KR20190043626A - 화합물 반도체 및 화합물 반도체 단결정의 제조 방법 - Google Patents

화합물 반도체 및 화합물 반도체 단결정의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190043626A
KR20190043626A KR1020197010157A KR20197010157A KR20190043626A KR 20190043626 A KR20190043626 A KR 20190043626A KR 1020197010157 A KR1020197010157 A KR 1020197010157A KR 20197010157 A KR20197010157 A KR 20197010157A KR 20190043626 A KR20190043626 A KR 20190043626A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
substrate
inp single
inp
ingot
Prior art date
Application number
KR1020197010157A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102288693B1 (ko
Inventor
아키라 노다
게이타 가와히라
류이치 히라노
Original Assignee
제이엑스금속주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이엑스금속주식회사 filed Critical 제이엑스금속주식회사
Publication of KR20190043626A publication Critical patent/KR20190043626A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102288693B1 publication Critical patent/KR102288693B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/203—Controlling or regulating the relationship of pull rate (v) to axial thermal gradient (G)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B27/00—Single-crystal growth under a protective fluid
    • C30B27/02—Single-crystal growth under a protective fluid by pulling from a melt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

직경 75mm 이상의 대구경 InP 단결정 기판에 있어서, Zn 농도가 5×1018cm-3 이상인 고도프 영역이어도 기판의 주표면의 전체면에 걸쳐서 높은 Zn의 전기적 활성화율을 실현한 Zn 도프 InP 단결정 기판, 그 제조 방법을 제공한다.
회전 속도 10rpm 이하로 InP 단결정 잉곳을 회전시키면서, 적어도 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에 200℃의 온도차를 2 내지 7.5분의 시간으로 냉각하고, 이것을 박판 형상으로 잘라냄으로써, 직경 75mm 이상, Zn 농도 5×1018cm-3 이상의 Zn 도프 InP 단결정 기판이어도, 상기 기판의 주표면의 전체면에 걸쳐서 Zn의 전기적 활성화율이 85％를 초과하는 것으로 한다.

Description

화합물 반도체 및 화합물 반도체 단결정의 제조 방법
본 발명은, 화합물 반도체인 인화인듐(InP) 단결정 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히, p형 도펀트로서 적합한 아연(Zn)을 도프한 InP 단결정에 있어서, 도프한 아연이 전기 전도에 기여하는 캐리어를 반도체 내에서 효과적이면서 균일하게 생성할 수 있는 InP 단결정 기판과 그 제조 방법에 관한 것이다.
인화인듐(InP)은, 인듐인이라고도 불리는, III족의 인듐(In)과 V족의 인(P)으로 이루어지는 III-V족 화합물 반도체 재료이다. 반도체 재료로서의 특성은, 밴드 갭 1.35eV, 전자 이동도 ~5400cm/V·s이며, 고전계하에서의 전자 이동도는 실리콘이나 비화갈륨과 같은 다른 일반적인 반도체 재료보다 높은 값이 된다는 특성을 갖고 있다. 또한, 상온 상압하에서의 안정된 결정 구조는 입방정의 섬아연광형 구조이며, 그 격자 상수는 비소화갈륨(GaAs)이나 인화갈륨(GaP) 등의 화합물 반도체와 비교하여 큰 격자 상수를 갖는다는 특징을 갖고 있다.
단결정화된 InP는, 실리콘 등과 비교하여 큰 전자 이동도를 이용하여, 고속 전자 디바이스로서 사용된다. 또한, 비소화갈륨(GaAs)이나 인화갈륨(GaP) 등과 비교하여 큰 격자 상수는, InGaAs 등의 3원계 혼정이나 InGaAsP 등의 4원계 혼정을 헤테로에피택셜 성장시킬 때의 격자 부정합률을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 이들 혼정 화합물을 적층하여 형성하는 반도체 레이저, 광 변조기, 광 증폭기, 광 도파로, 발광 다이오드, 수광 소자 등의 각종 광 통신용 디바이스나 그것들을 복합화한 광 집적 회로용의 기판으로서 InP 단결정은 사용되고 있다.
상술한 각종 디바이스를 형성하기 위해서는, InP를 단결정화한 잉곳을 소정의 결정 방위에 박판(웨이퍼) 형상으로 잘라내어 InP 기판으로 한 것이 사용된다. 이 기판의 기초가 되는 InP 단결정 잉곳의 제조에는, 특허문헌 1 또는 2 등에 개시되어 있는 바와 같은 수직 브리지맨법(VB법), 특허문헌 3 등에 개시되어 있는 바와 같은 수직 온도 구배 응고법(VGF법)이나, 특허문헌 4, 5, 혹은 비특허문헌 1, 2 등에 개시되어 있는 바와 같은 액체 밀봉 초크랄스키법(LEC법) 등과 같은 수단이 종래부터 사용되고 있다.
VB법 또는 VGF법은, 용기 내에 보유 지지한 원료 융액에 대하여 수직 방향으로 온도 구배를 형성하고, 용기나 노의 온도 분포 중 어느 것을 수직 방향으로 이동시킴으로써 결정의 응고점(융점)을 수직 방향으로 연속적으로 이동시키고, 용기 내의 수직 방향으로 연속적으로 단결정을 성장시키는 방법이다. VB법이나 VGF법에서는 수직 방향의 고액 계면에 설정하는 온도 구배를 작게 할 수 있으며, 평균적인 결정의 전위 밀도를 낮게 억제하는 것이 가능하다. 그러나, VB법이나 VGF법은, 결정 성장 속도가 비교적 느리고 생산성이 낮다는 문제가 있는 것 외에도, 용기 내에서의 결정 성장이기 때문에, 결정 성장에 따라 용기로부터 작용하는 응력에 의해 국소적으로 고전위 밀도가 되는 영역이 발생한다는 등의 단점이 있다.
