結晶では、シード側から３
０枚ないし５０枚のウェーハでピットが認められた。さ
らに、シード側とテール側で皿状腐食孔が見られた１本
の結晶では、全ウェーハにピットが観察された。
【００４３】
【発明の効果】本発明によって製造したＩｎＰ単結晶か
ら作製したＩｎＰ単結晶基板では、フーバーエッチング
液でエッチングした際に生じる皿状腐食孔の発生を防止
することができた。さらに本発明により、ＩｎＰ単結晶
基板のミラー状に研磨した表面に発生するピットを完全
に防止することが可能となった。このことにより、Ｉｎ
Ｐ単結晶基板の製品歩留まりを飛躍的に向上させること
が可能となった。
ら作製したＩｎＰ単結晶基板では、フーバーエッチング
液でエッチングした際に生じる皿状腐食孔の発生を防止
することができた。さらに本発明により、ＩｎＰ単結晶
基板のミラー状に研磨した表面に発生するピットを完全
に防止することが可能となった。このことにより、Ｉｎ
Ｐ単結晶基板の製品歩留まりを飛躍的に向上させること
が可能となった。
【図1】原料融液の保持条件とＩｎＰ単結晶基板のピッ
ト発生率との関係を示す図。
ト発生率との関係を示す図。
Claims (9)
- 【請求項１】ＩｎＰ単結晶を原料融液から育成するＩｎ
Ｐ単結晶の製造方法において、ＩｎＰ原料を融解して原
料融液を形成した後、雰囲気ガスの圧力をＩｎＰの解離
圧以上３０ｋｇ／ｃｍ2以下とし、原料融液の温度を単
結晶育成温度より高くした状態で２時間以上該原料融液
を保持し、その後３０ｋｇ／ｃｍ2を越える所定の圧力
に雰囲気ガスを昇圧し、原料融液の温度を単結晶育成温
度に下げて、ＩｎＰ単結晶を育成することを特徴とする
ＩｎＰ単結晶の製造方法。 - 【請求項２】原料融液の温度を単結晶育成温度より１０
℃以上高くした状態で３時間以上該原料融液を保持する
ことを特徴とする請求項１に記載のＩｎＰ単結晶の製造
方法。 - 【請求項３】原料融液の温度を単結晶育成温度より３０
℃以上高くした状態で２時間以上該原料融液を保持する
ことを特徴とする請求項１に記載のＩｎＰ単結晶の製造
方法。 - 【請求項４】原料融液の温度を単結晶育成温度より高く
した状態で該原料融液を保持する時間を５時間未満とし
たことを特徴とする請求項１ないし３に記載のＩｎＰ単
結晶の製造方法。 - 【請求項５】封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用
する単結晶引上げ法によりＩｎＰ単結晶を育成すること
を特徴とする請求項１ないし４に記載のＩｎＰ単結晶の
製造方法。 - 【請求項６】原料融液の温度を単結晶育成温度より高く
した状態で該原料融液を保持する間、原料融液を入れた
ルツボを１５ｒｐｍ以上の回転数で回転させることを特
徴とする請求項５に記載のＩｎＰ単結晶の製造方法。 - 【請求項７】封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用
する縦型ブリッジマン法によりＩｎＰ単結晶を育成する
ことを特徴とする請求項１ないし４に記載のＩｎＰ単結
晶の製造方法。 - 【請求項８】封止剤として酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を使用
する縦型温度勾配凝固法によりＩｎＰ単結晶を育成する
ことを特徴とする請求項１ないし４に記載のＩｎＰ単結
晶の製造方法。 - 【請求項９】請求項１ないし８に記載のＩｎＰ単結晶の
製造方法で製造したＩｎＰ単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001328513A JP2003137699A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | ＩｎＰ単結晶およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001328513A JP2003137699A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | ＩｎＰ単結晶およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003137699A true JP2003137699A (ja) | 2003-05-14 |
| JP2003137699A5 JP2003137699A5 (ja) | 2005-03-17 |
Family
ID=19144568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001328513A Pending JP2003137699A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | ＩｎＰ単結晶およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003137699A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7046242B1 (ja) | 2021-02-02 | 2022-04-01 | Ｊｘ金属株式会社 | リン化インジウム単結晶インゴットの製造方法及びリン化インジウム基板の製造方法 |
-
2001
- 2001-10-26 JP JP2001328513A patent/JP2003137699A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7046242B1 (ja) | 2021-02-02 | 2022-04-01 | Ｊｘ金属株式会社 | リン化インジウム単結晶インゴットの製造方法及びリン化インジウム基板の製造方法 |
| WO2022168369A1 (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-11 | Ｊｘ金属株式会社 | リン化インジウム基板、半導体エピタキシャルウエハ、リン化インジウム単結晶インゴットの製造方法及びリン化インジウム基板の製造方法 |
| JP2022118721A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | Ｊｘ金属株式会社 | リン化インジウム基板及び半導体エピタキシャルウエハ |
| JP2022118663A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | Ｊｘ金属株式会社 | リン化インジウム単結晶インゴットの製造方法及びリン化インジウム基板の製造方法 |
| US11926924B2 (en) | 2021-02-02 | 2024-03-12 | Jx Metals Corporation | Indium phosphide substrate, semiconductor epitaxial wafer, method for producing indium phosphide single-crystal ingot and method for producing indium phosphide substrate |
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|
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