JPWO2019163082A1 - リン化インジウム結晶基板 - Google Patents

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Abstract

リン化インジウム結晶基板は、直径が１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下で厚さが３００μｍ以上８００μｍ以下で、フラット部およびノッチ部のいずれかを含み、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかにおいて、硫黄原子濃度が２．０×１０18ｃｍ-3以上８．０×１０18ｃｍ-3以下の場合は平均転位密度が１０ｃｍ-2以上５００ｃｍ-2以下であり、スズ原子濃度が１．０×１０18ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下または鉄原子濃度が５．０×１０15ｃｍ-3以上１．０×１０17ｃｍ-3以下の場合は平均転位密度が５００ｃｍ-2以上５０００ｃｍ-2以下である。

Description

本発明は、リン化インジウム結晶基板に関する。
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）は、ＶＧＦ（垂直温度傾斜凝固）法による高品質のリン化インジウムの成長方法を開示する。また、特開２００８−２３９４８０号公報（特許文献１）は、ヒ化ガリウムからなる半導体結晶であって、直径が６インチ以上であり、平均転位密度が１×１０4ｃｍ-2以下である半導体結晶（ＧａＡｓ結晶など）を開示し、好ましくはさらに光弾性法で測定した平均残留歪みが１×１０-5以下である半導体結晶を開示する。さらに、M．Yamada，"High-sensitivity computer-controlled infrared polariscope"，Review of Scientific Instruments，Vol．64，No．7，July 1993，pp．1815-1821（非特許文献２）は、コンピュータ制御された高感度赤外偏光器を用いて、ＬＥＣ法により成長させた市販の半絶縁性ヒ化ガリウム（１１１）ウエハの残留歪みにより生じる小さな位相差および主軸の複屈折を測定する方法を開示する。
特開２００８−２３９４８０号公報
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 M．Yamada，"High-sensitivity computer-controlled infrared polariscope"，Review of Scientific Instruments，Vol．64，No．7，July 1993，pp．1815-1821
本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板は、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。上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む。上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む。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上部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、上記リン化インジウム結晶基板が上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、上記リン化インジウム結晶基板が上記スズ原子および上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。
本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板は、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。上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む。上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む。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上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。
本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板は、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。上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む。上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む。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上部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、上記リン化インジウム結晶基板が上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、上記リン化インジウム結晶基板が上記スズ原子および上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。
本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板は、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。上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む。上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む。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上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。
