CN110114519B - 磷化铟单结晶体和磷化铟单结晶衬底 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磷化铟单结晶体，所述磷化铟单结晶体具有小于1×10¹⁶个原子·cm^‑3的氧浓度，并且包含具有圆柱形状的直体部，其中所述直体部的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm，或者大于100mm且小于或等于150mm。本发明公开了一种磷化铟单结晶衬底，所述磷化铟单结晶衬底具有小于1×10¹⁶个原子·cm^‑3的氧浓度，其中所述磷化铟单结晶衬底的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm，或者大于100mm且小于或等于150mm。

Description

磷化铟单结晶体和磷化铟单结晶衬底

技术领域

本发明涉及磷化铟单结晶体和磷化铟单结晶衬底。本申请要求基于2017年7月4日提交的国际申请PCT/JP2017/024460的优先权，通过参考将其全部内容并入本文中。

背景技术

已经将诸如磷化铟衬底的化合物半导体衬底适当用作半导体器件的衬底。需要开发一种化合物半导体衬底，在所述化合物半导体衬底上能够生长高质量的外延层以形成具有高特性的半导体器件。

日本特开2002-114600号公报(专利文献1)公开了一种InP(磷化铟)单结晶衬底，所述衬底具有在1×10¹⁷个原子/cm³～1×10¹⁸个原子/cm³范围内的氧原子浓度以抑制层叠在InP衬底上的外延层中的小丘(hillock)(以突起的形式出现在外延层表面上的异常生长；这同样适用于下面的描述)的出现。

此外，为了通过降低衬底的杂质元素浓度并在其上生长高质量的外延层来形成具有高特性的半导体器件，日本特表2016-519642号公报(专利文献2)公开了含有氧的III-V族半导体衬底，其中通过供应与氧具有高化学反应性的材料能够控制氧浓度的水平，并且将氧浓度控制在1.2×10¹⁶～6×10¹⁷个原子·cm^-3的范围内。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2002-114600号公报

专利文献2：日本特表2016-519642号公报

发明内容

根据本发明的磷化铟单结晶体具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，并且包括具有圆柱形状的直体部，其中所述直体部的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm，或者大于100mm且小于或等于150mm。

根据本发明的磷化铟单结晶衬底具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，其中磷化铟单结晶衬底的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm，或者大于100mm且小于或等于150mm。

附图说明

图1是显示本发明中的磷化铟单结晶体的示例性制造方法和制造装置的示意性横截面图。

图2是显示本发明中的磷化铟单结晶体的制造方法和制造装置中使用的示例性封闭板的示意性平面图。

图3是显示磷化铟单结晶体的示例性典型制造方法和制造装置的示意性横截面图。

具体实施方式

[本发明要解决的问题]

因为日本特开2002-114600号公报(专利文献1)中公开的InP单结晶衬底具有在1×10¹⁷个原子/cm³～1×10¹⁸个原子/cm³的范围内的相对高的氧原子浓度，所以有助于在InP单结晶衬底的表面中形成自然氧化的膜。因此，当在这样的表面上生长外延层时，在衬底与外延层之间的界面处形成具有绝缘性能的氧化物层，从而不利地导致要得到的半导体器件的电阻高。此外，因为InP单结晶衬底中的氧原子浓度相对较高，所以自由电子很可能被由氧和其它杂质元素形成的复合状态捕获，由此不利地导致包含这种InP单结晶衬底的半导体器件的响应速度低。

尽管对在日本特表2016-519642号公报(专利文献2)中公开的III-V族半导体衬底进行控制以具有在1.2×10¹⁶～6×10¹⁷个原子·cm^-3的范围内的相对低的氧浓度，但这仍然不足以解决上述问题。

因此，为了解决上述问题，本发明的目的是提供磷化铟单结晶体和磷化铟单结晶衬底，其各自具有非常低的氧浓度。

[本发明的有益效果]

根据本发明，能够提供磷化铟单结晶体和磷化铟单结晶衬底，其各自具有非常低的氧浓度。

[实施方案描述]

首先，列出本发明的实施方案并进行描述。

[1]根据本发明一个实施方案的磷化铟单结晶体具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，并且包括具有圆柱形状的直体部，其中所述直体部的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm。在根据本实施方案的磷化铟单结晶体中，即使磷化铟单结晶体的直体部的直径大到大于或等于100mm且小于或等于150mm，氧浓度也非常低。

