JP6521198B1 - リン化インジウム結晶基板 - Google Patents
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Abstract
Description
W.A.Gault et al.,"The Growth of High Quality III-V Crystal by the Vertical Gradient Freeze Method",Defect Control in Semiconductors,1990,pp.653−660(非特許文献1)に開示のリン化インジウムは、外縁の一部にフラット部およびノッチ部のいずれかを含む基板の製造時(フラット部/ノッチ部付基板製造時)および/または外縁の一部にフラット部およびノッチ部のいずれかを有する基板上でのエピタキシャル層成長時(フラット部/ノッチ部付基板上でのエピタキシャル層成長時)に、フラット部およびその近傍あるいはノッチ部およびその近傍において、割れによる不良率(割れ不良率)が高くなるという問題がある。
上記によれば、フラット部/ノッチ部付基板製造時およびフラット部/ノッチ部付基板上でのエピタキシャル層成長時に、フラット部およびその近傍あるいはノッチ部およびその近傍において、割れによる不良率(割れ不良率)が低いリン化インジウム結晶基板を提供できる。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。ここで、複数のフラット部領域およびノッチ部領域をそれぞれ明確に区別するために、第1フラット部領域および第1ノッチ部領域、あるいは第2フラット部領域および第2ノッチ部領域と表記する。
<InP結晶基板>
図1A、図1B、図2Aおよび図2Bは、本実施形態のInP結晶基板11の例を示す。図1Aは、フラット部11fが形成されるInP結晶基板11の外縁の一部の場所を示す概略平面図である。図1Bは、フラット部11fならびに第1および第2フラット部領域11frを示す概略拡大平面図である。フラット部11fとは、結晶体および結晶基板の結晶方位の判別、表裏判別およびプロセス上の位置合わせなどを容易にするために、結晶体および結晶基板の外縁(外周)の一部に形成されたフラットな面をいう。フラット部付のInP結晶基板11において、フラット部11fは、1以上形成され、通常は2つ形成され、オリエンテーションフラット(以下、OFともいう)およびアイデンティフィケーションフラット(以下、IFともいう)とも呼ばれる。InP結晶基板11において、主面の面方位、振り方向、振り角度、およびフラット部(OF/IF)の位置は、顧客の要求に応じて定められる。たとえば、主面の面方位は(100)、振り方向は8方向、振り角度は0°以上20°以下、OF/IF位置は時計回り(以下、CWともいう。OFに対してIFが時計回りの位置に配置。)と反時計回り(以下、CCWともいう。OFに対してIFが反時計回りの位置に配置。)の2種類、OF長さは28mm以上65mm以下、IF長さは13mm以上45mm以下と定められる。
図1A、図1B、図2Aおよび図2Bを参照して、本実施形態のInP結晶基板11は、主面の直径が100mm以上205mm以下で厚さが300μm以上800μm以下である。InP結晶基板11は、その外縁の一部にフラット部11fおよびノッチ部11nのいずれかを含む。InP結晶基板11は、2.0×1018cm-3以上8.0×1018cm-3以下の濃度のS原子、1.0×1018cm-3以上4.0×1018cm-3以下の濃度のSn原子、および5.0×1015cm-3以上1.0×1017cm-3以下の濃度のFe原子のいずれかを含む。InP結晶基板11は、フラット部11fから主面内でフラット部11fを示す直線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅WRの第1フラット部領域11frおよびノッチ部11nから主面内でノッチ部11nを示す曲線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅WRの第1ノッチ部領域11nrのいずれかにおいて、InP結晶基板11が上記S原子を含む場合は、平均転位密度が10cm-2以上500cm-2以下であり、InP結晶基板11が上記Sn原子および上記Fe原子のいずれかを含む場合は、平均転位密度が500cm-2以上5000cm-2以下である。本実施形態のInP結晶基板11は、第1フラット部領域11frおよび第1ノッチ部領域11nrのいずれかにおける平均転位密度が所定の範囲内にあるため、基板製造時および基板上でのエピタキシャル層成長時における割れ不良率が低い。
