JPH02237125A - エピタキシャル結晶の成長方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 エピタキシャル結晶の成長方法に関し、エピタキシャル
結晶成長後に基板が反らないようにして形成されるエピ
タキシャル層の表面が平坦な状態で得られるようにする
のを目的とし、エピタキシャル結晶成長用基板を加熱し
て該基板の表面に該基板と熱膨張率の異なるエピタキシ
ャル結晶を成長した後、該基板を所定の温度迄冷却する
エピタキシャル結晶の成長に於いて、前記基板とエピタ
キシャル結晶の熱膨張率の相違に基づき基板に掛かる反
り応力に対して、反揄する応力が基板に掛かるような熱
膨張率を有する結晶層を、前記基板の裏面側に予め形成
することで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はエピタキシャル結晶の成長方法に関する。

赤外線検知素子の形成材料として水銀・カドミウム・テ
ルル（　Ｈｇｌ−ｘ　Ｃｄ．　Ｔｅ）のようなエネルギ
ーバンドギャップの狭い化合物半導体結晶が用いられて
いる。

〔従来の技術〕

このようなＨｇｌ−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの結晶を素子形成
に都合が良いように、大面積でかつ薄層状態に形成する
方法として前記Ｈｇ＋−ｘ　ＣｄＸ　Ｔｅと格子定数の
近接したカドミウムテルル（　ＣｄＴｅ）のような化合
物半導体基板の上に液相エピタキシャル成長方法でＩｌ
ｇ＋−ｘ　ｃａｘ　Ｔｅのエピタキシャル結晶を成長し
ている。

このように液相エピタキシャル成長方法を説明すると第
２図に示すようにＣｄＴｅのようなエピタキシャル成長
用基板１を設置した一対の円柱状のエピタキシャル成長
治具２と、該基板工と対向する位置に水銀、カドミウム
およびテルルから成るエピタキシャル層形成用メルト３
を設置した状態で、前記エピタキシャル成長用治具２を
アンプル４内に封入する。

次いで該アンプル４を加熱炉に設置された炉芯管５内に
設置した後、前記エピタキシャル層形成用メルト３を加
熱溶融した後、前記アンプル４を矢印Ａに示すように１
８０度回転し、基板１を溶融したエピタキシャル層形成
用メルト３に接触させた後、該メルトの温度を所定の温
度勾配で降下させて基板１上にＨｇ＋−ｘ　Ｃｄ．　Ｔ
ｅのエビタギシャル層を成長している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記したＣｄＴｅより成るエピタキシャル成長
用基板１の熱膨張率は５．５　ｘｉＯ−’　（”ｃ一重
〕であるのに対し、その上にエピタキシャル成長する１
１ｇ＋−ｘ　Ｃｄｚ　Ｔｅのエピタキシャル層の熱膨張
率は４．３ＸＩＯ−”　（”Ｃ−’）であり、この両者
の熱膨張率の相違に依って、基板の温度が４５０″Ｃの
温度でエピタキシャル成長した後、エピタキシャル成長
後の基板をエピタキシャル成長治具より取り出す室温ま
で冷却する過程で、第３図に示すように上方に向かって
凸状に反る問題がある。

このように基板が上方に向かって凸状に反ると、当然エ
ピタキシャル結晶６も同様に反る傾向が生じる。

ところでエピタキシャル結晶の厚さは、検知素子として
所望の電気的特性を得るために所定の厚さを必要とし、
かつ表面が平坦でないと、マスク合わせ等の工程で高精
度にマスク合わせできない問題がある。

本発明は上記問題点を解決し、エピタキシャル成長工程
に於いて、基板がエビタキシセル成長温度に加熱されて
から室温に迄放置される間の過程に於いて基板が反らな
いようにし、それによってエピタキシャル層表面が平坦
で得られるようなエピタキシャル結晶の成長方法の提供
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明のエピタキシャル結晶の成長
方法は、第１図に示すようにエピタキシャル成長用基板
１とその表面に形成されるエピタキシャル結晶６の熱膨
張率の相違に基づき基板１に掛かる反り応力に対して、
反損する応力が基板１に掛かるような熱膨張率を有する
結晶層１１を、前記基板１の裏面１Ｂ側に予め形成する
工程を含むことである。