[2]根据本发明一个实施方案的磷化铟单结晶体具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，并且包括具有圆柱形状的直体部，其中所述直体部的直径为大于100mm且小于或等于150mm。在根据本实施方案的磷化铟单结晶体中，即使磷化铟单结晶体的直体部的直径大到大于100mm且小于或等于150mm，氧浓度也非常低。

[3]根据本发明一个实施方案的磷化铟单结晶衬底具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，其中所述磷化铟单结晶衬底的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm。在根据本实施方案的磷化铟单结晶衬底中，即使磷化铟单结晶衬底的直径大到大于或等于100mm且小于或等于150mm，氧浓度也非常低。

[4]根据本发明一个实施方案的磷化铟单结晶衬底具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，其中所述磷化铟单结晶衬底的直径为大于100mm且小于或等于150mm。在根据本实施方案的磷化铟单结晶衬底中，即使磷化铟单结晶衬底的直径大到大于100mm且小于或等于150mm，氧浓度也非常低。

[实施方案的细节]

<第一实施方案：磷化铟单结晶体>

本实施方案的InP(磷化铟)单结晶体具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，并且包括具有圆柱形状的直体部，其中直体部的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm，或者大于100mm且小于或等于150mm。尽管本实施方案的InP单结晶体的直体部的直径大到大于或等于100mm且小于或等于150mm，或者大到大于100mm且小于或等于150mm，但是InP单结晶体的氧浓度小于1×10¹⁶个原子·cm^-3，这是非常低的。因此，抑制在InP单结晶体的表面中形成氧化物层，并且抑制在InP单结晶体中形成复合状态，由此包含InP单结晶体的半导体器件具有高的特性。通过SIMS(二次离子质谱法)测量InP单结晶体的氧浓度。此处，因为SIMS中的氧检测极限浓度为约1×10¹⁶个原子·cm^-3，所以本实施方案的InP单结晶体的氧浓度小于SIMS中的检测极限，并且其精确的氧浓度通过CPAA(带电粒子活化分析)等测量。为了通过降低氧浓度来改善半导体器件的特性，通过诸如CPAA的活化分析得到的本实施方案的InP单结晶体的精确氧浓度优选小于或等于9.5×10¹⁵个原子·cm^-3，更优选小于或等于5.5×10¹⁵个原子·cm^-3。此外，更优选氧浓度更低。尽管没有特别限制，但考虑到当前的制造技术水平，氧浓度的下限为大于或等于5×10¹⁴个原子·cm^-3。

因为本实施方案的InP单结晶体通常通过但不特别限于诸如如下所述的VB(垂直布里奇曼)法或VGF(垂直梯度冷冻)法的船法制造，所以InP单结晶体包含具有圆柱形状的直体部，并且直体部的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm。即使InP单结晶体的直体部的直径大到大于或等于100mm且小于或等于150mm，氧浓度也非常低。因此，抑制在InP单结晶体的表面中形成氧化物层，并且抑制在InP单结晶体中形成复合状态，由此包含InP单结晶体的半导体器件具有高的特性。为了即使在大尺寸的InP单结晶体中也得到低氧浓度，直体部的直径为大于或等于100mm，优选大于100mm，更优选大于或等于125mm。出于同样的原因，直体部的长度优选大于或等于70mm，并且更优选大于或等于100mm。

尽管没有特别限制，但是优选的是，本实施方案的InP单结晶体具体具有如下形状，所述形状包括：具有小直径的圆柱形小直径部；锥形部，所述锥形部连接到小直径部并且具有逐渐增大的直径；和圆柱形直体部，所述圆柱形直体部连接到锥形部并且直径大于小直径部的直径。这种形状适合通过下述的诸如VB法或VGF法的船法来形成。

参考图1，尽管没有特别限制，但是本实施方案的InP单结晶体的制造装置20优选包含如下构件以有效地制造氧浓度小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的InP单结晶体：坩埚21；坩埚支架22；密封构件23；加热器24a、24b；封闭板25；和腔室26。

坩埚21包含籽晶保持部和连接到籽晶保持部上的单晶生长部。籽晶保持部是中空圆柱形部，其在连接到单晶生长部的一侧开口，并且在与其相反的一侧设置有底壁。在该部，能够保持InP籽晶11。单晶生长部包含：锥形部，所述锥形部具有圆锥形状并且在轴向上在小直径侧连接到籽晶保持部；和中空圆柱形直体部，所述中空圆柱形直体部在轴向上连接到锥形部的大直径侧。单晶生长部具有在其中保持InP原料13并通过使加热的InP原料13在熔融状态下固化而生长InP单结晶体的功能。