이에 비해, LEC법은, 대형 실리콘 단결정의 일반적인 제조 방법으로서도 널리 사용되고 있는 초크랄스키법(CZ법)을 개변한 것이며, 단결정을 인상하기 위한 원료 융액 표면의 기액 계면 부분을 산화붕소(B2O3) 등의 연화점 온도가 낮은 산화물 등의 액체 밀봉제로 덮고, 원료 융액 중의 휘발 성분의 증발에 의한 산일을 방지하면서 원료 융액에 종결정을 접촉시켜 단결정 잉곳을 인상하여 성장시키는 방법이다. LEC법에서는, 상술한 VB법이나 VGF법과 비교하여, 융액과 인상되는 결정의 고액 계면에 형성되는 온도 구배가 일반적으로 크고 전위 밀도가 높아지는 경향이 있지만, 결정 성장 속도가 빨라 양산에 적합하다는 특징이 있다. 또한, 상술한 결점을 개선하는 것으로서, LEC법에 있어서의 결정 성장시의 고액 계면의 온도 구배의 제어성을 높이기 위해, 융액 보유 지지 용기의 상방에 열 차례 효과를 갖는 격벽을 마련한 열 배플 LEC(TB-LEC)법이라 불리는 개량형의 LEC법도, 특허문헌 4, 5, 비특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이 필요에 따라 사용되고 있다.
InP 단결정은, 논 도프 상태에서 캐리어 밀도가 1016cm-3 정도인 n형의 전도형을 나타내는 반도체이며, 상술한 각종 디바이스 용도에 사용하기 위해서는, 전도형과 캐리어 밀도를 제어하기 위해 도펀트 원소를 의도적으로 도프한 재료로서 사용된다. 이 도펀트로서는, 반절연성으로 하기 위해서는 철(Fe), 고캐리어 농도의 n형으로 하기 위해서는 실리콘(Si), 황(S), 주석(Sn) 등이 사용되며, p형으로 하기 위해서는 아연(Zn)이 적합하게 사용되고 있다.
이와 같이, p형의 InP 단결정을 얻기 위한 도펀트로서는 Zn이 종종 사용되고 있다. 그러나, InP의 p형 도펀트로서 Zn을 사용한 경우, 특히 5×1018cm-3을 초과하는 고도프 영역에서 고캐리어 밀도, 저저항률의 InP 단결정을 얻고자 한 경우, 도프한 Zn 중 캐리어의 생성에 기여하지 않는 것의 비율이 증가하여, 캐리어 밀도를 의도하는 바와 같이 높게 설정할 수 없게 되는 문제가 있다는 것이 비특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이 알려져 있다.
비특허문헌 2에는, InP에 도프한 Zn 농도가 3×1018cm-3 정도까지는 Zn 농도와 동일 정도인 캐리어 밀도를 실현할 수 있는 한편, Zn 농도가 3×1018cm-3을 초과하면 Zn 농도를 증가시켜도 그에 대응하여 캐리어 농도가 증가하지 않게 되어, 캐리어 밀도는 포화되는 경향을 나타낸다는 것이 기재되어 있다. 이 경향은 Zn 농도가 5×1018cm-3을 초과하는 주위의 농도로부터 현저해진다. 이 캐리어 농도의 저하에 대하여, 비특허문헌 2에서는, 단결정을 열 처리한 후의 냉각 속도를 높게 함으로써 개선할 수 있다는 것, LEC 성장 후의 InP 단결정 잉곳에 대해서는, 단결정 성장 후의 노내에서의 냉각을 고속 냉각(fast cooling)으로 함으로써 개선할 수 있다는 것이 나타나 있다.
국제 공개 제2004/106597호 일본 특허 공개 제2008-120614호 공보 일본 특허 공개 제2000-327496호 공보 국제 공개 제2005/106083호 일본 특허 공개 제2002-234792호 공보
R. Hirano et al., J. Appl. Phys., vol. 71(1992), pp.659-663 R. Hirano and M. Uchida, J. Electron. Mater., vol. 25(1996), pp.347-351
상술한 바와 같이, 비특허문헌 2는, Zn 도프 InP 단결정에 있어서, 도프한 Zn 중 캐리어 생성에 기여하는 것의 비율(Zn의 전기적 활성화율)이 고도프 영역에서 저하된다는 문제에 대하여, LEC법에 의한 InP 단결정 제조 후에 노내에서 고속 냉각을 행하는 것이 유효하다는 개략적인 지견을 나타내고 있다. 그러나, 당해 문헌에는, 구체적인 냉각 속도나 냉각시에 있어서의 구체적인 조작의 개시까지는 없으며, LEC로의 구체적인 구성에 대해서도 전혀 교시하는 바가 없다.
또한 최근 몇년간, InP 단결정 기판에 대해서도, 디바이스 제조시의 제조 수율 향상을 위해, 대구경이며 특성이 균일한 것으로의 요청이 높아지고 있다. Zn 도프 InP 단결정 기판에 있어서 Zn의 전기적 활성화율은 기판의 전기적 특성에 직결되는 중요한 지표이기 때문에, 당연히 기판의 면내에서 균일하게 Zn이 전기적으로 활성화되는 것이 요구되게 된다. 먼저 나타낸 비특허문헌 2에는, InP 잉곳에 있어서의 Zn의 전기적 활성화율의 개선에 관한 언급은 있지만, 그것을 잘라내어 기판으로 했을 때의 기판면 내에 있어서의 Zn의 전기적 활성화율의 균일성에 관해서는 전혀 언급하지 않았다.
한편, 소정의 도펀트를 도프한 InP 등의 화합물 반도체 단결정 기판에 있어서, 기판면 내의 도펀트 농도나 캐리어 밀도의 균일성에 대하여, 그것들을 일정한 범위 내로 억제하는 것에 관해서는, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 논의되었다. 그러나, 그러한 선행 기술 문헌에서는, 비특허문헌 2에서 논의된 바와 같은 InP에 Zn을 도프한 경우에 고유한 Zn의 전기적 활성화율 저하라는 문제까지는 인식되지 않았으며, 더구나 Zn의 전기적 활성화율의 기판면 내의 균일성에 관한 문제의 인식은 전무하다.