〔作　用〕

本発明の方法は熱膨張率が５．５　ＸＩＯ−’　（”Ｃ
−’）のＣｄＴｅ基板の表面に熱膨張率が４．３　ＸＩ
Ｏ−’　［”Ｃ−’）で、該ＣｄＴｅ基板より熱膨張率
の小さいＨｇ．−ｘ　ＣｄｘＴｅのエピタキシャル層を
形成すると、基板をエピタキシャル成長温度より室温迄
冷却する過程で、第３図に示すように基板の収縮率がエ
ピタキシャル層の収縮率よりも大となるので、基板が上
方に向かって凸状に反る傾向が生じる．そこで基板の裏
面に基板の熱膨張率より小さく、かつエピタキシャル層
のＨｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅの結晶と略同一の４．７　Ｘ
ＩＯ−ｂ（’Ｃ−’）の熱膨張率を有するシリコン（　
Ｓｉ）の結晶を前記エピタキシャル層と略同一の厚さで
形成することにより、エピタキシャル層と基板の熱膨張
率の相違で上方に向かって凸状態に反る反り応力を打ち
消すような応力が基板の裏面側に掛かるために、基板の
温度変動に依って基板が反ることがな《基板が平坦な状
態となる。

〔実　施　例〕

以下図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明す
る。

第１図は本発明の方法を実施するエピタキシャル成長用
基板の断面図で、図示するようにＣｄＴｅより成るエピ
タキシャル成長用基板１のエピタキシャル層成長面ＩＡ
に対する裏面１Ｂに前記基仮１に形成すべきＨｇｌ−Ｘ
Ｃｄｘ　Ｔｅの結晶と略等しい熱膨張率を有するＳｉの
結晶ＪＷＩＩを、基板１に形成すべきＨｇ＋−ｘ　Ｃｄ
ＸＴｅのエピタキシャル層の厚さと略同一の厚さで、エ
ピタキシャル成長時の温度迄加熱した状態で蒸着、或い
はスパッタにより形成する。

このようにしたＣｄＴｅの基板１を、前記した第３図に
示すようなエピタキシャル成長用治具２に設置し、前記
したのと同様な方法でＳｉの結晶層１１を形成しない側
の基板１の面ＩＡをＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの溶融し
たメルト３に接触させ、基板１のエビクキシャル層成長
面ＩＡ上にＨｇ＋−ｘ　Ｃｄ）Ｉ　Ｔｅのエピタキシャ
ル層を形成する。

このようにすれば、前記Ｓｔの結晶層１１が基板１の反
り応力に反損する応力と成って基板に掛かるため、基板
が反ることが無く、平坦な状態でその上にエピタキシャ
ル層が形成されるので、エピタキシャル層も平坦な状態
で得られる。

なお、第１図に示すように本実施例を実施する以前の基
板の反り量は一辺が２０胴角のＨｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅ
の基板を用いた時、基板の中心０より、基板の周辺部迄
で５μｍであったが、本実施例により１μｍ迄に減少し
た。

なお、本実施例では基板のエピタキシャル成長面の裏面
にＳｉ結晶を形成したが、要するに基板のエピタキシャ
ル層成長面の裏面に成長ずる結晶は、基板の熱膨張率と
その上に形成されるエピタキシャル層の熱膨張率の関係
で、基板が反る方向に反掲する応力が基板に掛かるよう
な熱膨張率を有する結晶であると良い． また本実施例で液相エピタキシャル成長方法に例を用い
て説明したが、気相エピタキシャル成長方法の場合にも
本発明は適用できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、基板が
エピタキシャル層の成長温度と室温迄冷却する過程で反
ることが無くなるので、基板上に形成されるエピタキシ
ャル層も平坦な状態で得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いるエピタキシャル成長用基
板の断面図、 第２図は液相エピタキシャル成長方法を示す説明図、 第３図は従来の方法に於ける不都合な状態を示す説明図
である。 第 囚 ぅた才ａ丁ピタキ坤ルペ１対３Ｅ９添■見日Ａ図＄　２
　図 図において、 １はエピタキシャル成長用基板、ＩＡはエピタキシャル
層成長面、１Ｂは裏面、工１はＳｉ結晶層を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　エピタキシャル結晶成長用基板（１）を加熱して該基
   板の表面（１Ａ）に該基板と熱膨張率の異なるエピタキ
   シャル結晶（６）を成長した後、該基板を所定の温度迄
   冷却するエピタキシャル結晶の成長に於いて、 前記基板（１）とエピタキシャル結晶（６）の熱膨張率
   の相違に基づき基板（１）に掛かる反り応力に対して、
   反撥する応力が基板（１）に掛かるような熱膨張率を有
   する結晶層（１１）を、前記基板の裏面（１Ｂ）側に予
   め形成することを特徴とするエピタキシャル結晶の成長
   方法。