GaAs晶圆、GaAs晶圆组和GaAs晶锭的制造方法与流程

本发明涉及gaas晶圆、gaas晶圆组和gaas晶锭的制造方法。

背景技术：

1、作为用于得到gaas单晶晶圆(以下，也称为gaas晶圆。)的gaas晶体(晶锭)的制造方法，已知有直拉(lec)法、水平布里奇曼(hb)法、垂直温度梯度(vgf)法和垂直布里奇曼(vb)法。具有以单晶的晶种为起点、通过这些制造方法使晶体生长而得的单晶的直体部的块为晶锭，从该晶锭的直体部切出晶圆。从同一gaas晶锭得到多个gaas晶圆，所述多个晶圆也被称作晶圆组。

2、其中，已知的是，垂直温度梯度(vgf)法和垂直布里奇曼(vb)法是能够进行低位错密度化的方法。

3、例如，在专利文献1中，公开了利用vgf法或vb法制成的n型砷化镓基板，该n型砷化镓基板具有小于100cm-2的平均位错密度和5×1016cm-3以上且小于5×1017cm-3的硅浓度。

4、另外，专利文献2中公开了，利用vgf法或vb法制成的n型gaas晶锭。该n型gaas晶锭具有载流子浓度1×1016cm-3以上且1×1018cm-3以下的电荷载流子浓度、和5×1017cm-3以上的硼浓度，与晶轴垂直的截面中的腐蚀坑密度为1500个/cm2以下，想要实现近红外线域中的非常低的光吸收系数。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2011-148693号公报

8、专利文献2：日本特开2015-78122号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、近年来，在半导体激光器中，正在活跃地推进以vcsel(垂直谐振器型面发光激光器)为代表的面发光激光器的有效利用，并将其应用于光通信、光传感等。在这些用途中，使用硅掺杂型的gaas晶圆作为元件基板，对于gaas晶圆，要求抑制载流子浓度且为低位错密度。

3、另外，gaas晶圆的位错密度在这些用途中对特性造成较大的影响，因此，为了排除影响，期望的是，占据晶圆面中的位错密度为零的区域较大。

4、在本发明中，目的在于提供不仅抑制载流子浓度且为低位错密度、而且位错密度为零的区域的面积在gaas晶圆面中所占的比例较大的gaas晶圆和gaas晶圆组，并且目的在于，提供能够得到该gaas晶圆和gaas晶圆组的gaas晶锭的制造方法。

5、用于解决问题的方案

6、本发明人等为了实现上述课题而反复进行了深入研究，其结果是，着眼于gaas晶锭的制造中的晶体生长方向的硅浓度，完成了以下叙述的本发明。

7、本发明的主旨构成如以下所述。

8、(1)一种gaas晶圆，其特征在于，所述gaas晶圆具有：

9、1.0×1017cm-3以上且小于1.1×1018cm-3的硅浓度、

10、3.0×1018cm-3以上且小于3.0×1019cm-3的铟浓度、和

11、2.5×1018cm-3以上的硼浓度，

12、所述gaas晶圆的载流子浓度为1.0×1016cm-3以上且4.0×1017cm-3以下，

13、位错密度为零的区域的面积在晶圆的整面中所占的比例为91.0％以上，

14、其中，所述位错密度为零的区域的面积在晶圆的整面中所占的比例如下表示：在用硫酸系镜面蚀刻液(h2so4：h2o2：h2o＝3：1：1(体积比))对晶圆面进行前处理之后，将从在液温320℃的koh熔液中浸渍35分钟而产生了腐蚀坑的晶圆面的整面去除自晶圆面的外周朝向中心3mm宽度的圆环状的部分之后的区域分割为1mm见方的区域，用显微镜观察各区域的全部范围并对腐蚀坑进行计数时，以腐蚀坑的计数数值为0的区域数在全部区域数中所占的比例表示。

15、(2)根据(1)的gaas晶圆，其平均位错密度为250个/cm2以下，

16、其中，所述平均位错密度如下表示：在用硫酸系镜面蚀刻液(h2so4：h2o2：h2o＝3：1：1(体积比))对晶圆面进行前处理之后，对在液温320℃的koh熔液中浸渍35分钟而产生了腐蚀坑的晶圆面的整面等间隔地在69点或37点上设定直径3mm的区域，用视野直径成为1.73mm的显微镜观察各区域，寻找观察到腐蚀坑最多的视野并对腐蚀坑进行计数，求出将计数数值换算为每单位面积(个/cm2)的换算值，以对各区域的换算值进行平均而得到的值表示。