此处，坩埚21的材料没有特别限制，只要所述材料具有高机械强度并且能够承受原料熔化的温度即可。例如，对其能够适当地使用PBN(热解氮化硼)。此外，为了避免熔融的InP原料13与坩埚21直接接触，优选在坩埚21的内壁表面上形成诸如硼氧化物膜的氧化物膜21c以作为密封构件。硼氧化物膜的实例包括B₂O₃膜等。例如，通过在高于或等于1150℃的高温下在含有大于或等于10体积％氧气的气氛中对由PBN构成的坩埚21进行处理，能够在坩埚21的内壁表面上形成B₂O₃膜。

密封构件23的材料没有特别限制，只要所述材料能够承受原料熔化的温度即可。对其能够适合使用硼氧化物如B₂O₃。

通常放置多个加热器24a、24b以适当控制InP原料13的熔化和凝固；然而，为了降低要生长的InP单结晶体中的氧浓度，优选提供更少数量的加热器间间隙。优选提供一个加热器间间隙。也就是说，优选提供更少数量的加热器。优选提供两个加热器。

封闭板25优选设置在InP原料13与密封构件23之间，以降低要生长的InP单结晶体中的氧浓度。封闭板25的材料没有特别限制，只要所述材料具有高机械强度并且能够承受原料熔化的温度即可。例如，对其能够适当地使用PBN(热解氮化硼)。为了降低要生长的InP单晶中的氧浓度并防止坩埚破裂，封闭板25的封闭率(封闭板的面积相对于坩埚21的直体部的垂直于轴向的横截面积的百分比；同样适用于下面的描述)优选大于或等于85％且小于100％，更优选大于或等于90％且小于或等于98％。应该注意，参考图2，封闭板25可以设置有用于调节封闭率的开口25o。

参考图1，尽管没有特别限制，但是为了有效地生长具有低的氧浓度的InP单结晶体，制造本实施方案中的InP单结晶体的方法优选基于使用上述制造装置20的船形方法，诸如VB(垂直布里奇曼)方法或VGF(垂直梯度冷冻)方法。具体地，制造本实施方案中的InP单结晶体的方法优选包括InP籽晶装载步骤、InP原料装载步骤、封闭板放置步骤、密封构件放置步骤和单晶生长步骤。

首先，在InP籽晶装载步骤中，使用制造装置20将InP籽晶11装载在坩埚21的籽晶保持部中。接下来，在InP原料装载步骤中，将InP原料13装载在坩埚21的单晶生长部(锥形部和直体部)中。此处，InP原料没有特别限制，只要它是具有高纯度(例如大于或等于99.9质量％)的InP即可。对其适合使用InP多结晶体、InP单结晶体等。接下来，在封闭板放置步骤中，将封闭板25放置在坩埚21中的InP原料13上。接下来，在密封构件放置步骤中，将密封构件23放置在坩埚21中的封闭板25上。

接下来，在单晶生长步骤中，将坩埚21装载在结晶装置20中，在所述坩埚21中从下到上依次设置InP籽晶11、InP原料13、封闭板25和密封构件23。坩埚21由坩埚支架22保持，并且加热器24a、24b以包围坩埚21的方式设置。然后，通过向加热器24a、24b供应电流来加热坩埚21。因此，InP原料13熔化成熔融体，并且密封构件23也熔化成液体密封构件。此外，在坩埚21的内壁中由于坩埚21的材料的氧化而形成氧化物膜。

在这种情况下，通过由于在加热器24a与加热器24b之间存在加热器间间隙24abo形成的局部低温部而产生的对流，对InP原料的熔融体进行搅拌。使搅拌的InP原料与坩埚21的内壁的氧化物膜21c和/或密封构件23接触，由此包含在坩埚21的内壁的氧化物膜21c和/或密封构件23中的氧气可能并入InP原料中。此处，参考图3，在典型的制造装置30中，设置三个或更多个加热器34a、34b、34c、34d。因此，存在两个或更多个加热器间间隙34abo、34bco和34cdo。因此，由所得到的局部低温部产生许多对流，结果是坩埚31的内壁的氧化物膜31c和/或密封构件33中包含的大量氧并入到InP原料中。另一方面，参考图1，在本实施方案的制造装置20中仅设置两个加热器24a、24b。因此，只有一个加热器间间隙24abo。因此，由所得到的局部低温部产生较少的对流，结果抑制了氧并入到InP原料13中。