이들 선행 기술에 있어서의 문제를 감안하여, 본 발명은 직경 75mm 이상의 대구경 InP 단결정 기판에 있어서, Zn 농도가 5×1018cm-3 이상인 고도프 영역이어도 웨이퍼 형상 기판의 표면 중심부의 점과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 임의의 점의 합계 2점의 측정점에서 Zn의 전기적 활성화율이 높은 Zn 도프 InP 단결정 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 동시에, 상술한 대구경이며 Zn의 전기적 활성화율이 높은 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술 과제를 해결하기 위해 본 발명자들이 예의 연구를 행한 바, LEC법에 있어서의 결정 성장 후에 특정의 적절한 조건으로 InP 단결정 잉곳을 처리함으로써, 직경 75mm 이상의 대구경 InP 단결정 기판에 있어서, Zn 농도가 5×1018cm-3 이상인 고도프 영역이어도, 웨이퍼 형상 기판의 표면의 중심부의 점과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 임의의 점의 합계 2점의 측정점에서 85％를 초과하는 Zn의 전기적 활성화율을 실현할 수 있으며, 또한 그 웨이퍼 형상 기판의 주면에 있어서의 Zn의 전기적 활성화율의 변동도 15％ 이하로 할 수 있다는 결과에 이르렀다.
상술한 지견과 결과에 기초하여, 본 발명은 이하의 발명을 제공하는 것이다.
1) 직경 75mm 이상, Zn 농도 5×1018cm-3 이상의 Zn 도프 InP 단결정 기판이며, 웨이퍼 형상 기판의 표면의 중심부의 점과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 임의의 점의 합계 2점의 측정점에서 Zn의 전기적 활성화율이 85％를 초과하는 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판,
2) 상기 기판의 주표면에 있어서의 Zn의 전기적 활성화율의 변동이 15％ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1)에 기재된 Zn 도프 InP 단결정 기판,
3) 상기 기판의 주표면에 있어서의 평균 전위 밀도가 500cm-2 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1) 또는 2)에 기재된 Zn 도프 InP 단결정 기판,
4) 상기 1) 내지 3) 중 어느 하나에 기재된 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법이며, 회전 속도 10rpm 이하로 InP 단결정 잉곳을 회전시키면서, 적어도 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에 200℃의 온도차를 2 내지 7.5분의 시간으로 냉각하는 것, 상기 냉각 후의 InP 단결정 잉곳을 박판 형상으로 잘라냄으로써 InP 단결정 기판으로 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법,
5) 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에, 성장용 도가니를 히터 발열부로부터 멀리 떨어지게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 4)에 기재된 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법,
6) 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에, 성장용 도가니를 히터 발열부로부터 멀리 떨어지게 하기 위해, 노내의 최하부로 강하시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 4) 또는 5)에 기재된 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법,
7) 그래파이트제이며 두께 3 내지 6mm의 직동형의 원통의 상벽에 원추형통이 직결된 구조의 열 배플을 갖는 노에 있어서, Zn 직접 도핑에 의한 액체 밀봉 초크랄스키법에 의해 Zn 도프 InP 단결정 잉곳을 인상하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 4) 내지 6) 중 어느 하나에 기재된 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법,
8) 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에, LEC법에 의한 인상의 종료 후에 상기 열 배플의 내측이며, 또한 열 배플과 InP 단결정 잉곳이 접촉하지 않고, InP 단결정 잉곳을 회전시키면서 냉각하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 7)에 기재된 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 직경 75mm 이상의 대구경 InP 단결정 기판에 있어서, Zn 농도가 5×1018cm-3 이상인 고Zn 도프 영역이어도, 웨이퍼 형상 기판의 표면의 중심부의 점과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 점의 합계 2점의 측정점에서 85％를 초과하는 Zn의 전기적 활성화율을 실현할 수 있기 때문에, 기판의 전체면에 걸쳐서 일정한 특성의 디바이스의 설계와 제조가 가능하게 되어, 제조의 수율 향상과 그에 의한 에너지 절약화, 비용 삭감과 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 웨이퍼 표면의 Zn의 전기적 활성화율(캐리어 농도, Zn 농도) 측정 위치를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 사용하는 Zn 도프 InP 단결정 제조 장치의 예를 나타낸다.
본 발명의 Zn 도프 InP 단결정 기판은, Zn 농도가 5×1018cm-3 이상이고, 또한 기판의 주표면 중심부와, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측으로 Zn의 전기적 활성화율이 85％를 초과하는 것이다. 기판의 형상은 원형 또는 대략 원 형상의 박판(웨이퍼) 형상이며, 「주표면」이란, 기판의 외표면 중 가장 면적이 큰 면을 말한다. 기판의 직경은 75mm 이상, 바람직하게는 75mm 이상 100mm 이하이지만, 100mm 이상이어도 된다. 또한, 본 발명에 있어서, Zn 농도가 5×1018cm-3 이상인 InP 단결정 기판이란, 단결정 육성 조건으로서, 소정 구경의 단결정 기판을 단결정 상부로부터 취득할 수 있도록, 융액 중 Zn의 첨가량을 조정하여 제조한 단결정이어도 되고, 혹은 단결정의 상부에서는, 5×1018cm-3보다 낮은 Zn 농도이지만, 단결정 고화율이 큰 부위가 되는 단결정의 육성 중간부, 혹은 육성 후반부로부터 취득되는 InP 단결정 기판의 Zn 농도가 5×1018cm-3 이상이 되도록 육성한 것이어도 된다.