17、(3)根据(1)或(2)的gaas晶圆，其中，晶圆的尺寸为3英寸以上。

18、(4)一种gaas晶圆组，其特征在于，其由从同一gaas晶锭的直体部得到的多个gaas晶圆构成，

19、所述多个gaas晶圆分别具有：

20、1.0×1017cm-3以上且小于1.1×1018cm-3的硅浓度、

21、3.0×1018cm-3以上且小于3.0×1019cm-3的铟浓度、和

22、2.5×1018cm-3以上的硼浓度，并且，

23、载流子浓度为1.0×1016cm-3以上且4.0×1017cm-3以下，

24、位错密度为零的区域的面积在晶圆的整面中所占的比例为91.0％以上，

25、其中，所述位错密度为零的区域的面积在晶圆的整面中所占的比例如下表示：在用硫酸系镜面蚀刻液(h2so4：h2o2：h2o＝3：1：1(体积比))对晶圆面进行前处理之后，将从在液温320℃的koh熔液中浸渍35分钟而产生了腐蚀坑的晶圆面的整面去除自晶圆面的外周朝向中心3mm宽度的圆环状的部分之后的区域分割为1mm见方的区域，用显微镜观察各区域的全部范围并对腐蚀坑进行计数时，以腐蚀坑的计数数值为0的区域数在全部区域数中所占的比例表示。

26、(5)根据(4)的gaas晶圆组，其中，所述多个gaas晶圆分别具有250个/cm2以下的平均位错密度，

27、其中，所述平均位错密度如下表示：在用硫酸系镜面蚀刻液(h2so4：h2o2：h2o＝3：1：1(体积比))对晶圆面进行前处理之后，对在液温320℃的koh熔液中浸渍35分钟而产生了腐蚀坑的晶圆面的整面等间隔地在69点或37点上设定直径3mm的区域，用视野直径成为1.73mm的显微镜观察各区域，寻找观察到腐蚀坑最多的视野并对腐蚀坑进行计数，求出将计数数值换算为每单位面积(个/cm2)的换算值，以对各区域的换算值进行平均而得到的值表示。

28、(6)根据(5)的gaas晶圆组，其中，所述多个gaas晶圆包含从所述gaas晶锭的直体部的中央部得到的、具有小于2.0×1017cm-3的载流子浓度的晶圆。

29、(7)根据(4)～(6)中任一项的gaas晶圆组，其中，所述多个晶圆为从所述同一gaas晶锭的直体部得到的晶圆的总片数的一半以上。

30、(8)根据(7)的gaas晶圆组，其中，所述多个晶圆为从所述同一gaas晶锭的直体部的种晶侧至尾部侧之间得到的晶圆的总片数。

31、(9)一种gaas晶锭的制造方法，所述制造方法利用垂直温度梯度法或垂直布里奇曼法，使用硅和铟作为掺杂剂，使用氧化硼作为密封剂，其特征在于，

32、以使所述gaas晶锭的直体部的中央部的硅浓度低于直体部的种晶侧的硅浓度的方式对所述氧化硼进行搅拌，使晶体生长。

33、(10)根据(9)的gaas晶锭的制造方法，其中，相对于向炉内加载的gaas的量，加载的所述硅的量为110wtppm以上且150wtppm以下，加载的所述铟的量为1000wtppm以上且5000wtppm以下。

34、(11)根据(9)或(10)的gaas晶锭的制造方法，其中，所述加载的硅的量为120wtppm以上且140wtppm以下，所述氧化硼含有2摩尔％以下的硅。

35、(12)根据(9)～(11)中任一项的gaas晶锭的制造方法，其中，使所述搅拌的搅拌速度从所述直体部的种晶侧朝向尾部侧增加，使所述搅拌速度的最大值为6rpm以上。

36、(13)根据(9)～(12)中任一项的gaas晶锭的制造方法，其中，所述直体部的种晶侧的硅浓度为7.0×1017cm-3以上，所述直体部的中央部的硅浓度为6.0×1017cm-3以下。

37、(14)根据(9)～(13)中任一项的gaas晶锭的制造方法，其中，所述gaas晶锭的直体部的种晶侧的载流子浓度大于直体部的尾部侧的载流子浓度。

38、(15)根据(9)～(14)中任一项的gaas晶锭的制造方法，其中，所述gaas晶锭的直体部的中央部具有载流子浓度小于2.0×1017cm-3的部分。

39、发明的效果

40、根据本发明，能够提供不仅抑制载流子浓度且为低位错密度、而且位错密度为零的区域的面积在gaas晶圆面中所占的比例较大的gaas晶圆和gaas晶圆组。进而可以提供能够得到该gaas晶圆和gaas晶圆组的gaas晶锭的制造方法。