図1A、図1B、図2Aおよび図2Bを参照して、本実施形態のInP結晶基板11は、主面の直径が100mm以上205mm以下で厚さが300μm以上800μm以下である。InP結晶基板11は、その外縁の一部にフラット部11fおよびノッチ部11nのいずれかを含む。InP結晶基板11は、2.0×1018cm-3以上8.0×1018cm-3以下の濃度のS原子、1.0×1018cm-3以上4.0×1018cm-3以下の濃度のSn原子、および5.0×1015cm-3以上1.0×1017cm-3以下の濃度のFe原子のいずれかを含む。InP結晶基板11は、フラット部11fから主面内でフラット部11fを示す直線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅WRの第1フラット部領域11frおよびノッチ部11nから主面内でノッチ部11nを示す曲線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅WRの第1ノッチ部領域11nrのいずれかにおいて、平均残留歪みが5×10-6以上5×10-5以下である。本実施形態のInP結晶基板11は、第1フラット部領域11frおよび第1ノッチ部領域11nrのいずれかにおける平均残留歪みが所定の範囲内にあるため、基板製造時および基板上でのエピタキシャル層成長時における割れ不良率が低い。
図1A、図1B、図2Aおよび図2Bを参照して、本実施形態のInP結晶基板11は、主面の直径が100mm以上205mm以下で厚さが300μm以上800μm以下である。InP結晶基板11は、その外縁の一部にフラット部11fおよびノッチ部11nのいずれかを含む。InP結晶基板11は、2.0×1018cm-3以上8.0×1018cm-3以下の濃度のS原子、1.0×1018cm-3以上4.0×1018cm-3以下の濃度のSn原子、および5.0×1015cm-3以上1.0×1017cm-3以下の濃度のFe原子のいずれかを含む。InP結晶基板11は、フラット部11fから主面内でフラット部11fを示す直線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅WRの第1フラット部領域11frおよびノッチ部11nから主面内でノッチ部11nを示す曲線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅WRの第1ノッチ部領域11nrのいずれかにおいて、InP結晶基板11が上記S原子を含む場合は、平均転位密度が10cm-2以上500cm-2以下でありかつ平均残留歪みが5×10-6以上5×10-5以下であることが好ましく、InP結晶基板11が上記Sn原子および上記Fe原子のいずれかを含む場合は、平均転位密度が500cm-2以上5000cm-2以下でありかつ平均残留歪みを5×10-6以上5×10-5以下であることが好ましい。本実施形態のInP結晶基板11は、第1フラット部領域11frおよび第1ノッチ部領域11nrのいずれかにおける平均転位密度および平均残留歪みがそれぞれ所定の範囲内にあるため、基板製造時および基板上でのエピタキシャル層成長時における割れ不良率がさらに低い。
図5A、図5B、図6A、図6B、図7Aおよび図7Bは、実施形態I−1〜実施形態I−3のInP結晶基板11の製造方法の例を示す概略断面図である。図5A、図6Aおよび図7Aは製造装置内部の垂直方向の概略断面図であり、図5B、図6Bおよび図7Bは断熱材および坩堝の内部の水平方向の概略断面図である。図8は、実施形態I−1〜実施形態I−3のInP結晶基板11の製造方法の別の例を示す概略平面図である。
図5A、図5B、図6Aおよび図6Bを参照して、本実施形態のInP結晶基板11の製造方法は、上記の一般的な製造方法において、InP結晶体10の成長時および冷却時あるいはInP結晶体10の冷却時(すなわち少なくともInP結晶体10の冷却時)に、断熱性が高い部分と低い部分とを備える断熱材104を坩堝101の外周の外側に配置する。これにより、InP結晶体10において、後にInP結晶基板11のフラット部11fおよびノッチ部11nのいずれかとなる部分(かかる部分は、InP結晶体10のフラット予定部10fおよびノッチ予定部10nのいずれかともいう、以下同じ)とInP結晶基板11の内部となる部分(かかる部分は、InP結晶体10の基板内部予定部ともいう、以下同じ)との温度差を抑制して、InP結晶基板11の第1および第2フラット部領域11frならびに第1および第2ノッチ部領域11nrにおける転位などの結晶欠陥および歪みを低減して、第1および第2フラット部領域11frならびに第1および第2ノッチ部領域11nrの平均転位密度および平均残留歪みを所定の範囲に調整することができる。
図7Aおよび図7Bを参照して、本実施形態のInP結晶基板11の製造方法は、上記の一般的な製造方法において、取り出したInP結晶体10からInP結晶基板11を切り出す際に、InP結晶基板11においてフラット部11fおよびノッチ部11nのいずれかが形成される部分が、他の部分に比べて、InP結晶体10の外縁(外周)からより離れた内部になるように切り出す。これにより、InP結晶基板のフラット部11fおよびノッチ部のいずれかが形成される部分とInP結晶基板11の内部の部分との温度差を抑制して、InP結晶基板11の第1および第2フラット部領域11frならびに第1および第2ノッチ部領域11nrにおける転位などの結晶欠陥および歪みを低減して、平均転位密度および平均残留歪みを所定の範囲に調整することができる。
図8を参照して、本実施形態のInP結晶基板11の製造方法は、上記の一般的な製造方法において、切り出したInP結晶基板11の外縁(外周)を研削および/または研磨することにより、InP結晶基板11の外縁(外周)の一部にフラット部11fおよびノッチ部11nのいずれかを形成する際に、フラット部11fおよびノッチ部11nのいずれかを形成による発熱を除去するように温度調節をする。これにより、InP結晶基板のフラット部11fおよびノッチ部11nのいずれかが形成される部分とInP結晶基板11の内部の部分との温度差を抑制して、InP結晶基板11の第1および第2フラット部領域11frならびに第1および第2ノッチ部領域11nrにおける転位などの結晶欠陥および歪みを低減して、第1および第2フラット部領域11frおよび第1および第2ノッチ部領域11nrの平均転位密度および平均残留歪みを所定の範囲に調整することができる。
