[发明专利]ZnTe单晶衬底的热处理方法及ZnTe单晶衬底

说明书

技术领域

本发明涉及改善作为光调制元件用衬底优选的II-VI族化合物半导体单晶的结晶性的技术，特别是涉及用于使ZnTe单晶内所含的析出物消失、提高透光率的热处理技术。

背景技术

含有周期表第12(2B)族元素和第16(6B)族元素的化合物半导体(以下称为II-VI族化合物半导体)结晶由于具有各种禁带宽度，因此光学特性也多样，作为光调制元件等材料被期待。但是，由于II-VI族化合物半导体难以控制化学计量组成，因此以目前的制造技术难以使良好块状结晶生长。

例如，ZnTe由于熔点下的组成为化学计量组成，偏移于Te侧，因此培育的结晶中有时会残留过剩的Te所引起的析出物。而且，该Te析出物的大小为数μm、密度为10⁵cm^-3左右，因而成为显著降低ZnTe单晶衬底透光率的原因。这种透光率低的ZnTe单晶衬底不能够适用于利用激光透过厚度10mm左右结晶内部的电光学效果的光调制元件等用途。

这里，作为用于降低ZnTe单晶中析出物的技术，有使用外延生长技术使ZnTe单晶生长的方法。通过该方法，可以制造结晶性优异的ZnTe单晶。

另外，本申请人提出了至少具有以下工序的II-VI族化合物半导体单晶的制造方法：加热II-VI族化合物半导体单晶至第1热处理温度T1、仅保持规定时间的第1工序；以规定的速度慢慢从第1热处理温度T1降温至低于该热处理温度T1的第2热处理温度T2的第2工序(专利文献1)。通过专利文献1所记载的发明，可以在第1工序中消除含有第16族元素(例如Te)的析出物的同时，在第2工序中消除含有多晶等的析出物。

专利文献1：日本特开2004-158731号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，所述外延生长技术例如在使数μm左右比较薄的ZnTe单晶生长时有效，但在使厚度1mm以上的ZnTe单晶生长时，时间、成本均过大，不现实。

另外，所述专利文献1所记载的热处理方法虽然相对于厚度达到1mm的ZnTe单晶衬底也可以比较容易地消除Te析出物、有效，但对于光调制元件等中使用的厚度1mm以上的衬底热处理效果有时并不充分，可知并非完全有效。

即，当ZnTe单晶衬底的厚度为1mm以上时，所述专利文献1所记载的热处理方法中，当考虑生产性、使热处理时间(第1工序+第2工序)为约10小时时，热处理后的ZnTe单晶衬底的透光率(波长：1000nm)为50％以下，作为光调制元件等的用途并不适合。另外，利用光学显微镜观察此时的ZnTe单晶衬底截面时，在距离表面0.20mm左右深度的区域未见析出物，但在内部却残留有3～10μm的Te析出物，其密度与热处理前相同。

另一方面，利用所述专利文献1记载的热处理方法，为了使厚度1mm以上的ZnTe单晶衬底的透光率(波长1000nm)为50％以上，根据热处理温度必需200小时以上的热处理，生产性显著地降低。

因而，本发明人等考虑到虽然所述之前申请的热处理方法对于消除Te析出物有效，但有进一步改良的余地，对ZnTe化合物半导体单晶的热处理方法进行了深入研究。

本发明的目的在于提供用于在ZnTe单晶衬底中有效地消除Te析出物的热处理方法以及具有适于光调制元件等用途的光学特性的厚度1mm以上ZnTe单晶衬底。

用于解决课题的方法

本发明为ZnTe单晶衬底的热处理方法，其具有以下工序：升温至第1热处理温度T1、仅保持规定时间的第1工序；以规定的速度慢慢从所述第1热处理温度T1降温至低于该热处理温度T1的第2热处理温度T2的第2工序，其特征在于，在将所述第1热处理温度T1设定为700℃≤T1≤1250℃范围的同时，将所述第2热处理温度T2设定为T2≤T1-50的范围。

所述第1和第2工序在至少1kPa以上的Zn气氛中进行。特别是，对于光调制元件等用途中使用的厚度1mm以上的ZnTe单晶衬底有效。另外，可以使所述第1和第2工序为1个循环、仅重复规定的循环数。

另外，本发明的光调制元件用ZnTe单晶衬底的厚度为1mm以上、结晶内所含的析出物的大小为2μm以下、密度小于200cm^-3。而且，所述ZnTe单晶衬底相对于波长700～1500nm的光线，透光率为50％以上。特别是，相对于波长900～1500nm的光线，透光率为60％以上。通过所述本发明的热处理方法，可以获得这种ZnTe单晶衬底。

以下，说明完成本发明的经过。