図１Ａは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板において、フラット部が形成される外縁の一部の場所の一例を示す概略平面図である。 図１Ｂは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板において、フラット部ならびに第１および第２フラット部領域の一例を示す概略拡大平面図である。 図２Ａは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板において、ノッチ部が形成される外縁の一部の場所の一例を示す概略平面図である。 図２Ｂは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板において、ノッチ部ならびに第１および第２ノッチ部領域を示す概略拡大平面図である。 図３Ａは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の平均転位密度の測定部分の一例を示す概略拡大断面図である。 図３Ｂは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の平均転位密度の測定部分の別の一例を示す概略拡大断面図である。 図４は、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の平均残留歪みの測定部分の一例を示す概略拡大断面図である。 図５Ａは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の製造方法の一例を示す製造装置内部の垂直方向の概略断面図である。 図５Ｂは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の製造方法の一例を示す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６Ａは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の製造方法の別の一例を示す製造装置内部の垂直方向の概略断面図である。 図６Ｂは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の製造方法の別の一例を示す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７Ａは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の製造方法のまた別の一例を示す製造装置内部の垂直方向の概略断面図である。 図７Ｂは、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の製造方法のまた別の一例を示す坩堝の内部の水平方向の概略断面図である。 図８は、本発明の一態様にかかるリン化インジウム結晶基板の製造方法のさらに別の一例を示す概略平面図である。
［本開示が解決しようとする課題］
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。
ここで、"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）においては、リン化インジウムの結晶の全体における転位密度の平均および分布が検討されているが、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ける平均転位密度または平均残留歪みについては検討されていない。
ここで、上記の特開２００８−２３９４８０号公報（特許文献１）、"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）、およびM．Yamada，"High-sensitivity computer-controlled infrared polariscope"，Review of Scientific Instruments，Vol．64，No．7，July 1993，pp．1815-1821（非特許文献２）においては、ヒ化ガリウムの結晶またはウエハ全体における平均転位密度または平均残留歪みを規定しているが、リン化インジウム結晶基板の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ける平均転位密度または平均残留歪みについては検討されていない。
そこで、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することを目的とする。
［本開示の効果］
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。
［本発明の実施形態の説明］
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。
［１］本発明の一態様にかかるＩｎＰ（リン化インジウム）結晶基板は、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。上記ＩｎＰ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む。上記ＩｎＰ結晶基板は、２．０×１０18ｃｍ-3以上８．０×１０18ｃｍ-3以下の濃度のＳ（硫黄）原子、１．０×１０18ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下の濃度のＳｎ（スズ）原子、および５．０×１０15ｃｍ-3以上１．０×１０17ｃｍ-3以下の濃度のＦｅ（鉄）原子のいずれかを含む。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上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、上記ＩｎＰ結晶基板が上記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、上記ＩｎＰ結晶基板が上記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。本態様のＩｎＰ結晶基板は、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域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。
［２］本発明の一態様にかかるＩｎＰ結晶基板は、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。上記ＩｎＰ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む。上記ＩｎＰ結晶基板は、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。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上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。本態様のＩｎＰ結晶基板は、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域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。