또한, 본 발명에 있어서의 「Zn의 전기적 활성화율」은, InP에 도프되어 있는 Zn 농도에 대한 캐리어 밀도의 비율을 백분율로 퍼센트(％) 표시한 값으로서 산출된다. InP 단결정 기판에 있어서의 Zn의 도프 농도 NZn은, 2차 이온 질량 분석법(Secondary Ion Mass Spectrometry: SIMS)에 의해 분석 평가할 수 있으며, 캐리어 밀도 NA는 Zn 도프 InP의 경우 거의 홀 밀도에 상당하는 값이 되어, Hall 측정법에 의해 평가할 수 있다. Zn의 전기적은, 도프한 Zn 중 전하 수송에 기여하는 캐리어를 생성하는 것의 비율이라 할 수 있으며, (NA/NZn)×100(％)로 산출되는 값이다. 이 Zn의 전기적 활성화율의 값이 기판의 웨이퍼 형상 기판의 표면의 중심부의 점과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 점의 합계 2점의 측정점에서 85％를 초과하고 있다는 것이 본 발명의 기판의 큰 특징이다. 이 Zn의 전기적 활성화율의 값은, 웨이퍼 형상 기판의 표면의 중심부의 점과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 점의 합계 2점의 측정점에서 90％를 초과하는 것이 바람직하고, 95％를 초과하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 기판의 주표면에 있어서의 Zn의 전기적 활성화율의 변동은 15％ 이하인 것이 바람직하고, 10％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서 말하는 「Zn의 전기적 활성화율의 변동」이란, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 형상 기판(100)의 표면의 중심부의 점(101)과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 점(102)의 2점의 측정점에서 상술한 Zn 농도와 캐리어 농도의 측정을 행하여, 2점에 대하여 각각 산출한 Zn의 전기적 활성화율의 차의 절댓값을 2점의 평균값에 대한 백분율(％)로서 나타낸 것이다. 일반적인 웨이퍼 형상 InP 기판에 있어서, Zn의 전기적 활성화율을 비롯한 여러 특성은 웨이퍼의 중심부와 외주부에서 상이한 경향을 나타낸다. 따라서, 웨이퍼 형상 기판(100)의 표면의 중심부의 점(101)과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 점(102)의, 2점의 측정점에서의 Zn의 전기적 활성화율 등의 특성의 변동을 평가하면, 그 특성의 기판면 내 전체의 균일성의 대략적인 지표로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 Zn 도프 InP 단결정 기판의 평균 전위 밀도는 500cm-2 이하이고, 바람직하게는 300cm-2 이하이지만, 잉곳으로부터 기판을 꺼내는 부위에 따라서는 100cm-2 이하, 50cm-2 이하, 나아가 20cm-2 이하로 하는 것도 가능하다. 전위 밀도의 평가는 이 분야에서 상용되고 있는 주지된 에치 피트 관찰에 의해 행할 수 있다. 본 발명에서는, 전위 밀도의 평가는, 웨이퍼 중심으로부터 5mm 피치로 취해진 각 측정점에 있어서의 단위 면적당의 에치 피트수에 직경 방향의 면적을 가중 부여한 가중 평균값에 의해 산출한다.
이어서, 본 발명의 Zn 도프 InP 단결정 기판을 얻기 위해 효과적인 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 Zn 도프 InP 단결정 기판 자체는, 전혀 제조 방법에 의해 제한되는 것이 아니며, 어떠한 제법에 의해 제조되어도 된다. 예를 들어, 상기 VB법이나 VGF법에 있어서 도가니 상부에 본 발명과 같은 열 배플을 설치하여 단결정을 육성하는 경우에도 적용 가능하다. 그러나, 상술한 특성을 실현하는 수단의 예로서, 이하에 설명하는 TB-LEC(Thermal Baffle-LEC)법에 의한 단결정 잉곳의 제조, 그리고 특정 조건하에 있어서의 단결정 잉곳의 처리가 효과적이다.
도 2는 본 발명의 Zn 도프 InP 단결정의 제조에 적합한 장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 장치의 구성은, 후술하는 상부 공간에 존재하는 열 배플의 구성을 제외하고는, 액체 밀봉 초크랄스키(LEC)법에 의한 결정 성장에 있어서 일반적인 것이며, 성장 용기(201) 내에서 원료(202), 액체 밀봉제(203)를 보유 지지하는 도가니(204), 이 도가니를 보유 지지하면서 회전을 가능하게 하는 도가니 지지축(205), 종결정(206) 및 성장한 InP 단결정(207)을 회전시키면서 인상하는 인상축(208), 도가니의 외주를 둘러싸 도가니 내의 원료, 액체 밀봉제 등을 가열하는 히터(209), 또한 이 히터의 외측에서 히터, 도가니를 포함하는 구성을 둘러싸는 그래파이트제 부재(210)를 갖고 있다.
또한, 도가니 상부의 원료 융액으로부터 인상한 InP 단결정 잉곳이 존재하는 공간에는, 그래파이트제의 후드 형상 열 배플(211)이 도가니, 히터 등을 둘러싸는 그래파이트제 부재 한 세트(210)의 상부에 설치되어 있다. 이 열 배플은, 단결정 인상시에는, 도가니 주위의 히터로부터의 열을 적절하게 차폐하여 고액 계면에 있어서의 인상축 방향의 온도 구배를 조정하는 역할을 하고, 이에 의해 전위의 발생을 억제할 수 있다는 것은, 선행 기술 문헌에도 개시되어 있는 바와 같다(특허문헌 5, 비특허문헌 1등 참조). 그에 더하여, 본 발명에서는, InP 단결정 잉곳 인상 후에 있어서도 이 열 배플은 중요한 역할을 한다. 단결정 인상 직후의 노내는, 히터나 융액, 혹은 장치 내벽면으로부터의 복사열에 의해, 인상한 단결정 잉곳이 여전히 열 부하를 받는 상태에 있다. 그러나, 이 열 배플을 적절한 형상으로 함으로써, 인상 후의 단결정 잉곳이 냉각시에 받는 열 부하도 적절하게 차폐할 수 있다.
이와 같은 구성의 열 배플 부가 LEC(TB-LEC) 인상 장치를 사용하여, 직경 75mm 이상의 Zn 도프 InP 단결정을 LEC법에 의해 인상한다. 원료 융액은, 수평 브리지맨(HB)법 등에 의해 합성한 InP 다결정 원료에, Zn 농도가 목적으로 하는 수치가 되는 분량의 단체 Zn을 직접 첨가하고, 또한 액체 밀봉제 성분인 산화붕소(B2O3) 등의 저온 연화되는 산화물을 도가니에 배치하여 가열 융해함으로써 액체 상태의 밀봉제층을 얻는다. P와 함께 도펀트 원소의 Zn도 비교적 증기압이 높아 휘발되기 쉬운 성분이지만, 액체 밀봉제의 사용과 배플 내의 증기압 제어에 의해, InP 다결정에 Zn을 도프한 원료 모합금(마더 알로이)을 미리 합성하지 않고 직접 도프가 가능해져, 프로세스를 공정 생략화할 수 있다. 직접 도프는, Zn 농도를 미량으로 유연하게 조정할 수 있다는 점에 있어서도 유리하다.