此外，在本实施方案的制造装置20中，封闭板25设置在InP原料13与密封构件23之间。因此，InP原料13与密封构件23之间的接触受到抑制，结果抑制了氧并入到InP原料13中。

接下来，在VB法的情况下通过将坩埚21在轴向上移动到下侧或者在VGF方法的情况下通过调节各个加热器24a、24b的温度，形成其中在坩埚21的轴向上在InP籽晶11侧的温度相对低并且在InP原料13侧的温度相对高的温度梯度。因此，熔融的InP原料13从InP籽晶11侧依次固化，从而生长InP单晶。在结晶生长部的锥形部和直体部中的熔融InP原料13按此顺序完全固化，从而形成InP单结晶体。在VB法中，坩埚21的移动速度(下拉速度)没有特别限制，并且能够为例如大于或等于2.0mm/h且小于或等于5.0mm/h。

应当注意，在制造本实施方案中的InP单结晶体的方法中，随着生长的结晶体的直体部的直径变大，InP原料与密封构件之间的接触面积通常变大。因此，InP结晶中的氧浓度更可能更高。此外，结晶体的大直径在结晶生长期间导致大的热应力，结果结晶体的位错密度趋于变高。在有效抑制这种情况的平缓的温度分布条件下，InP原料上部的温度变低，结果更可能发生通过对流进行搅拌。即，当InP结晶体生长为具有大的直径和低的位错密度时，InP结晶体中的氧浓度变得更高。根据制造本实施方案中的InP单结晶体的方法，能够抑制氧并入到InP原料中，因为通过放置封闭板来减小原料与密封构件之间的接触面积并且通过合适的加热器结构和热环境设计来减少对流。

<第二实施方案：磷化铟单结晶衬底>

本实施方案的InP(磷化铟)单结晶衬底具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，其中InP单结晶衬底的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm，或者大于100mm且小于或等于150mm。即使本实施方案的InP单结晶衬底的直径大到大于或等于100mm且小于或等于150mm，或者大到大于100mm且小于或等于150mm，氧浓度仍小于1×10¹⁶个原子·cm^-3，这是非常低的。因此，抑制了在InP单结晶衬底的表面中形成氧化物层，并且抑制了在InP单结晶衬底中形成复合状态，从而包含InP单结晶衬底的半导体器件具有高的特性。与第一实施方案的InP单结晶体一样，通过SIMS(二次离子质谱法)测量InP单结晶衬底的氧浓度。此处，SIMS中的氧检测极限浓度为约1×10¹⁶个原子·cm^-3。因此，本实施方案的InP单结晶衬底的氧浓度小于SIMS中的检测极限，并且通过CPAA(带电粒子活化分析)等测量其精确的氧浓度。为了通过降低氧浓度来改善半导体器件的特性，通过诸如CPAA的活化分析得到的本实施方案的InP单结晶衬底的精确氧浓度优选小于或等于9.5×10¹⁵个原子·cm^-3，更优选小于或等于5.5×10¹⁵个原子·cm^-3。此外，更优选氧浓度更低。氧浓度的下限没有特别限制，但考虑到当前的制造技术水平，其大于或等于5×10¹⁴个原子·cm^-3。

本实施方案的InP单结晶衬底的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm。即使InP单结晶衬底的直径大到大于或等于100mm且小于或等于150mm，InP单结晶衬底的氧浓度也非常低。因此，抑制了在InP单结晶衬底的表面中形成氧化物层，并且抑制了在InP单结晶衬底中形成复合状态，从而包含InP单结晶衬底的半导体器件具有高的特性。为了即使在大尺寸InP单结晶衬底下也能得到低的氧浓度，InP单结晶衬底的直径为大于或等于100mm，优选大于100mm，更优选大于或等于125mm。

尽管没有特别限制，但是制造本实施方案中的InP单结晶衬底的方法优选包括使用第一实施方案的InP单结晶体的加工步骤和研磨步骤，以有效地形成具有低氧浓度的InP单结晶衬底。在加工步骤中，对InP单结晶体的外周进行研削，并且将已经研削的InP单结晶体在适当规定的方向上进行切片，从而得到在适当规定的平面方向上具有主表面的InP单结晶衬底。接下来，在研磨步骤中，对InP单结晶衬底的主表面进行机械研磨和/或化学机械研磨(CMP)，从而得到具有研磨成镜面的主表面的InP单结晶衬底。

实施例

(实施例1)