［３］本発明の一態様にかかるＩｎＰ結晶基板は、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。上記ＩｎＰ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む。上記ＩｎＰ結晶基板は、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。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上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、上記ＩｎＰ結晶基板が上記Ｓ原子を含む場合は、平均転位密度を１０ｃｍ-2以上５００ｃｍ-2以下としかつ平均残留歪みを５×１０-6以上５×１０-5以下とすることができ、上記ＩｎＰ結晶基板が上記Ｓｎ原子および上記Ｆｅ原子のいずれかを含む場合は、平均転位密度を５００ｃｍ-2以上５０００ｃｍ-2以下としかつ平均残留歪みを５×１０-6以上５×１０-5以下とすることができる。本態様のＩｎＰ結晶基板は、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域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。
［４］本発明の一態様にかかるＩｎＰ結晶基板は、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。上記ＩｎＰ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む。上記ＩｎＰ結晶基板は、２．０×１０18ｃｍ-3以上８．０×１０18ｃｍ-3以下の濃度のＳ（硫黄）原子、１．０×１０18ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下の濃度のＳｎ（スズ）原子、および５．０×１０15ｃｍ-3以上１．０×１０17ｃｍ-3以下の濃度のＦｅ（鉄）原子のいずれかを含む。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上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、上記ＩｎＰ結晶基板が上記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、上記ＩｎＰ結晶基板が上記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。本態様のＩｎＰ結晶基板は、第２フラット部領域および第２ノッチ部領域のいずれかにおける平均転位密度が所定の範囲内にあり、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかにおいてその外周部近傍に位置する一部領域の平均転位密度を一定範囲内に制御できるため、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。
［５］本発明の一態様にかかるＩｎＰ結晶基板は、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。上記ＩｎＰ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む。上記ＩｎＰ結晶基板は、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。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上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。本態様のＩｎＰ結晶基板は、第２フラット部領域および第２ノッチ部領域のいずれかにおける平均残留歪みが所定の範囲内にあり、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかにおいてその外周部近傍に位置する一部領域の平均残留歪みを一定範囲内に制御できるため、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。
［６］本発明の一態様にかかるＩｎＰ結晶基板は、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。上記ＩｎＰ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む。上記ＩｎＰ結晶基板は、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。上記フラット部から上記主面内で上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上記ノッチ部から上記主面内で上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、上記ＩｎＰ結晶基板が上記Ｓ原子を含む場合は、平均転位密度を１０ｃｍ-2以上５００ｃｍ-2以下としかつ平均残留歪みを５×１０-6以上５×１０-5以下とすることができ、上記ＩｎＰ結晶基板が上記Ｓｎ原子および上記Ｆｅ原子のいずれかを含む場合は、平均転位密度を５００ｃｍ-2以上５０００ｃｍ-2以下としかつ平均残留歪みを５×１０-6以上５×１０-5以下とすることができる。本態様のＩｎＰ結晶基板は、第２フラット部領域および第２ノッチ部領域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。
［本発明の実施形態の詳細］
＜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２Ａは、ノッチ部１１ｎ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２Ｂは、ノッチ部１１ｎならびに第１および第２ノッチ部領域１１ｎｒを示す概略拡大平面図である。ノッチ部１１ｎとは、結晶体および結晶基板の結晶方位の判別および整列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切欠き部分をいう。ノッチ部付のＩｎＰ結晶基板１１において、ノッチ部１１ｎは、１以上形成され、通常は１つ形成される。ＩｎＰ結晶基板１１において、主面の面方位、ノッチ形状、およびノッチの中心切欠き方向は、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）、ノッチ形状は外縁から中心へ０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下分を８５°以上９５°以下の開き角で削り取った形状、ノッチの中心切欠き方向は中心からみて［０１０］方向と定められる。
（実施形態Ｉ−１）
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。
なお、本実施形態のＩｎＰ結晶基板において、上記の「主面内でノッチ部を示す曲線に対して垂直」とは、主面内でノッチ部を示す曲線上の各々の点における接線に対して垂直であることを意味する。ここで、「曲線」とは、少なくとも一部が直線でない線を意味し、一部に直線を含んでいてもよい。また、割れ不良率は、ＩｎＰ結晶基板の直径、含まれる原子の種類（Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子）または濃度、あるいは基板製造時またはエピタキシャル層成長時の差異により変動するものであり、割れ不良率が低いとは、ＩｎＰ結晶基板の直径、含まれる原子の種類（Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子）および濃度、ならびに基板製造時またはエピタキシャル層成長時が同じ範囲内において相対的に割れ不良率が低いことを意味する。