융해한 원료 융액에 종결정을 침지하고, 서서히 인상함으로써 InP 단결정을 인상한다. LEC법에 의한 InP 단결정의 인상은, 통상 적용되고 있는 조건에 의해 행할 수 있다. 예를 들어, 인상 속도 5 내지 20mm/시간, 결정 회전수 5 내지 30rpm, 도가니 회전수 5 내지 30rpm, 융액 온도 1060 내지 1300℃, 인상축 방향의 온도 구배 1 내지 50℃/cm와 같은 조건으로 적절히 조정하여 인상을 행하면 된다. 또한, 고증기압 성분인 P나 Zn 등의 해리, 휘발을 방지하기 위해, 배플 내의 공간은, 단결정 인상 중에는 불활성 분위기에서 4MPa 이상의 가압 상태로 제어되어 있다.
InP 단결정의 인상은, 종결정으로부터 숄더부, 직동부를 형성한 후, 테일부의 형성 처리를 행하고, 단결정 잉곳을 융액으로부터 분리함으로써 종료한다. 통상의 InP 단결정의 육성에 있어서는, 테일부의 형성 후, 단결정 잉곳을 융액으로부터 분리한 후, 수시간(4 내지 8시간 정도)의 시간을 들여 실온까지 서랭하는 것이 행해지는 경우가 있다. 그러나 본 발명에서는, 서랭 처리를 행하지 않고, 단결정 육성 후에 단결정 잉곳의 급랭 처리를 행한다. 이 단결정 잉곳의 급랭 처리에 의해, Zn 농도가 5×1018cm-3 이상이 되는 고도프 영역에 있어서도 Zn의 전기적 활성화율을 높게 유지할 수 있다.
이때의 단결정 잉곳 냉각은, 도가니 하부의 열전대에서 모니터되는 온도로서, 200℃의 온도차를 2분 내지 7.5분의 시간으로 저하되도록 행한다. 바람직하게는, 1100℃, 또는 1050℃, 혹은 1020℃ 중 어느 것을 기준으로 하여, 기준보다 200℃ 낮은 온도까지의 영역에 있어서, 평균 50℃/분 이상 또는 60℃/분 이상, 혹은 70℃/분 이상의 냉각 속도로 냉각을 행할 수 있다. 이에 의해, 5×1018cm-3 이상이 되는 고도프 영역에 있어서, 85％ 이상이라는 높은 Zn의 전기적 활성화율을 실현하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 단결정 잉곳의 냉각 속도를 지나치게 높게 한 경우, 급랭에 의한 열 응력이 발생하여 결정에 크랙이 발생하고, 잉곳의 낙하나 그에 따른 장치 파손과 같은 사고로도 이어질 수 있을 뿐만 아니라, 잉곳의 균일한 냉각이 곤란해지기 때문에, Zn의 전기적 활성화율의 변동이 악화될 우려가 있어 바람직하지 않다. 이러한 관점에서 설정되는 단결정 잉곳의 냉각 속도의 상한은 100℃/분이며, 다른 형태에서는 90℃/분으로 할 수도 있다.
LEC법에 의해 인상된 단결정 잉곳은, 결정 성장의 형태와 결정 육성 장치의 물리적 구성상, 종결정을 보유 지지하고 있는 인상축으로부터의 방열이 지배적이게 된다. 한편, 단결정 잉곳의 외주부는, 열 용량이 큰 히터나 장치벽, 융액 등으로부터의 잔류 복사에 노출됨으로써 인상 종료 후에도 소정의 열 부하를 받는 상태에 있다. 이로부터, 인상 종료 후의 단결정 잉곳에는, 잉곳의 중심축에서는 높고, 외주부에서는 낮은 냉각 속도 분포가 형성되는 경향이 있다. 따라서, 이 상태에서 잉곳의 냉각을 행하면, 단결정 잉곳의 인상축에 수직인 면내에서는, 중심부 근방과 외주부 근방에서 냉각 속도가 상위하게 된다. 냉각 속도는 고Zn 도프 영역의 Zn의 전기적 활성화율에 큰 영향을 미치는 요인이라는 점에서, 중심부 근방과 외주부 근방 사이의 냉각 속도의 상위는, Zn의 전기적 활성화율의 분포로서 반영되게 된다. 즉, 인상 후의 고Zn 도프 영역을 단순히 급랭했다고 해도, 잉곳의 중심축과 외주부에서 발생하는 냉각 속도차에 의해, 잉곳의 인상축에 수직인 면내에 있어서 균일한 Zn의 전기적 활성화율을 달성하는 것은 곤란하다.
그래서, 본 발명에서는, 상술한 InP 단결정 잉곳의 급랭 처리를, 단결정 잉곳이 보유 지지되어 있는 배플 내의 공간에 질소나 희가스 등의 불활성 가스가 충전된 상태에서, 단결정 잉곳을 연속적으로 회전시킨 상태에서 행한다. 이에 의해, 단결정 잉곳의 외주부로부터의 냉각도 촉진되어, 상술한 바와 같은 인상축에 수직인 면내에 있어서의 중심부 근방과 외주부 근방의 냉각 속도차는 완화되게 된다. 또한, 급랭을 촉진하기 위한 수단으로서, 도가니를 히터 발열부 위치로부터 멀리 떨어지게 하는 처리를 행할 수도 있다. 이에 의해, 도가니 내에 잔류하는 원료의 일부나 액체 밀봉제와 같은 내용물로부터의 복사열(잔열)에 의한 냉각 속도의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 냉각시의 단결정 잉곳의 회전 속도는 10rpm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 5rpm이다. 이들 조건과, 또한 상술한 단결정 잉곳 주위의 열 배플의 형상의 최적화에 의해, 단결정 잉곳 인상축과 외주부의 냉각 속도를 균일화할 수 있으며, 이에 의해 고Zn 도프 영역에 있어서 높고 균일한 Zn의 전기적 활성화율, 구체적으로는 잉곳축에 수직인 방향으로 잘라낸 면내의 전역에 있어서 85％ 이상이라는 Zn의 전기적 활성화율을 달성하는 것이 가능하게 된다.
냉각 처리를 종료한 InP 단결정 잉곳은 박판 형상으로 잘라내져, 랩핑, 경면 연마, 세정 등의 통상의 웨이퍼 가공 공정을 거쳐, 디바이스 제작 등의 용도에 사용하는 것이 가능한 기판이 된다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예, 비교예에 기초하여 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예, 비교예의 기재는, 어디까지나 본 발명의 기술적 내용의 이해를 용이하게 하기 위한 구체예이며, 본 발명의 기술적 범위는 이들 구체예에 의해 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1에 도시하는 단결정 제조 장치를 사용하여, Zn 도프 InP 단결정의 인상을 행하였다. 우선, 원료로서 HB법에 의해 합성된 InP 다결정을 2400g, 도펀트로서 Zn을 0.34g 칭량하고, 이들을 혼합한 것을 도가니 내에 충전하여, 그 위에 액체 밀봉제인 B2O3을 400g 배치하였다. 도가니의 상방의 공간에는, 원통 직동형의 구성의 상부벽으로부터 원추형 후드 형상의 구성이 연장된 구조의, 두께 2 내지 6mm의 그래파이트제 열 배플을 배치하였다.
