专利名称：ZnTe单晶衬底的制作方法
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SiTe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 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，S1Te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μπκ密度为105cm_3 左右，因而成为显著降低SiTe单晶衬底透光率的原因。这种透光率低的SiTe单晶衬底不能够适用于利用激光透过厚度IOmm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SiTe单晶中析出物的技术，有使用外延生长技术使SiTe单晶生长的方法。通过该方法，可以制造结晶性优异的SiTe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Tl、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Tl降温至低于该热处理温度Tl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μ m左右比较薄的SiTe单晶生长时有效，但在使厚度Imm以上的SiTe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Imm的SiTe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Imm以上的衬底热处理效果有时并不充分，可知并非完全有效。S卩，当S1Te单晶衬底的厚度为Imm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SiTe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SiTe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 10μ m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Imm以上的SiTe 单晶衬底的透光率(波长IOOOnm)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SiTe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SiTe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Imm以上SiTe单晶衬底。用于解决课题的方法本发明为SiTe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 Tl、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Tl降温至低于该热处理温度Tl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 Tl设定为700°C彡Tl ( 1250°C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IkPa以上的Si气氛中进行。特别是，对于光调制元件等用途中使用的厚度Imm以上的SiTe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SiTe单晶衬底的厚度为Imm以上、结晶内所含的析出物的大小为2μπι以下、密度小于200cm_3。而且，所述SiTe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SiTe单晶衬底。以下，说明完成本发明的经过。首先，本发明人等在相对于光调制元件等中使用的厚度2mm以上的SiTe单晶衬底适用所述专利文献1所述的热处理方法时，发现了所述问题点。因此，为了解决所述问题， 在利用所述专利文献1的热处理方法的基础上，对热处理条件进行研究。S卩，以规定速度(例如15°C /分钟)升温至第1热处理温度Tl，仅保持规定时间 (例如2小时)后(第1工序)，以规定的速度(例如0. 3°C /分钟)慢慢地降温至低于第 1热处理温度T160°C的第2热处理温度T2 (第2工序)。而且，将第1工序和第2工序作为 1个循环(约5. 4小时)，实施仅规定循环数的热处理。这里，在通过在S1气氛中对SiTe单晶衬底进行热处理降低析出物的所述之前申请所涉热处理方法中，由于认为热处理时间依赖于ai的扩散速度，因此将热处理时间(循环数)和温度作为参数，研究残存在热处理后的SiTe单晶衬底上的Te析出物。另外，为了确认热处理所导致的扩散效果，使用厚度约4mm比较厚的SiTe单晶衬底。具体地说，使第1热处理温度Tl为650°C、750°C、850°C，使热处理时间(循环数) 为M小时(10循环)、108小时QO循环)、216小时(40循环)，进行热处理。在所述在先申请中，第1热处理温度Tl为0. 5M彡Tl彡0. 65M(M 熔点)的范围。 即，当使SiiTe的熔点为1239°C时，第1热处理温度Tl为619. 5彡Tl彡805. ；35。
表1以距离表面的深度显示了进行所述热处理后的SiTe单晶衬底内部析出物消失的区域。如表1所示，当使第1热处理温度Tl为650°C时，即便使热处理时间为216小时 (40循环)，没有析出物的区域距离表面为0.5mm左右。另一方面，当使第1热处理温度T 1 为750°C时，即便使热处理时间为108小时(20循环)，没有析出物的区域距离表面为0. 9mm 左右。当使第1热处理温度Tl为850°C时，在使热处理时间为108小时(20循环)时，析出物完全消失。由于Si从衬底的两面开始扩散，因此以距离表面的深度表示析出物消失的区域时，为2. Omm以上。表权利要求
1.一种光调制元件用的SiTe单晶衬底，其特征在于，厚度为Irnm以上，结晶内所含的析出物的大小为2μπι以下，密度小于200cm_3，相对于波长700 1500nm的光线，透光率为 50%以上，并且没有析出物的区域距离表面为0. 9mm以上，其中所述SiTe单晶衬底是通过熔融液生长法获得的。
2.一种光调制元件用的SiTe单晶衬底，其特征在于，厚度为Imm以上，结晶内所含的析出物的大小为2μπι以下，密度小于200cm_3，相对于波长900 1500nm的光线，透光率为 60%以上，并且没有析出物的区域距离表面为0. 9mm以上，其中所述SiTe单晶衬底是通过熔融液生长法获得的。
全文摘要
本发明提供一种光调制元件用的ZnTe单晶衬底，其特征在于，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，相对于波长700～1500nm的光线，透光率为50％以上，或者相对于波长900～1500nm的光线，透光率为60％以上，并且没有析出物的区域距离表面为0.9mm以上，其中所述ZnTe单晶衬底是通过熔融液生长法获得的。
文档编号C30B33/02GK102352536SQ20111028011
公开日2012年2月15日 申请日期2006年7月18日 优先权日2005年7月21日
发明者佐藤贤次, 朝日聪明, 清水孝幸 申请人:日矿金属株式会社