[发明专利]化合物半导体及化合物半导体单晶的制造方法

说明书

本发明提供一种在直径75mm以上的大口径InP单晶基板中，即便是Zn浓度为5×10¹⁸cm^‑3以上的高掺杂区域，亦在基板的主表面整面实现高Zn的电性活化率的掺杂有Zn的InP单晶基板及它的制造方法。一面以转速10rpm以下使InP单晶锭旋转，一面至少在上述InP单晶锭的冷却时将200℃的温度差在2～7.5分钟的时间内进行冷却，继而将其切成薄板状，由此制成即便是直径75mm以上且Zn浓度5×10¹⁸cm^‑3以上的掺杂有Zn的InP单晶基板，Zn的电性活化率亦在上述基板的主表面整面超过85％。

技术领域

本发明涉及一种作为化合物半导体的磷化铟(InP)单晶它的制造方法，尤其涉及一种在掺杂有适宜作为p型掺杂剂的锌(Zn)的InP单晶中，所掺杂的锌可在半导体内有效且均一地生成有助于导电的载子的InP单晶基板与它的制造方法。

背景技术

磷化铟(InP)是亦称为铟磷(インジウムリン)的由III族的铟(In)与V族的磷(P)所构成的III-V族化合物半导体材料。作为半导体材料的特性，有如下特性：带隙1.35eV、电子迁移率～5400cm/V·s，高电场下的电子迁移率成为高于硅或砷化镓等其他一般的半导体材料的值。又，具有如下特征：常温常压下的稳定的晶体结构为立方晶的闪锌矿型结构，其晶格常数具有大于砷化镓(GaAs)或磷化镓(GaP)等化合物半导体的晶格常数。

单晶化的InP是利用大于硅等的电子迁移率而用作高速电子装置。又，大于砷化镓(GaAs)或磷化镓(GaP)等的晶格常数可于使InGaAs等三元系混晶或InGaAsP等四元系混晶进行异质磊晶成长时缩小晶格失配率。因此，使用InP单晶作为将这些混晶化合物积层而形成的半导体激光、光调变器、光放大器、光波导、发光二极体、受光元件等各种光通讯用装置或将这些复合化而成的光积体电路用基板。

为了形成上述各种装置，使用有将InP单晶化而成的晶锭在特定的结晶方位切成薄板(晶圆)状而制成的InP基板。关于成为该基板的基础的InP单晶锭的制造，一直以来使用有如专利文献1或2等中所揭示的垂直布里基曼法(VB法)、如专利文献3等中所揭示的垂直温度梯度凝固法(VGF法)、或如专利文献4、5、或非专利文献1、2等中所揭示的液封直拉法(LEC法)等方法。

VB法或VGF法是如下方法：对于保持在容器内的原料熔融液向垂直方向形成温度梯度，使容器或炉的温度分布的任一者向垂直方向移动，由此使晶体的凝固点(熔点)向垂直方向连续地移动，而在容器内的垂直方向上使单晶连续地成长。在VB法或VGF法中，可缩小在垂直方向的固液界面设定的温度梯度，可将晶体的平均的错位密度抑制得较低。然而，VB法或VGF法存在晶体成长速度相对较慢，生产性较低的问题，此外由于在容器内进行晶体成长，故而存在随着晶体成长，因由容器作用的应力导致局部产生成为高错位密度的区域等缺陷。

相对于此，LEC法是将亦作为大型硅单晶的一般的制造方法而广泛使用的丘克拉斯基法(CZ法)进行改变而成的，是使用氧化硼(B₂O₃)等软化点温度较低的氧化物等液体密封剂覆盖用以提拉单晶的原料熔融液表面的气液界面部分，防止因原料熔融液中的挥发成分的蒸发造成的逸散，并且使晶种接触于原料熔融液而使单晶锭进行提拉成长。关于LEC法，虽然与上文所述的VB法或VGF法相比存在于熔融液与被提拉的晶体的固液界面所形成的温度梯度一般较大而错位密度变高的倾向，但有晶体成长速度较快而适于量产的特征。又，作为改善上述缺陷者，如专利文献4、5、非专利文献1所揭示，亦视需要使用在熔融液保持容器的上方设置具有隔热效果的间隔壁以提高LEC法中的晶体成长时的固液界面的温度梯度的控制性的称为热挡板LEC(TB-LEC)法的改进型LEC法。