本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１は、直径が１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下で厚さが３００μｍ以上８００μｍ以下である。ＩｎＰｓ結晶基板１１の直径は、大口径のＩｎＰ結晶基板１１においても上記割れ不良率を低減する観点から、１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下である。ＩｎＰ結晶基板１１の厚さは、上記割れ不良率を低減する観点から、３００μｍ以上８００μｍ以下である。
本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１は、その外縁の一部にフラット部１１ｆ（図１Ａおよび図１Ｂ）およびノッチ部１１ｎ（図２Ａおよび図２Ｂ）のいずれかを含む。ＩｎＰ結晶基板１１のフラット部１１ｆおよびその近傍あるいはノッチ部１１ｎおよびその近傍においても割れを抑制することにより、上記割れ不良率を低減することができる。
本実施形態の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、含まれるＳ原子、Ｓｎ原子およびＦｅ原子の濃度によって平均転位密度が変動するため、Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子の所定の濃度において第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかの平均転位密度を所定の範囲に調整することにより、上記割れ不良率を低減することができる。ここで、ＩｎＰ結晶基板１１は、含まれるＳ原子の濃度の増大とともにＮ型導電性が付与される。ＩｎＰ結晶基板１１は、含まれるＳｎ原子の濃度の増大とともにＮ型導電性が付与される。ＩｎＰ結晶基板１１は、含まれるＦｅ原子の濃度の増大とともに半絶縁性が付与され、Ｆｅ原子の濃度が５．０×１０15ｃｍ-3以上１．０×１０17ｃｍ-3以下においては、１．０×１０6Ω・ｃｍ以上１．０×１０9Ω・ｃｍ以下程度の抵抗率を有する。
本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１は、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を低減する観点から、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が上記濃度の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が上記濃度のＳｎ原子および上記濃度の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において、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をさらに低減する観点から、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１ｍｍの距離までの幅ＷＲの第２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１ｍｍの距離までの幅ＷＲの第２ノッチ部領域１１ｎｒのいずれかにおいて、ＩｎＰ結晶基板１１が上記濃度のＳ原子を含む場合は、平均転位密度が１０ｃｍ-2以上５００ｃｍ-2以下であることが好ましく、ＩｎＰ結晶基板１１が上記濃度のＳｎ原子および上記濃度の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以下であることが好ましい。
第２フラット部領域および第２ノッチ部領域は、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のそれぞれのフラット部１１ｆおよびノッチ部１１ｎのそれぞれに近い部分領域である。第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のそれぞれの外周部側の一部である第２フラット部領域および第２ノッチ部領域の平均転位密度は、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域の平均転位密度に比べてそれぞれ高くなる可能性がある。また、割れの起点は外周部のため、第２フラット部領域の平均転位密度の値が、割れ不良率により影響する。したがって、高い平均転位密度となる可能性がある第２フラット部領域および第２ノッチ部領域においても、平均転位密度が上記の範囲内にあるＩｎＰ結晶基板は、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減する。
図３Ａおよび図３Ｂは、本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１の平均転位密度の測定部分の例を示す概略拡大断面図である。図３Ａを参照して、ＩｎＰ結晶基板１１の平均転位密度は、ＩｎＰ結晶基板１１を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の主面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。しかしながら、第１または第２フラット部領域１１ｆｒにおけるフラット部の面取り部分あるいは第１または第２ノッチ部領域１１ｎｒにおけるノッチ部の面取り部分では、上記エッチングピットが見えない場合がある。この場合は、図３Ｂを参照して、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の主面を基板の中心部まで研削して露出した中心部の第１または第２フラット部領域１１ｆｒｃあるいは中心部の第１または第２ノッチ部領域１１ｎｒｃを、上記と同様の条件処理することにより形成されるエッチングピット平均密度を測定する。
また、フラット部１１ｆの長さＬＲについては、特に制限はないが、視による視認性および機械による認識性を高めるとともにとチップを取る領域を確保する観点から、ＯＦ長さは２８ｍｍ以上６５ｍｍ以下およびＩＦ長さは１３ｍｍ以上４５ｍｍ以下が好ましい。ここで、直径が４インチのＩｎＰ結晶基板においては、ＯＦ長さは２８ｍｍ以上３８ｍｍ以下およびＩＦ長さは１３ｍｍ以上２３ｍｍ以下がより好ましい。直径が６インチのＩｎＰ結晶基板においては、ＯＦ長さは４３ｍｍ以上５３ｍｍ以下およびＩＦ長さは２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下がより好ましい。直径が８インチのＩｎＰ結晶基板においては、ＯＦ長さは５２ｍｍ以上６３ｍｍ以下およびＩＦ長さは３２ｍｍ以上４３ｍｍ以下がより好ましい。
また、ノッチ部１１ｎについては、目視による視認性および機械による認識性を高めるとともにとチップを取る領域を確保する観点から、ノッチ形状は外縁から中心へ０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分を８５°以上９５°以下の開き角で削り取った形状が好ましく、外縁から中心へ１．００ｍｍ以上１．２５ｍｍの部分を８９°以上９５°以下の開き角で削り取った形状がより好ましく、ノッチの中心切欠き方向は中心からみて［０１０］方向が好ましい。
（実施形態Ｉ−２）
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。
なお、本実施形態のＩｎＰ結晶基板において、上記の「主面内でノッチ部を示す曲線に対して垂直」とは、主面内でノッチ部を示す曲線上の各々の点における接線に対して垂直であることを意味する。ここで、「曲線」とは、少なくとも一部が直線でない線を意味し、一部に直線を含んでいてもよい。また、割れ不良率は、ＩｎＰ結晶基板の直径、含まれる原子の種類（Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子）または濃度、あるいは基板製造時またはエピタキシャル層成長時の差異により変動するものであり、割れ不良率が低いとは、ＩｎＰ結晶基板の直径、含まれる原子の種類（Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子）および濃度、ならびに基板製造時またはエピタキシャル層成長時が同じ範囲内において相対的に割れ不良率が低いことを意味する。
本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１における１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下の直径、３００μｍ以上８００μｍ以下の厚さ、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原子については、実施形態Ｉ−１のＩｎＰ結晶基板１１における１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下の直径、３００μｍ以上８００μｍ以下の厚さ、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原子とそれぞれ同じであるため、ここでは繰り返さない。ＩｎＰ結晶基板１１は、含まれるＳ原子、Ｓｎ原子およびＦｅ原子の濃度によって第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかの平均残留歪みが変動するため、Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子の所定の濃度において第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかの平均残留歪みを所定の範囲に調整することにより、上記割れ不良率を低減することができる。
本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１は、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を低減する観点から、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において、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をさらに低減する観点から、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１ｍｍの距離までの幅ＷＲの第２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１ｍｍの距離までの幅ＷＲの第２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以下であることが好ましい。
第２フラット部領域および第２ノッチ部領域は、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のそれぞれのフラット部１１ｆおよびノッチ部１１ｎのそれぞれに近い部分領域である。第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のそれぞれの外周側の一部である第２フラット部領域および第２ノッチ部領域の平均残留歪みは、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域の平均残留歪みに比べてそれぞれ高くなる可能性がある。また、割れの起点は外周部のため、第２フラット部領域の平均残留歪みの値が、割れ不良率により影響する。したがって、高い平均残留歪みとなる可能性がある第２フラット部領域および第２ノッチ部領域においても、平均残留歪みが上記の範囲内にあるＩｎＰ結晶基板は、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減する。
図４は、本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１の平均残留歪みの測定部分の例を示す概略拡大断面図である。図４を参照して、ＩｎＰ結晶基板１１の平均残留歪みは、鏡面加工した第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の主面全体に亘って均等に所定のピッチで広がる所定の大きさの特定領域において、その主面に垂直に波長１．３μｍの偏光ＰＬを透過させる。このとき、試料前後に配置した偏光子と検光子を同期回転させ得られた透過光強度を偏光角φの関数として収集する。偏光角φと透過光強度より複屈折の位相差と主軸方位を求め面内歪成分を求めることができる。ここでは各点の円柱座標系の半径方向と接線方向の伸縮歪差の絶対値を平均し、平均残留歪みとして算出している。
また、本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１におけるフラット部１１ｆの長さＬＲ（ＯＦ長さおよびＩＦ長さ）ならびにノッチ部１１ｎのノッチ形状および中心切欠き方向は、実施形態Ｉ−１のＩｎＰ結晶基板１１のフラット部１１ｆの長さＬＲ（ＯＦ長さおよびＩＦ長さ）ならびにノッチ部１１ｎのノッチ形状および中心切欠き方向とそれぞれ同じであるため、ここでは、繰り返さない。
（実施形態Ｉ−３）
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。
なお、本実施形態のＩｎＰ結晶基板において、上記の「主面内でノッチ部を示す曲線に対して垂直」とは、主面内でノッチ部を示す曲線上の各々の点における接線に対して垂直であることを意味する。ここで、「曲線」とは、少なくとも一部が直線でない線を意味し、一部に直線を含んでいてもよい。また、割れ不良率は、ＩｎＰ結晶基板の直径、含まれる原子の種類（Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子）または濃度、あるいは基板製造時またはエピタキシャル層成長時の差異により変動するものであり、割れ不良率がさらに低いとは、ＩｎＰ結晶基板の直径、含まれる原子の種類（Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子）および濃度、ならびに基板製造時またはエピタキシャル層成長時が同じ範囲内において相対的に割れ不良率がさらに低いことを意味する。
