JP7217715B2 - 化合物半導体基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
1)原子比で表した一般式がCd(1-x)ZnxTe(0≦x<0.20)の化合物半導体単結晶基板であって、700Vのバイアス印加時の抵抗率が1.0×1011Ωcm以上であり、前記基板面内における4mm角の抵抗率相対変動係数が50%以下であり、前記基板が円形状であり、前記円形基板の直径が125mm以上であることを特徴とする化合物半導体単結晶基板、
2)前記基板が、放射線検出用途に使用されるものであることを特徴とする前記1)に記載の化合物半導体単結晶基板。
本発明では、まずVGF法によりCdZnTe単結晶インゴットの成長を行った。図3に本発明で用いた結晶成長炉の概略を示す。原料融液を保持し、それが固化することによって内部で結晶が成長するpBN製のルツボは、密封された石英製のアンプルの結晶成長部の内部に配置されている。このアンプルのルツボ下方には、前記結晶成長部の中心軸から延長して、蒸気圧制御用のCdを独立して保持するためのリザーバ部が設けられている。アンプルの結晶成長部の周囲には、独立して制御可能な複数のヒータからなる多段式加熱装置がアンプルを包囲するように設けられ、これによって結晶成長部において軸方向の温度勾配の設定と制御が可能となっている。また、リザーバ部も、結晶成長部とは独立して温度制御が可能なように、リザーバ部用の加熱装置が設けられている。リザーバ部用の加熱装置の設定と制御により、結晶成長時の雰囲気Cd蒸気圧の制御を行うことが可能である。
実施例1と同様にCdZnTe単結晶インゴットの作製を行い、実施例1と同じ部位から直径125mmの円形ウエハ状CdZnTe単結晶基板の形成を行って、これに対して275℃の温度で25時間、ウエハアニール処理を行い、室温まで基板を冷却した。ウエハの載置条件と雰囲気は実施例1と同じである。さらに、アニール処理後の円形ウエハ状CdZnTe単結晶基板について、実施例1と同様にPt電極の形成と基板分割、抽出を行い、抵抗率特性の評価を行った。この実施例における700V印加時の抵抗率は、測定した全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板のうち最も低いものでも1.3×1011Ωcmであり、全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板でリーク電流の発生は認められなかった。また、この実施例から評価した円形ウエハ状基板全体の4mm角の抵抗率の相対変動係数は41%であった。さらに、20mm×20mmの正方形状基板の4mm角の抵抗率の相対変動係数は、4枚の20mm×20mmの正方形状基板のうちで最も大きいものでも47%であった。
実施例1と同様にCdZnTe単結晶インゴットの作製を行い、実施例1と同じ部位から直径125mmの円形ウエハ状CdZnTe単結晶基板の形成を行って、これに対して325℃の温度で10時間のウエハアニール処理を行い、室温まで基板を冷却した。ウエハの載置条件と雰囲気は実施例1と同じである。さらに、アニール処理後の円形ウエハ状CdZnTe単結晶基板について、実施例1と同様にPt電極の形成と基板分割、抽出を行い、抵抗率特性の評価を行った。この実施例における700V印加時の抵抗率は、測定した全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板のうち最も低いものでも1.9×1011Ωcmであり、全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板でリーク電流の発生は認められなかった。また、この実施例から評価した円形ウエハ状基板全体の4mm角の抵抗率の相対変動係数は39%であった。さらに、20mm×20mmの正方形状基板の4mm角の抵抗率の相対変動係数は、4枚の20mm×20mmの正方形状基板のうち最も大きいもので45%であった。
実施例1と同様にCdZnTe単結晶インゴットの作製を行い、実施例1と同じ部位から直径125mmの円形ウエハ状CdZnTe単結晶基板の形成を行って、これに対してウエハアニールを行うことなく、Pt電極を形成し、実施例1と同様に基板分割、抽出を行い、抵抗率特性の評価を行った。この実施例における700V印加時の抵抗率は、測定した全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板のうち最も高いものでも5.9×1010Ωcmであり、全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板でリーク電流の発生が認められた。また、この実施例から評価した円形ウエハ状基板全体の4mm角の抵抗率の相対変動係数は106%であった。さらに、20mm×20mmの正方形状基板の4mm角の抵抗率の相対変動係数は、4枚の20mm×20mmの正方形状基板のうち最も小さいもので95%であった。