図5Aおよび図5Bに示す結晶成長装置を用いて、主面の面方位が(100)で外縁に長さ32.5mmのOF(オリエンテーションフラット)と長さ18mmのIF(アイデンティフィケーションフラット)の2つのフラット部11fを有する直径4インチ(101.6mm)で厚さ650μmのS原子濃度が2.0×1018cm-3のInP結晶基板11を作製し、第1フラット部領域11fr(フラット部11fから主面内でフラット部11fを示す直線に対して垂直方向に2mmmの距離までの幅の領域)における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上における厚さ1μmのエピタキシャル層の成長時における割れ不良率を算出する。具体的には、以下のとおりである。
図5Aおよび図5Bに示すVB法によりInP結晶体10を成長させる。かかる結晶成長において、原料融解および凝固による結晶成長時および成長した結晶の冷却時に、坩堝101の周りに一体物である断熱材104を配置する。断熱材104は、固体炭素を用いて、InP結晶体10のフラット予定部10fの外側に位置する部分の厚さが大きくInP結晶体10のフラット予定部10f以外の部分の外側に位置する部分の厚さが小さい。これにより、得られるInP結晶基板11の平均転位密度および平均残留歪みを所定の範囲に調整できる。結晶成長および冷却されたInP結晶体10を坩堝から取り出す。
取出したInP結晶体10からInP結晶基板11を切り出す。切り出したInP結晶基板11の外縁(外周)を研削および研磨することにより、InP結晶基板11の外縁(外周)の一部に長さ32.5mmのOFと長さ18mmのIFの2つのフラット部11fを形成する。フラット部11fを形成するときのみに、冷却水容器202uから噴射する冷却水202wの量を増大させる。これにより、得られるInP結晶基板11の第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを所定の範囲に調整できる。
得られたInP結晶基板11の主面を鏡面研磨した後、85質量%のリン酸と47質量%の臭化水素酸との体積比で2:1の混合液に25℃で2分間浸漬した後に主面の第1フラット部領域11fr(フラット部11fから主面内でフラット部11fを示す直線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅の領域)に形成されるエッチングピットの単位面積当たりの平均の数(エッチングピット平均密度)として顕微鏡を用いて測定する。なお、本実験例を含む各実験例においては、主面における第1または第2フラット部領域11frあるいは第1または第2ノッチ部領域11nrにおける平均転位密度と研削して露出させた中心部の第1フラット部領域11frcまたは中心部の第1ノッチ部領域11nrcにおける平均転位密度は同じである。
得られたInP結晶基板11の主面を鏡面研磨した後、鏡面加工した第1フラット部領域11fr(フラット部11fから主面内でフラット部11fを示す直線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅の領域)の主面全体に亘って200μmピッチで配置された点において、その主面に垂直にビーム径100μmで波長1.3μmの入射光を透過させる。得られた透過光強度と偏光角の関係から試料の複屈折の位相差と主軸方位を算出し、各点の円柱座標系での半径方向と接線方向の伸縮歪差の絶対値を算出し、それらの点における伸縮歪差の絶対値の平均を平均残留歪みとして算出する。
割れ不良率とは、以下の基板製造時およびエピタキシャル層成長時のそれぞれにおいて、全サンプル数に対して割れが発生したサンプルの百分率を示す。
得られたInP結晶基板11を、1次研磨としてコロイダルシリカを含む研磨剤を300cm3/分で滴下し、不織布タイプの研磨布を用いて、上面回転数15rpm、下面回転数35rpm、キャリア公転10rpm、およびキャリア自転5rpmの条件で90分間両面研磨した後、仕上げ研磨としてコロイダルシリカを含まない研磨剤を150cm3/分で滴下し、スウェードタイプの研磨布を用いて、上面公転回転数60rpmおよび下面公転回転数60rpmの条件で15分間片面研磨した時の割れ不良率を算出する。
得られたInP結晶基板11を、上記の1次研磨および仕上げ研磨した後、仕上げ研磨された主面上に、MOCVD(有機金属気相堆積)法により、結晶成長雰囲気温度600℃、結晶成長雰囲気圧力50Torr、およびV/III比(III族元素モル濃度に対するV族元素モル濃度の比をいう、以下同じ)100の条件で、エピタキシャル層として厚さ1μmのInP層を成長させた時の割れ不良率を算出する。