本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１における１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下の直径、３００μｍ以上８００μｍ以下の厚さ、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原子については、実施形態Ｉ−１および実施形態Ｉ−２のＩｎＰ結晶基板１１における１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下の直径、３００μｍ以上８００μｍ以下の厚さ、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原子とそれぞれ同じであるため、ここでは繰り返さない。ＩｎＰ結晶基板１１は、含まれるＳ原子、Ｓｎ原子およびＦｅ原子の濃度によって第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかの平均転位密度および平均残留歪みが変動するため、Ｓ原子、Ｓｎ原子またはＦｅ原子の所定の濃度において第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれか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により、上記割れ不良率を低減することができる。
本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１は、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を低減する観点から、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。ここで、ＩｎＰ結晶基板１１の平均転位密度は実施形態Ｉ−１と同様にして測定し、ＩｎＰ結晶基板１１の平均残留歪みは実施形態Ｉ−２と同様にして測定する。
本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１において、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をさらに低減する観点から、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１ｍｍの距離までの幅ＷＲの第２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１ｍｍの距離までの幅ＷＲの第２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以下であることがより好ましく、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以下であることがより好ましい。
第２フラット部領域および第２ノッチ部領域は、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のそれぞれのフラット部１１ｆおよびノッチ部１１ｎのそれぞれに近い部分領域である。第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のそれぞれの外周側の一部である第２フラット部領域および第２ノッチ部領域の平均転位密度および平均残留歪みは、第１フラット部領域および第１ノッチ部領域の平均転位密度および平均残留歪みに比べてそれぞれ高くなる可能性がある。また、割れの起点は外周部のため、第２フラット部領域の平均転位密度および平均残留歪みの値が、割れ不良率により影響する。したがって、高い平均転位密度および高い平均残留歪みとなる可能性がある第２フラット部領域および第２ノッチ部領域においても、平均転位密度および平均残留歪みが上記の範囲内にあるＩｎＰ結晶基板は、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減する。
また、本実施形態のＩｎＰ結晶基板１１におけるフラット部１１ｆの長さＬＲ（ＯＦ長さおよびＩＦ長さ）およびノッチ部１１ｎの切欠き部分の大きさは、実施形態Ｉ−１および実施形態Ｉ−２のＩｎＰ結晶基板１１のフラット部１１ｆの長さＬＲ（ＯＦ長さおよびＩＦ長さ）およびノッチ部１１ｎの切欠き部分の大きさとそれぞれ同じであるため、ここでは、繰り返さない。
＜ＩｎＰ結晶基板の製造方法＞
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、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂおよび図８を参照して、ＩｎＰ結晶基板１１の一般的な製造方法は、圧力容器１０５内に配置される坩堝１０１、坩堝台座１０２、およびヒータ１０３などを含む結晶成長装置１００を用いて、ＶＢ（垂直ブリッヂマン）法、ＶＧＦ（垂直温度傾斜凝固）法などの垂直ボート法により、結晶成長させるものである。まず、坩堝１０１内にＩｎＰ種結晶１０ｓおよびＩｎＰ原料９を配置する。次に、ヒータ１０３の温度調節および坩堝１０１の垂直方向の移動により、ＩｎＰ原料９を溶解させ、溶解したＩｎＰ原料９をそのＩｎＰ種結晶１０ｓ側から凝固させることによりＩｎＰ結晶体１０を成長させる（図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａおよび図６Ｂ）。次に、ＩｎＰ結晶体１０を冷却する。次に、冷却したＩｎＰ結晶体１０を坩堝１０１から取り出す。次に、取り出したＩｎＰ結晶体１０からＩｎＰ結晶基板１１を切り出す（図７Ａおよび図７Ｂ）。次に、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（図８）。外縁（外周）の一部にフラット部１１ｆおよびノッチ部１１ｎのいずれかが形成されたＩｎＰ結晶基板１１の主面を鏡面研磨する。
（実施形態ＩＩ−１）
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。
断熱材１０４の配置形態は、特に制限はないが、上記の観点から、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（すなわち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）の外縁（外周）の外側には断熱材１０４の断熱性が高い部分を配置することが好ましい。たとえば、断熱材１０４におけるＩｎＰ結晶体１０のフラット予定部１０ｆおよびノッチ予定部１０ｎのいずれかの外縁（外周）の外側の部分は、それ以外の部分に比べて、より厚さが大きいか、より断熱性が高い材料であるか、が好ましい。
断熱材１０４は、図５Ａおよび図５Ｂに示すような一体物であってもよく、図６Ａおよび図６Ｂに示すような複数の部分体の集合物であってもよい。断熱材１０４が一体物の場合は、断熱材１０４におけるＩｎＰ結晶体１０のフラット予定部１０ｆおよびノッチ予定部１０ｎのいずれかの外縁（外周）の外側に位置する部分は、それ以外の部分に比べて、より厚さが大きい（図５Ａおよび図５Ｂ）か、より断熱性が高い材料とすることが好ましい。断熱材１０４が複数の部分体の集合物である場合は、断熱材１０４におけるＩｎＰ結晶体１０のフラット予定部１０ｆおよびノッチ予定部１０ｎのいずれかの外縁（外周）の外側に位置する部分体が、それ以外の部分体に比べて、より厚さが大きい（図６Ａおよび図６Ｂ）か、より断熱性が高い材料とすることが好ましい。
断熱材１０４の材料は、断熱効果を有するものであれば特に制限はないが、炭素材料、セラミックス、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、石英、および内部にＩｎＰ（リン化インジウム）を充填した筒型容器などが好ましい。
（実施形態ＩＩ−２）
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。
（実施形態ＩＩ−３）
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。
ここで、切り出したＩｎＰ結晶基板１１の外縁（外周）を研削および／または研磨する方法には、とくに制限はなく、たとえば、図８に示すような回転砥石２０１を用いることができる。また、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する方法には、特に制限はなく、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の量を増大させる方法、および／または、冷却水２０２ｗの水温を低下させる方法などが可能である。
上記の実施形態ＩＩ−１〜実施形態ＩＩ−３のＩｎＰ結晶基板１１の製造方法において、実施形態ＩＩ−１のＩｎＰ結晶基板１１の製造方法と実施形態ＩＩ−３のＩｎＰ結晶基板１１の製造方法とを組み合わせることにより、または、実施形態ＩＩ−２のＩｎＰ結晶基板１１の製造方法と実施形態ＩＩ−３のＩｎＰ結晶基板１１の製造方法とを組み合わせることにより、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より抑制して、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より低減して、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。
（実験例１）
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。
１．ＩｎＰ結晶体の成長
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。
２．ＩｎＰ結晶基板の作製
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。
３．平均転位密度の評価
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。
４．平均残留歪みの評価
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。
５．割れ不良率の評価
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。
（１）基板製造時
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。
（２）エピタキシャル層成長時
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。
本実験例（実験例１）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１０ｃｍ-2〜５００ｃｍ-2ならびに比較例となる２ｃｍ-2および１５００ｃｍ-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５．０×１０-6〜５．０×１０-5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１にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表２にまとめる。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例２）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例３）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例４）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例５）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例６）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例７）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例８）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例９）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例１０）
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。
１．ＩｎＰ結晶体の成長
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。
２．ＩｎＰ結晶基板の作製
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。
得られたＩｎＰ結晶基板１１について、実験例１と同様にして、平均転位密度、平均残留歪み、および割れ不良率の評価を行なう。本実験例（実験例１０）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５００ｃｍ-2〜４９００ｃｍ-2ならびに比較例となる２５０ｃｍ-2および２２０００ｃｍ-2と、第１ノッチ部領域の平均残留歪みが実施例となる５．２×１０-6〜４．７×１０-5および比較例となる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１９にまとめ、エピタキシャル層成長時の割れ不良率を表２０にまとめる。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例１１）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