実施例1と同様にしてCdZnTe単結晶インゴットの作製を行い実施例1と同じ部位から直径125mmの円形ウエハ状CdZnTe単結晶基板の形成を行って、これに対して窒素雰囲気下で250℃の温度で48時間のウエハアニール処理を行い、室温まで基板を冷却した。ウエハの載置条件と雰囲気は実施例1と同じである。さらに、アニール処理後のウエハ状CdZnTe単結晶基板について、実施例1と同様にPt電極の形成と基板分割、抽出を行い、抵抗率特性の評価を行った。この実施例における700V印加時の抵抗率は、測定した全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板のうち最も高いものでも3.4×1010Ωcmであり、全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板でリーク電流の発生が認められた。また、この実施例から評価した円形ウエハ状基板全体の4mm角の抵抗率の相対変動係数は57%であった。さらに、20mm×20mmの正方形状基板の4mm角の抵抗率の相対変動係数は、4枚の20mm×20mmの正方形状基板のうち最も小さいもので59%であった。
実施例1と同様にしてCdZnTe単結晶インゴットの作製を行い、実施例1と同じ部位から直径125mmの円形ウエハ状CdZnTe単結晶基板の形成を行って、これに対して、窒素雰囲気下で400℃の温度で18時間のウエハアニール処理を行い、室温まで基板を冷却した。ウエハの載置条件と雰囲気は実施例1と同じである。さらに、アニール処理後のウエハ状CdZnTe単結晶基板について、実施例1と同様にPt電極の形成と基板分割、抽出を行い、抵抗率特性の評価を行った。この実施例における700V印加時の抵抗率は、測定した全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板のうち最も高いものでも6.6×1010Ωcmであり、全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板でリーク電流の発生が認められた。また、この実施例から評価した円形ウエハ状基板全体の4mm角の抵抗率の相対変動係数は111%であった。さらに、20mm×20mmの正方形状基板の4mm角の抵抗率の相対変動係数は、4枚の20mm×20mmの正方形状基板のうち最も小さいもので71%であった。
実施例1と同様にしてCdZnTe単結晶インゴットの作製を行い、ルツボから成長した単結晶インゴットを取り出し、インゴットの上端部と下端部を切断し、外周の円筒研削まで行い、ウエハにスライシングすることなく、アニールの前処理として、水洗、脱脂、臭素(1vol%)-メタノール溶液で表面をエッチングし、さらに、水洗してインゴットに付着した不純物を除去した。このインゴットに対して、窒素雰囲気下で340℃の温度で48時間のインゴットアニール処理を行い、室温までインゴットを冷却した。その後、実施例1と同じ部位から直径125mmの円形ウエハ状CdZnTe単結晶基板の形成を行って、実施例1と同様にPt電極の形成と基板分割、抽出を行い、抵抗率特性の評価を行った。この実施例における700V印加時の抵抗率は、測定した全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板のうち最も高いものでも3.3×1010Ωcmであり、全ての4mm×4mmの正方形状のPt電極付基板でリーク電流の発生が認められた。また、この実施例から評価した円形ウエハ状基板全体の4mm角の抵抗率の相対変動係数は88%であった。さらに、20mm×20mmの正方形状基板の4mm角の抵抗率の相対変動係数は、4枚の20mm×20mmの正方形状基板のうち最も小さいもので86%であった。
303 蒸気圧調整用Cd
304 結晶成長チャンバ
501 サンプル
502 石英ボート
503 石英アンプル
504 ヒータ
505 熱電対
506 バブリング用水
507 N2ガス
Claims (2)
- 原子比で表した一般式がCd(1-x)ZnxTe(0≦x<0.20)の化合物半導体単結晶基板であって、700Vのバイアス印加時の抵抗率が1.0×1011Ωcm以上であり、
前記基板面内における4mm角の抵抗率相対変動係数が50%以下であり、
前記基板が円形状であり、前記円形基板の直径が125mm以上であることを特徴とする化合物半導体単結晶基板。 - 前記基板が、放射線検出用途に使用されるものであることを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体単結晶基板。
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