성장 용기를 밀폐한 후에 용기 내부를 일단 진공 배기하고, 그 후 불활성 가스인 질소 가스(N2)를 도입하여 용기 내부를 2MPa 이상의 압력으로 가압하였다. 이 상태로부터 히터에 급전을 개시하고, 도가니의 가열을 행하였다. 도가니 내가 약 450℃에 달한 시점에 액체 밀봉제의 B2O3이 융해(연화)되고, 또한 가열을 계속하여 약 1060℃에 달한 시점에 원료인 InP 다결정이 융해된다. InP 다결정 원료와 액체 밀봉제가 융해된 시점에 히터를 적절하게 조절함으로써, 융액의 온도를 제어하였다.
이어서, 도가니 내의 융액 상방으로부터 인상축 방향이 [100] 방위인 종결정을 침지하고, InP 단결정의 인상을 행하였다. 또한, 이 실시예 1의 직동부 인상시의 직경은 75mm(3인치), 인상 속도는 7mm/시간, 도가니의 회전수는 15rpm, 종결정의 회전수는 20rpm, 결정 성장 계면에 있어서의 인상 방향의 온도 구배는, 히터의 제어에 의해 30℃/cm로 하였다.
직동부를 40mm 육성한 후, 테일부 형성 처리를 행하여, 인상한 단결정 잉곳과 융액의 분리를 행하였다. 그리고, 분리 후 즉시 히터로의 급전을 정지하여 냉각 공정을 개시하였다. 이때, 단결정 잉곳을 열 배플 내에서, 해당 배플과 단결정 잉곳이 접촉하지 않는 위치에서 보유 지지하고, 도가니 위치를 단결정의 육성시의 히터 발열 부근의 위치로부터, 노내에서 위치 조정 가능한 가장 낮은 위치(최하부)로 강하시켜, 도가니로부터의 잔열에 의한 복사열의 영향을 피하였다. 그리고, 단결정 잉곳을 4MPa 이상의 압력의 질소 가스 분위기 중에서 3rpm으로 연속적으로 회전시키면서 보유 지지하였다. 이에 의해, 결정 전체의 냉각 속도는, 냉각 공정 개시 직후의 1020℃부터 820℃까지의 온도 영역의 평균으로 70℃/분이 되도록 하였다.
실온으로 냉각한 후, 단결정 잉곳의 직동부를 인상축에 수직인 방향으로 박판 형상으로 잘라내어 웨이퍼 형상의 기판으로 하고, 기판의 주표면 내의 Zn 농도, 캐리어(홀) 밀도, 전위 밀도의 각 특성의 측정을 행하여, 그 결과로부터 Zn의 전기적 활성화율과 그 면내 변동의 평가를 행하였다. 또한, 각 특성의 측정 방법과 면내 변동의 정의에 대해서는 먼저 설명한 내용에 준하여 평가를 행하였다.
그 결과, 웨이퍼 중심부의 Zn 농도는 5.5×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 87.9％, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 점의 Zn 농도는 6.0×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 86.5％이며, Zn의 전기적 활성화율의 면내 변동은 1.6％였다. 또한, 이 기판의 평균 전위 밀도는 19cm-2였다. 이와 같이, 실시예 1에서는, 기판의 주표면의 전체면에 걸쳐서 85％ 이상의 Zn의 전기적 활성화율이 달성되어 있었다.
(실시예 2)
실시예 1과 마찬가지로 하여, 직동부의 직경이 75mm(3인치)인 Zn 도프 InP 단결정의 인상을 행하였다. 단결정 잉곳의 육성 후, 즉시 히터로의 급전을 정지하고, 도가니를 노내의 히터 발열 중심 위치보다 하측에 해당하는 위치(중하부)까지 급강하시켜 냉각 공정을 개시하였다. 이때, 단결정 잉곳을 열 배플 내에서, 해당 배플과 단결정 잉곳이 접촉하지 않는 위치에서 보유 지지하고, 4MPa 이상의 압력의 질소 가스 분위기 중에서 3rpm으로 연속적으로 회전시키면서 보유 지지하였다. 이에 의해, 결정 전체의 냉각 속도는, 냉각 공정 개시 직후의 1020℃부터 820℃까지의 온도 영역의 평균으로 50℃/분이 되도록 하였다.
그 결과, 웨이퍼 중심부의 Zn 농도는 5.3×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 89.6％, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 점의 Zn 농도는 5.9×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 87.1％이며, Zn의 전기적 활성화율의 면내 변동은 2.8％였다. 또한, 이 기판의 평균 전위 밀도는 42cm-2였다. 이와 같이, 실시예 2에서도, 기판의 주표면의 전체면에 걸쳐서 85％ 이상의 Zn의 전기적 활성화율이 달성되어 있었다.
(실시예 3)
실시예 1과 마찬가지로 하여, 직동부의 직경이 75mm(3인치)인 Zn 도프 InP 단결정의 인상을 행하였다. 단결정 잉곳의 육성 후, 즉시 히터로의 급전을 정지하여 냉각 공정을 개시하였다. 이때, 단결정 잉곳을 열 배플 내에서, 해당 배플과 단결정 잉곳이 접촉하지 않는 위치에서 보유 지지하고, 도가니 위치를 단결정의 육성시의 히터 발열 부근의 위치로부터 노내 하부로 강하시키고, 이 때, 실시예 1의 냉각 공정시보다 상방 위치이며, 또한 실시예 2보다 하방 위치까지 도가니를 강하시켜서, 도가니로부터의 잔열에 의한 복사열의 영향을 피하였다. 그리고, 4MPa 이상의 압력의 질소 가스 분위기 중에서 3rpm으로 연속적으로 회전시키면서 보유 지지하였다. 이에 의해, 결정 전체의 냉각 속도는, 냉각 공정 개시 직후의 1020℃부터 820℃의 온도 영역의 평균으로 65℃/분이 되도록 하였다.