S原子濃度を5.0×1018cm-3とすること以外は、実験例1と同様にしてInP結晶基板を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例2)について、第1フラット部領域の平均転位密度が実施例となる15cm-2〜480cm-2ならびに比較例となる1cm-2および2000cm-2と、第1フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.3×10-6〜4.5×10-5ならびに比較例となる2.2×10-6および2.0×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表3にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表4にまとめる。
S原子濃度を8.0×1018cm-3とすること以外は、実験例1と同様にしてInP結晶基板を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例3)について、第1フラット部領域の平均転位密度が実施例となる12cm-2〜460cm-2ならびに比較例となる3cm-2および1000cm-2と、第1フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.1×10-6〜4.8×10-5ならびに比較例となる1.0×10-6および1.5×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表5にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表6にまとめる。
S原子濃度が2.0×1018cm-3に替えて、Sn原子濃度を1.0×1018cm-3とすること以外は、実験例1と同様にしてInP結晶基板11を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例4)について、第1フラット部領域の平均転位密度が実施例となる500cm-2〜5000cm-2ならびに比較例となる200cm-2および8500cm-2と、第1フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.0×10-6〜4.7×10-5および比較例となる3.0×10-6および1.2×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表7にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表8にまとめる。
Sn原子濃度を3.0×1018cm-3とすること以外は、実験例4と同様にして、InP結晶基板を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例5)について、第1フラット部領域の平均転位密度が実施例となる550cm-2〜4800cm-2ならびに比較例となる100cm-2および12000cm-2と、第1フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.1×10-6〜4.8×10-5ならびに比較例となる2.5×10-6および2.0×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表9にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表10にまとめる。
Sn原子濃度を4.0×1018cm-3とすること以外は、実験例4と同様にして、InP結晶基板を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例6)について、第1フラット部領域の平均転位密度が実施例となる510cm-2〜4700cm-2ならびに比較例となる10cm-2および7500cm-2と、第1フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.5×10-6〜5.0×10-5ならびに比較例となる4.0×10-6および1.5×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表11にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表12にまとめる。
S原子濃度が2.0×1018cm-3に替えて、Fe原子濃度を1.0×1016cm-3とすること以外は、実験例1と同様にしてInP結晶基板11を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例7)について、第1フラット部領域の平均転位密度が実施例となる500cm-2〜5000cm-2ならびに比較例となる200cm-2および8500cm-2と、第1フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.5×10-6〜5.0×10-5および比較例となる2.0×10-6および2.0×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表13にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表14にまとめる。