実験例１〜実験例１１に示すように、直径が１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下で厚さが３００μｍ以上８００μｍ以下で、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ＩｎＰ結晶基板において、Ｓ原子の濃度が２．０×１０18ｃｍ-3以上８．０×１０18ｃｍ-3以下の場合は第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかにおいて平均転位密度が１０ｃｍ-2以上５００ｃｍ-2以下または平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下のとき、Ｓｎ原子の濃度が１．０×１０18ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下またはＦｅ原子の濃度が５．０×１０15ｃｍ-3以上１．０×１０17ｃｍ-3以下の場合は第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかにおいて平均転位密度が５００ｃｍ-2以上５０００ｃｍ-2以下または平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下のとき、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くなることが分かる。
さらに、上記ＩｎＰ結晶基板において、Ｓ原子の濃度が２．０×１０18ｃｍ-3以上８．０×１０18ｃｍ-3以下の場合は第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかにおいて平均転位密度が１０ｃｍ-2以上５００ｃｍ-2以下かつ平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下のとき、Ｓｎ原子の濃度が１．０×１０18ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下またはＦｅ原子の濃度が５．０×１０15ｃｍ-3以上１．０×１０17ｃｍ-3以下の場合は第１フラット部領域および第１ノッチ部領域のいずれかにおいて平均転位密度が５００ｃｍ-2以上５０００ｃｍ-2以下かつ平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下のとき、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より低くなることが分かる。
（実験例１２）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例１３）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
（実験例１４）
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。
Figure 2019163082
Figure 2019163082
実験例１２〜実験例１４に示すように、直径が１００ｍｍ以上２０５ｍｍ以下で厚さが３００μｍ以上８００μｍ以下で、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ＩｎＰ結晶基板において、Ｓ原子の濃度が２．０×１０18ｃｍ-3以上８．０×１０18ｃｍ-3以下の場合は第２フラット部領域および第２ノッチ部領域のいずれかにおいて平均転位密度が１０ｃｍ-2以上５００ｃｍ-2以下または平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下のとき、Ｓｎ原子の濃度が１．０×１０18ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下またはＦｅ原子の濃度が５．０×１０15ｃｍ-3以上１．０×１０17ｃｍ-3以下の場合は第２フラット部領域および第２ノッチ部領域のいずれかにおいて平均転位密度が５００ｃｍ-2以上５０００ｃｍ-2以下または平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下のとき、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くなることが分かる。
さらに、上記ＩｎＰ結晶基板において、Ｓ原子の濃度が２．０×１０18ｃｍ-3以上８．０×１０18ｃｍ-3以下の場合は第２フラット部領域および第２ノッチ部領域のいずれかにおいて平均転位密度が１０ｃｍ-2以上５００ｃｍ-2以下かつ平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下のとき、Ｓｎ原子の濃度が１．０×１０18ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下またはＦｅ原子の濃度が５．０×１０15ｃｍ-3以上１．０×１０17ｃｍ-3以下の場合は第２フラット部領域および第２ノッチ部領域のいずれかにおいて平均転位密度が５００ｃｍ-2以上５０００ｃｍ-2以下かつ平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下のとき、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より低くなることが分かる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
９ ＩｎＰ原料、１０ ＩｎＰ結晶体、１０ｆ フラット予定部、１０ｎ ノッチ予定部、１０ｓ ＩｎＰ種結晶、１１ ＩｎＰ結晶基板、１１ｆ フラット部、１１ｆｒ，１１ｆｒｃ 第１フラット部領域，第２フラット部領域、１１ｎ ノッチ部、１１ｎｒ，１１ｎｒｃ 第１ノッチ部領域，第２ノッチ部領域、１００ 結晶成長装置、１０１ 坩堝、１０２ 坩堝台座、１０３ ヒータ、１０４ 断熱材、１０５ 圧力容器、２０１ 回転砥石、２０２ｕ 冷却水容器、２０２ｗ 冷却水、ＬＲ 長さ、ＷＲ 幅、ＰＬ 偏光。

Claims (6)

  1. 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、
    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、リン化インジウム結晶基板。
  2. 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。
  3. 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、平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5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。
  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、
    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、リン化インジウム結晶基板。
  5. 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。
  6. 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、平均残留歪みが５×１０-6以上５×１０-5以下である、請求項４に記載のリン化インジウム結晶基板。
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