그 결과, 웨이퍼 중심부의 Zn 농도는 5.4×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 87.7％, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 점의 Zn 농도는 5.7×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 85.2％이며, Zn의 전기적 활성화율의 면내 변동은 2.8％였다. 또한, 이 기판의 평균 전위 밀도는 30cm-2였다. 이와 같이, 실시예 3에서도, 기판의 주표면의 전체면에 걸쳐서 85％ 이상의 Zn의 전기적 활성화율이 달성되어 있었다.
(비교예 1)
실시예 1과 마찬가지로 하여, 직동부의 직경이 50mm(2인치)인 Zn 도프 InP 단결정의 인상을 행하였다. 비교예 1에서는, 분리 공정 후, 1050℃부터 500℃까지 5시간에 걸쳐서 서랭함으로써 단결정 잉곳의 냉각을 행하였다. 이에 의한 결정 전체의 냉각 속도는, 냉각 공정 개시 직후의 1020℃부터 820℃까지의 온도 영역의 평균으로 20℃/분이라는 속도가 된다.
그 결과, 웨이퍼 중심부의 Zn 농도는 5.1×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 75.0％, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 점의 Zn 농도는 5.5×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 63.2％이며, Zn의 전기적 활성화율의 면내 변동은 17.1％였다. 또한, 이 기판의 평균 전위 밀도는 40cm-2였다. 이와 같이, 비교예 1에서는, 기판의 주표면의 전체면에 걸쳐서 85％ 이상의 Zn의 전기적 활성화율이 달성되지 않은 결과가 되었다.
(비교예 2)
실시예 1과 마찬가지로 하여, 직동부의 직경이 50mm(2인치)인 Zn 도프 InP 단결정의 인상을 행하였다. 비교예 2에서는, 분리 공정 후, 즉시 히터로의 급전을 정지하여, 도가니 강하의 조작을 행하지 않고, 냉각 공정을 실시하였다. 이에 의한 결정 전체의 냉각 속도는, 냉각 공정 개시 직후의 1020℃부터 820℃까지의 온도 영역의 평균으로 25℃/분이라는 속도가 된다.
그 결과, 웨이퍼 중심부의 Zn 농도는 5.2×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 76.0％, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 점의 Zn 농도는 5.5×1018cm-3, Zn의 전기적 활성화율은 65.2％이며, Zn의 전기적 활성화율의 면내 변동은 15.3％였다. 또한, 이 기판의 평균 전위 밀도는 42cm-2였다. 이와 같이, 비교예 2에서는, 기판의 주표면의 전체면에 걸쳐서 85％ 이상의 Zn의 전기적 활성화율이 달성되지 않은 결과가 되었다.
Figure pct00001
본 발명은, 반도체 레이저, 광 변조기, 광 증폭기, 광 도파로, 발광 다이오드, 수광 소자 등의 각종 광 통신용 디바이스나 그것들을 복합화한 광 집적 회로용의 기판으로서 이용되고 있는 Zn 도프 InP 단결정 기판에 대하여, 도프한 Zn이 고농도여도 고효율, 고정밀도, 또한 기판면 내에서 균일하게 활성화한 것으로 할 수 있다. 그 때문에, 기판의 전체면에 걸쳐서 균일한 특성을 갖는 디바이스를 고정밀도로 설계, 제조하는 것이 가능하게 되고, 제조의 수율 향상과 그에 의한 에너지 절약화, 비용 삭감과 같은 면에서, 반도체 장치 제조의 분야에 크게 공헌하는 것이다.

Claims (8)

  1. 직경 75mm 이상, Zn 농도 5×1018cm-3 이상의 Zn 도프 InP 단결정 기판이며, 웨이퍼 형상 기판의 표면의 중심부의 점과, 웨이퍼 외주로부터 5mm 내측의 원주 상의 임의의 점의 합계 2점의 측정점에서 Zn의 전기적 활성화율이 85％를 초과하는 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판의 주표면에 있어서의 Zn의 전기적 활성화율의 변동이 15％ 이하인 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판의 주표면에 있어서의 평균 전위 밀도가 500cm-2 이하인 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법이며,
    회전 속도 10rpm 이하로 InP 단결정 잉곳을 회전시키면서, 적어도 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에 200℃의 온도차를 2 내지 7.5분의 시간으로 냉각하는 것,
    상기 InP 단결정 잉곳을 박판 형상으로 잘라냄으로써 InP 단결정 기판으로 하는 것을
    포함하는 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에, 성장용 도가니를 히터 발열부로부터 멀리 떨어지게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에, 성장용 도가니를 히터 발열부로부터 멀리 떨어지게 하기 위해, 노내의 하부로 강하시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 그래파이트제이며 두께 3 내지 6mm의 직동형의 원통의 상벽에 원추형통이 직결된 구조의 열 배플을 갖는 노에 있어서, Zn 직접 도핑에 의한 액체 밀봉 초크랄스키(LEC)법에 의해 Zn 도프 InP 단결정 잉곳을 인상하는 것을
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 InP 단결정 잉곳의 냉각시에, LEC법에 의한 인상의 종료 후에 상기 열 배플의 내측이며, 또한 열 배플과 InP 단결정 잉곳이 접촉하지 않고, InP 단결정 잉곳을 회전시키면서 냉각하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Zn 도프 InP 단결정 기판의 제조 방법.