Fe原子濃度を2.0×1016cm-3とすること以外は、実験例7と同様にして、InP結晶基板を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例8)について、第1フラット部領域の平均転位密度が実施例となる550cm-2〜4500cm-2ならびに比較例となる100cm-2および15000cm-2と、第1フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.0×10-6〜4.9×10-5ならびに比較例となる3.0×10-6および1.0×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表15にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表16にまとめる。
Fe原子濃度を5.0×1016cm-3とすること以外は、実験例7と同様にして、InP結晶基板を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例9)について、第1フラット部領域の平均転位密度が実施例となる510cm-2〜4800cm-2ならびに比較例となる260cm-2および7500cm-2と、第1フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.6×10-6〜4.5×10-5ならびに比較例となる3.5×10-6および1.5×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表17にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表18にまとめる。
図6に示す結晶成長装置を用いて、主面の面方位が(100)でノッチの中心切欠き方向を基板中心から見て[010]方向に外縁から中心へ1.0mm分を90°の開き角度で削り取った形状で加工したノッチ部11nを有する直径6インチ(152.4mm)で厚さ650μmのFe原子濃度が2.0×1016cm-3のInP結晶基板11を作製し、第1ノッチ部領域11nr(ノッチ部11nrから主面内でノッチ部11nを示す曲線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅の領域)における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。具体的には、以下のとおりである。
図6に示すVB法によりInP結晶体10を成長させる。かかる結晶成長において、原料融解および凝固による結晶成長時および成長した結晶の冷却時に、坩堝101の周りに複数の部分体の集合物である断熱材104を配置する。断熱材104は、pBN(熱分解窒化ほう素)で被覆された固体炭素で形成されており、InP結晶体10のノッチ予定部10nの外側に位置する部分体の厚さが大きくInP結晶体10のノッチ予定部10n以外の部分の外側に位置する部分体の厚さが小さい。これにより、得られるInP結晶基板11の平均転位密度および平均残留歪みを所定の範囲に調整できる。結晶成長および冷却されたInP結晶体10を坩堝から取り出す。
取出したInP結晶体10からInP結晶基板11を切り出す。切り出したInP結晶基板11の外縁(外周)を研削および研磨することにより、InP結晶基板11の外縁(外周)の一部に、ノッチの中心切欠き方向を基板中心から見て[010]方向に外縁から中心へ1.0mm分を90度の開き角度で削り取った形状で加工したノッチ部11nを形成する。ノッチ部11nを形成するときのみに、冷却水容器202uから噴射する冷却水202wの量を増大させる。これにより、得られるInP結晶基板11の平均転位密度および平均残留歪みを所定の範囲に調整できる。
直径を8インチ(203.2mm)とすること以外は、実験例10と同様にして、InP結晶基板を作製し、第1フラット部領域における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例9)について、第1ノッチ部領域の平均転位密度が実施例となる520cm-2〜4500cm-2ならびに比較例となる300cm-2および19000cm-2と、第1ノッチ部領域の平均残留歪みが実施例となる5.5×10-6〜5.0×10-5ならびに比較例となる4.0×10-6および1.3×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表21にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表22にまとめる。
InP結晶体のフラット予定部の外側に位置する断熱材の厚さを実験例2の2倍にすること以外は、実験例2と同様にして、InP結晶基板を作製し、第2フラット部領域(フラット部から主面内でフラット部を示す直線に対して垂直方向に1mmの距離までの幅の領域)における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のGInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例12)について、第2フラット部領域の平均転位密度が実施例となる15cm-2〜480cm-2ならびに比較例となる1cm-2および2000cm-2と、第2フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.3×10-6〜4.5×10-5ならびに比較例となる2.2×10-6および2.0×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表23にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表24にまとめる。
InP結晶体のフラット予定部の外側に位置する断熱材の厚さを実験例5の2倍にすること以外は、実験例5と同様にして、InP結晶基板を作製し、第2フラット部領域(フラット部から主面内でフラット部を示す直線に対して垂直方向に1mmの距離までの幅の領域)における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例13)について、第2フラット部領域の平均転位密度が実施例となる550cm-2〜4800cm-2ならびに比較例となる100cm-2および12000cm-2と、第2フラット部領域の平均残留歪みが実施例となる5.1×10-6〜4.8×10-5ならびに比較例となる2.5×10-6および2.0×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表25にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表26にまとめる。
InP結晶体のノッチ予定部の外側に位置する断熱材の厚さを実験例10の2倍にすること以外は、実験例10と同様にして、InP結晶基板を作製し、第2ノッチ部領域(ノッチ部から主面内でノッチ部を示す曲線に対して垂直方向に1mmの距離までの幅の領域)における平均転位密度および平均残留歪みを測定し、InP結晶基板の研磨時および研磨後のInP結晶基板上のエピタキシャル層である厚さ1μmのInP層の成長時における割れ不良率を算出する。本実験例(実験例14)について、第2ノッチ部領域の平均転位密度が実施例となる500cm-2〜4900cm-2ならびに比較例となる250cm-2および22000cm-2と、第2ノッチ部領域の平均残留歪みが実施例となる5.2×10-6〜4.7×10-5ならびに比較例となる2.5×10-6および1.5×10-4との組み合わせにおいて、基板製造時の割れ不良率を表27にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表28にまとめる。
Claims (4)
- 主面の直径が100mm以上205mm以下で厚さが300μm以上800μm以下のリン化インジウム結晶基板であって、
前記リン化インジウム結晶基板の外縁の一部にフラット部およびノッチ部のいずれかを含み、
前記リン化インジウム結晶基板は、2.0×1018cm-3以上8.0×1018cm-3以下の濃度の硫黄原子、1.0×1018cm-3以上4.0×1018cm-3以下の濃度のスズ原子、および5.0×1015cm-3以上1.0×1017cm-3以下の濃度の鉄原子のいずれかを含み、
前記フラット部から前記主面内で前記フラット部を示す直線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅の第1フラット部領域および前記ノッチ部から前記主面内で前記ノッチ部を示す曲線に対して垂直方向に2mmの距離までの幅の第1ノッチ部領域のいずれかにおいて、平均残留歪みが5×10-6以上5×10-5以下である、リン化インジウム結晶基板。 - 前記第1フラット部領域および前記第1ノッチ部領域のいずれかにおいて、
前記リン化インジウム結晶基板が前記硫黄原子を含む場合は、平均転位密度が10cm -2 以上500cm -2 以下であり、
前記リン化インジウム結晶基板が前記スズ原子および前記鉄原子のいずれかを含む場合は、平均転位密度が500cm -2 以上5000cm -2 以下である、請求項1に記載のリン化インジウム結晶基板。 - 主面の直径が100mm以上205mm以下で厚さが300μm以上800μm以下のリン化インジウム結晶基板であって、
前記リン化インジウム結晶基板の外縁の一部にフラット部およびノッチ部のいずれかを含み、
前記リン化インジウム結晶基板は、2.0×1018cm-3以上8.0×1018cm-3以下の濃度の硫黄原子、1.0×1018cm-3以上4.0×1018cm-3以下の濃度のスズ原子、および5.0×1015cm-3以上1.0×1017cm-3以下の濃度の鉄原子のいずれかを含み、
前記フラット部から前記主面内で前記フラット部を示す直線に対して垂直方向に1mmの距離までの幅の第2フラット部領域および前記ノッチ部から前記主面内で前記ノッチ部を示す曲線に対して垂直方向に1mmの距離までの幅の第2ノッチ部領域のいずれかにおいて、平均残留歪みが5×10-6以上5×10-5以下である、リン化インジウム結晶基板。 - 前記第2フラット部領域および前記第2ノッチ部領域のいずれかにおいて、
前記リン化インジウム結晶基板が前記硫黄原子を含む場合は、平均転位密度が10cm -2 以上500cm -2 以下であり、
前記リン化インジウム結晶基板が前記スズ原子および前記鉄原子のいずれかを含む場合は、平均転位密度が500cm -2 以上5000cm -2 以下である、請求項3に記載のリン化インジウム結晶基板。
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