1.InP单结晶体的制造

通过VB法生长InP单结晶体。如图1所示，使用两个加热器24a、24b，并提供一个加热器间间隙24abo。将由PBN构成的封闭板25放置在纯度为99.9质量％并用作InP原料13的InP多结晶体与用作密封构件23的B₂O₃之间。将封闭板25的封闭率(封闭板的面积相对于坩埚21的直体部的垂直于轴向的横截面积的百分比)设定为97％。通过调节坩埚中的温度分布来生长InP单结晶体，以在InP原料的表面处达到1065℃的温度，并在结晶生长方向上在结晶生长界面处得到2℃/cm的温度梯度。

2.InP单结晶衬底的制造

将得到的InP单结晶体的外周研削，并将得到的InP单结晶体沿垂直于结晶生长方向的平面进行切片。然后，对其主表面进行机械研磨和化学机械研磨(CMP)，从而制造各自直径为100mm且厚度为525μm的InP单结晶衬底。通过CPAA(带电粒子活化分析)测量所得到的各个InP单结晶衬底的氧浓度，通过光谱椭偏仪(由Photonic Lattice提供的PCA椭偏仪SE-101)测量在主表面中形成的氧化物膜的厚度，并在光学显微镜图像(Olympus提供的BH2-UMA)中测量其位错密度。此外，通过阴极发光测量装置(Gatan提供的MonoCL4)测量InP结晶衬底中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

此处，在用于氧浓度的CPAA中，使用¹⁸F，其通过InP结晶中的³He与氧¹⁶O之间的核反应产生并且在半衰期为109.73分钟下经历β⁺衰变。将用³He照射的InP结晶体用酸溶化，并且将利用KBF₄(四氟硼酸钾)沉淀法产生的¹⁸F化学分离。使用NaI检测器测量在¹⁸F的β⁺衰变时通过正电子湮灭产生的511keV的γ射线，以通过最小二乘法确定在照射结束后的规定时间内的计数数量。将使用标准样品SiO₂以相同方式确定的规定时间之后的计数数量用于校正，从而将其转换为氧浓度。

此外，在室温(25℃)下用阴极发光(加速电压：5kV；电子流：0.4nA；束直径：10nm)测量InP结晶衬底中氧缺陷中心的峰值发射强度(发射波长：约1078nm)，由此能够评价InP结晶衬底中的氧缺陷中心的量。当氧缺陷中心的量小于500计数/秒时，InP结晶衬底中的氧缺陷中心的发射强度被认为是“小”。当氧缺陷中心的量大于5000计数/秒时，InP结晶衬底中的氧缺陷中心的发射强度被认为是“大”。当氧缺陷中心的量大于或等于500计数/秒且小于或等于5000计数/秒时，InP结晶衬底中的氧缺陷中心的发射强度被认为是“合适”。当InP结晶衬底中氧缺陷中心的发射强度不是“大”和“小”而是“合适”时，在结晶生长期间促进从氧缺陷中心的生长，因此不太可能产生异常缺陷。相对于“合适”，“小”是第二最优选的。在“大”的情况下，InP单结晶体中的电子迁移率变低，由此导致包含InP单结晶衬底的器件的特性降低。

(实施例2)

除了将封闭板的封闭率设定为90％之外，以与实施例1相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(比较例1)

除了将封闭板的封闭率设定为100％之外，以与实施例1相同的方式尝试制造InP单结晶体和InP单结晶衬底；然而，封闭板被捕获在坩埚中，并且由于因结晶凝固引起的体积膨胀而导致坩埚破裂，结果得不到优异的InP单结晶体。将结果总结在表1中。

(比较例2)

除了将封闭板的封闭率设定为80％之外，以与实施例1相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(实施例3)

除了将封闭板的封闭率设定为99％之外，以与实施例1相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(比较例3)

除了提供两个加热器间间隙，将封闭板的封闭率设定为20％，并且将InP原料的表面的温度设定为1070℃之外，以与实施例1相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(比较例4)

除了提供四个加热器间间隙并将封闭板的封闭率设定为20％之外，以与实施例1相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(比较例5)

除了提供四个加热器间间隙并且不放置封闭板之外，以与实施例1相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(实施例4)

除了InP单结晶衬底的直径为125mm之外，以与实施例1相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(实施例5)

除了InP单结晶衬底的直径为125mm之外，以与实施例2相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(实施例6)

除了InP单结晶衬底的直径为150mm之外，以与实施例1相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

(实施例7)