KR1020197010157A 2017-03-31 2017-11-09 화합물 반도체 및 화합물 반도체 단결정의 제조 방법 KR102288693B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-072620 2017-03-31
JP2017072620 2017-03-31
PCT/JP2017/040373 WO2018179567A1 (ja) 2017-03-31 2017-11-09 化合物半導体および化合物半導体単結晶の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190043626A true KR20190043626A (ko) 2019-04-26
KR102288693B1 KR102288693B1 (ko) 2021-08-11

Family

ID=63674663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197010157A KR102288693B1 (ko) 2017-03-31 2017-11-09 화합물 반도체 및 화합물 반도체 단결정의 제조 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11371164B2 (ko)
EP (1) EP3591102B1 (ko)
JP (1) JP7321929B2 (ko)
KR (1) KR102288693B1 (ko)
CN (1) CN109963967B (ko)
TW (1) TWI699464B (ko)
WO (1) WO2018179567A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023516634A (ja) * 2020-02-28 2023-04-20 エイエックスティー，インコーポレーテッド 低エッチピット密度、低すべり線密度、および低ひずみのリン化インジウム
CN112176410A (zh) * 2020-09-24 2021-01-05 中国电子科技集团公司第十一研究所 低掺N型锑化铟InSb晶体掺杂方法
JP7138682B2 (ja) * 2020-10-05 2022-09-16 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 ＧａＡｓウエハ及びＧａＡｓインゴットの製造方法
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

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01208396A (ja) * 1988-02-16 1989-08-22 Nippon Mining Co Ltd 化合物半導体単結晶の製造方法
JPH04342498A (ja) * 1990-10-23 1992-11-27 Nikko Kyodo Co Ltd ＩｎＰ単結晶の製造方法および半導体装置の製造方法
JPH05339100A (ja) * 1992-04-10 1993-12-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶およびその成長方法
JP2000327496A (ja) 1999-05-19 2000-11-28 Japan Energy Corp ＩｎＰ単結晶の製造方法
JP2002234792A (ja) 2001-02-07 2002-08-23 Showa Denko Kk 単結晶製造方法
WO2004106597A1 (ja) 2003-05-07 2004-12-09 Sumitomo Electric Industries Ltd. 燐化インジウム基板および燐化インジウム単結晶とその製造方法
WO2005106083A1 (ja) 2004-04-28 2005-11-10 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. ＩｎＰ単結晶ウェハ及びＩｎＰ単結晶の製造方法
JP2008120614A (ja) 2006-11-09 2008-05-29 Hitachi Cable Ltd 化合物半導体単結晶基板及びその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0637358B2 (ja) * 1985-09-21 1994-05-18 昭和電工株式会社 リン化インジウム単結晶及びその製造方法
JPH02229796A (ja) * 1989-03-01 1990-09-12 Sumitomo Electric Ind Ltd ｐ型低転位密度ＩｎＰ単結晶基板材料
US6043548A (en) * 1993-04-14 2000-03-28 Yeda Research And Development Co., Ltd. Semiconductor device with stabilized junction
US7095923B1 (en) * 2002-03-29 2006-08-22 Nortel Networks Limited Wavelength selective optical filter
US20090072205A1 (en) * 2003-05-07 2009-03-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Indium phosphide substrate, indium phosphide single crystal and process for producing them
JP4342498B2 (ja) 2005-09-30 2009-10-14 パナソニック株式会社 横型半導体デバイス
FR2994766B1 (fr) * 2012-08-23 2014-09-05 Commissariat Energie Atomique Procede de transfert d'un film d'inp
CN108977888A (zh) 2013-03-26 2018-12-11 吉坤日矿日石金属株式会社 化合物半导体晶片、光电转换元件、以及iii-v族化合物半导体单晶的制造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01208396A (ja) * 1988-02-16 1989-08-22 Nippon Mining Co Ltd 化合物半導体単結晶の製造方法
JPH04342498A (ja) * 1990-10-23 1992-11-27 Nikko Kyodo Co Ltd ＩｎＰ単結晶の製造方法および半導体装置の製造方法
JPH05339100A (ja) * 1992-04-10 1993-12-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶およびその成長方法
JP2000327496A (ja) 1999-05-19 2000-11-28 Japan Energy Corp ＩｎＰ単結晶の製造方法
JP2002234792A (ja) 2001-02-07 2002-08-23 Showa Denko Kk 単結晶製造方法
WO2004106597A1 (ja) 2003-05-07 2004-12-09 Sumitomo Electric Industries Ltd. 燐化インジウム基板および燐化インジウム単結晶とその製造方法
KR101030099B1 (ko) * 2003-05-07 2011-04-20 스미토모덴키고교가부시키가이샤 인화인듐 기판 및 인화인듐 단결정과 그 제조 방법
WO2005106083A1 (ja) 2004-04-28 2005-11-10 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. ＩｎＰ単結晶ウェハ及びＩｎＰ単結晶の製造方法
JP2008120614A (ja) 2006-11-09 2008-05-29 Hitachi Cable Ltd 化合物半導体単結晶基板及びその製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R. Hirano and M. Uchida, J. Electron. Mater., vol. 25(1996), pp.347-351
R. Hirano et al., J. Appl. Phys., vol. 71(1992), pp.659-663

Also Published As

Publication number Publication date
CN109963967B (zh) 2021-07-20
JP7321929B2 (ja) 2023-08-07
CN109963967A (zh) 2019-07-02
JPWO2018179567A1 (ja) 2020-02-13
EP3591102A1 (en) 2020-01-08
US20210108335A1 (en) 2021-04-15
US11371164B2 (en) 2022-06-28
EP3591102A4 (en) 2021-01-06
WO2018179567A1 (ja) 2018-10-04
KR102288693B1 (ko) 2021-08-11
EP3591102B1 (en) 2024-05-22
TWI699464B (zh) 2020-07-21
TW201842245A (zh) 2018-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102288693B1 (ko) 화합물 반도체 및 화합물 반도체 단결정의 제조 방법
TWI733008B (zh) 砷化鎵晶體及砷化鎵結晶基板
JP2008308383A (ja) シリコン単結晶の製造方法
JP6749309B2 (ja) 化合物半導体ウエハ、および光電変換素子
JP2022113874A (ja) テルル化亜鉛カドミウム単結晶基板およびその製造方法
CN107313110B (zh) 一种p型磷化铟单晶制备配方及制备方法
US20230243067A1 (en) GaAs INGOT AND METHOD OF PRODUCING GaAs INGOT, AND GaAs WAFER
KR102346307B1 (ko) 실리콘 단결정 제조방법 및 실리콘 단결정 웨이퍼
JP6439898B1 (ja) リン化インジウム単結晶体およびリン化インジウム単結晶基板
US20190006190A1 (en) Fz silicon and method to prepare fz silicon
CN113235162B (zh) 砷化镓晶体和砷化镓晶体基板
KR20130109673A (ko) 실리콘 단결정 웨이퍼 및 그 제조방법
KR20160077870A (ko) 실리콘 단결정 잉곳 성장 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant