[發明專利]ZnTe單晶襯底的熱處理方法及ZnTe單晶襯底

有效

• 申請號: 200680026704.X
• 申請日: 2006-07-18
• 公開（公告）號: CN101228300A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 朝日聰明;佐藤賢次;清水孝幸
• 申請（專利權）人: 日礦金屬株式會社
• 主分類號: C30B29/48
• 分類號: C30B29/48;C30B33/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 孫秀武;李平英

技術領域

本發明涉及改善作為光調制元件用襯底優選的II-VI族化合物半導體單晶的結晶性的技術，特別是涉及用于使ZnTe單晶內所含的析出物消失、提高透光率的熱處理技術。

背景技術

含有周期表第12(2B)族元素和第16(6B)族元素的化合物半導體(以下稱為II-VI族化合物半導體)結晶由于具有各種禁帶寬度，因此光學特性也多樣，作為光調制元件等材料被期待。但是，由于II-VI族化合物半導體難以控制化學計量組成，因此以目前的制造技術難以使良好塊狀結晶生長。

例如，ZnTe由于熔點下的組成為化學計量組成，偏移于Te側，因此培育的結晶中有時會殘留過剩的Te所引起的析出物。而且，該Te析出物的大小為數μm、密度為10⁵cm^-3左右，因而成為顯著降低ZnTe單晶襯底透光率的原因。這種透光率低的ZnTe單晶襯底不能夠適用于利用激光透過厚度10mm左右結晶內部的電光學效果的光調制元件等用途。

這里，作為用于降低ZnTe單晶中析出物的技術，有使用外延生長技術使ZnTe單晶生長的方法。通過該方法，可以制造結晶性優異的ZnTe單晶。

另外，本申請人提出了至少具有以下工序的II-VI族化合物半導體單晶的制造方法：加熱II-VI族化合物半導體單晶至第1熱處理溫度T1、僅保持規定時間的第1工序；以規定的速度慢慢從第1熱處理溫度T1降溫至低于該熱處理溫度T1的第2熱處理溫度T2的第2工序(專利文獻1)。通過專利文獻1所記載的發明，可以在第1工序中消除含有第16族元素(例如Te)的析出物的同時，在第2工序中消除含有多晶等的析出物。

專利文獻1：日本特開2004-158731號公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

但是，所述外延生長技術例如在使數μm左右比較薄的ZnTe單晶生長時有效，但在使厚度1mm以上的ZnTe單晶生長時，時間、成本均過大，不現實。

另外，所述專利文獻1所記載的熱處理方法雖然相對于厚度達到1mm的ZnTe單晶襯底也可以比較容易地消除Te析出物、有效，但對于光調制元件等中使用的厚度1mm以上的襯底熱處理效果有時并不充分，可知并非完全有效。

即，當ZnTe單晶襯底的厚度為1mm以上時，所述專利文獻1所記載的熱處理方法中，當考慮生產性、使熱處理時間(第1工序+第2工序)為約10小時時，熱處理后的ZnTe單晶襯底的透光率(波長：1000nm)為50％以下，作為光調制元件等的用途并不適合。另外，利用光學顯微鏡觀察此時的ZnTe單晶襯底截面時，在距離表面0.20mm左右深度的區域未見析出物，但在內部卻殘留有3～10μm的Te析出物，其密度與熱處理前相同。

另一方面，利用所述專利文獻1記載的熱處理方法，為了使厚度1mm以上的ZnTe單晶襯底的透光率(波長1000nm)為50％以上，根據熱處理溫度必需200小時以上的熱處理，生產性顯著地降低。

因而，本發明人等考慮到雖然所述之前申請的熱處理方法對于消除Te析出物有效，但有進一步改良的余地，對ZnTe化合物半導體單晶的熱處理方法進行了深入研究。

本發明的目的在于提供用于在ZnTe單晶襯底中有效地消除Te析出物的熱處理方法以及具有適于光調制元件等用途的光學特性的厚度1mm以上ZnTe單晶襯底。

用于解決課題的方法

本發明為ZnTe單晶襯底的熱處理方法，其具有以下工序：升溫至第1熱處理溫度T1、僅保持規定時間的第1工序；以規定的速度慢慢從所述第1熱處理溫度T1降溫至低于該熱處理溫度T1的第2熱處理溫度T2的第2工序，其特征在于，在將所述第1熱處理溫度T1設定為700℃≤T1≤1250℃范圍的同時，將所述第2熱處理溫度T2設定為T2≤T1-50的范圍。

所述第1和第2工序在至少1kPa以上的Zn氣氛中進行。特別是，對于光調制元件等用途中使用的厚度1mm以上的ZnTe單晶襯底有效。另外，可以使所述第1和第2工序為1個循環、僅重復規定的循環數。

另外，本發明的光調制元件用ZnTe單晶襯底的厚度為1mm以上、結晶內所含的析出物的大小為2μm以下、密度小于200cm^-3。而且，所述ZnTe單晶襯底相對于波長700～1500nm的光線，透光率為50％以上。特別是，相對于波長900～1500nm的光線，透光率為60％以上。通過所述本發明的熱處理方法，可以獲得這種ZnTe單晶襯底。

以下，說明完成本發明的經過。