除了InP单结晶衬底的直径为150mm之外，以与实施例2相同的方式制造了InP单结晶体和InP单结晶衬底，并且测量其氧浓度、其氧化物膜的厚度、其位错密度和其中氧缺陷中心的发射强度。将结果总结在表1中。

参考表1，如实施例1～实施例7中所示，在提供一个加热器间间隙并且以90％～99％的封闭率放置封闭板的条件下制造的各个InP单结晶体和InP单结晶衬底中，氧浓度可以降低至小于1×10¹⁶个原子·cm^-3。此外，在各个这些InP单结晶衬底中，其主表面的氧化物膜的厚度可以薄至0.15nm～0.98nm，位错密度也可以低至2500cm^-2～3500cm^-2，并且在衬底中氧缺陷中心的发射强度可以是合适的(适合的)，不大也不小。因为在各个这些InP单结晶衬底中氧浓度低至小于1×10¹⁶个原子·cm^-3，主表面的氧化物膜的厚度薄至0.15nm～0.98nm，并且结晶中氧缺陷中心的发射强度不是太大或太小而是合适的(适合的)，所以能够抑制在衬底中形成复合状态，能够抑制半导体器件的响应速度的下降，并且能够降低包含在衬底上生长的外延层的半导体器件的电阻。应注意，鉴于实施例1、实施例4和实施例6之间的比较，发现了，随着InP单结晶衬底的直径变得更大，氧化物膜的厚度和位错密度变得更大。

在比较例1中，提供了一个加热器间间隙，但封闭板在100％的封闭率下放置，结果封闭板被捕获在坩埚中，并且坩埚如上所述由于因结晶凝固造成的体积膨胀而破裂。因此，没有得到优异的InP单结晶体。另外，在比较例2中，InP原料的表面温度高，且预期抑制熔融体对流；然而，各个InP单结晶体和InP单结晶衬底的氧浓度不能小于1×10¹⁶个原子·cm^-3，并且其位错密度变高。此外，在各个比较例3和比较例4中，提供两个或四个加热器间间隙，并且封闭板在20％的封闭率下放置；然而，各个InP单结晶体和InP单结晶衬底的氧浓度不能小于1×10¹⁶个原子·cm^-3。此外，在比较例5中，采用了其中提供四个加热器间间隙且没有放置封闭板的典型条件，结果是各个InP单结晶体和InP单结晶衬底的氧浓度变高。

本文公开的实施方案和实施例在任何方面都是示例性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求书的条款限定，而不是由上述实施方案和实施例限定，并且旨在包括在与权利要求书的条款等同的范围和含义内的任何变体。

参考符号列表

11：InP籽晶；

13：InP原料；

20、30：制造装置；

21、31：坩埚；

21c、31c：氧化物膜；

22、32：坩埚支架；

23、33：密封构件；

24a、24b、34a、34b、34c、34d：加热器；

24abo、34abo、34bco、34cdo：加热器间间隙；

25：封闭板；

25o：开口；

26、36：腔室。

Claims (5)

1.一种磷化铟单结晶体，所述磷化铟单结晶体具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，

所述磷化铟单结晶体包含具有圆柱形状的直体部，其中所述直体部的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm，所述磷化铟单结晶体的位错密度为2500cm^-2～3500cm^-2。

2.一种磷化铟单结晶体，所述磷化铟单结晶体具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，

所述磷化铟单结晶体包含具有圆柱形状的直体部，其中所述直体部的直径为大于100mm且小于或等于150mm。

3.一种磷化铟单结晶衬底，所述磷化铟单结晶衬底具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，其中所述磷化铟单结晶衬底的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm，所述磷化铟单结晶衬底的位错密度为2500cm^-2～3500cm^-2。

4.一种磷化铟单结晶衬底，所述磷化铟单结晶衬底具有小于1×10¹⁶个原子·cm^-3的氧浓度，其中所述磷化铟单结晶衬底的直径为大于100mm且小于或等于150mm，所述磷化铟单结晶衬底的位错密度为2500cm^-2～3500cm^-2。

5.一种磷化铟单结晶衬底，其通过如下得到：将根据权利要求1或2所述的磷化铟单结晶体在适当规定的方向上进行切片，从而得到在适当规定的平面方向上具有主表面的InP单结晶衬底，其中

所述磷化铟单结晶衬底的氧浓度小于1×10¹⁶个原子·cm^-3，

所述磷化铟单结晶衬底的直径为大于或等于100mm且小于或等于150mm。

Images