(57)【要約】  ＨｇＣｄＴｅ膜のエピタキシャル成長を行う際に、前処理としてのエッチング処理が不要なエピタキシャル成長用半導体基板を提供する。  ＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させるためのＣｄＴｅ系化合物半導体基板について、該基板に鏡面仕上げ処理を施した後、所定時間（例えば、１０時間）以内に不活性ガス雰囲気内に収容し、ＸＰＳ測定により得られる基板表面の総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率を３０％以下とした。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長を行うためのＣｄＴｅ系化合物半導体基板であって、
鏡面仕上げ処理を施された後、所定時間以内に不活性ガス雰囲気内に収容され、
ＸＰＳ測定により得られる基板表面の総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率が３０％以下であることを特徴とするエピタキシャル成長用半導体基板。
【請求項２】
ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長用半導体基板の製造方法において、
基板に鏡面仕上げ処理を施した後、該基板を１０時間以内に不活性ガス雰囲気内に収容することを特徴とするエピタキシャル成長用半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨｇＣｄＴｅ膜のエピタキシャル成長に適したエピタキシャル成長用半導体基板及びその製造方法に関し、特に、ＣｄＴｅ基板又はＣｄＺｎＴｅ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線を検知する赤外線センサとしては、例えば、ＣｄＴｅ基板やＣｄＺｎＴｅ基板等のＣｄＴｅ系化合物半導体基板上にＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させたｐｎ接合ダイオードをフォトダイオードとしたものが知られている。【０００３】
このＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させるための成長用基板は、例えば、特許文献１に記載の方法により鏡面仕上げされる。具体的には、エピタキシャル成長用ＣｄＴｅ基板は、垂直ブリッジマン法その他の方法によって得たＣｄＴｅ単結晶を薄く切断し、それをラッピングした後、エッチング、ポリッシング等の段階を経由して、最終的にウェハ表面を鏡面に仕上げる最終ポリッシングを行って仕上げられる。この最終ポリッシングには、例えば、鏡面エッチング法と鏡面研磨法とがある。【０００４】
さらに、特許文献１では、鏡面研磨法に適した鏡面研磨液が提案されており、これにより、うねりが小さく、かつ、表面異常の少ない鏡面が得られるようにしている。【０００５】
ところで、上述した方法により鏡面仕上げされたエピタキシャル成長用基板は、そのまますぐにエピタキシャル成長に用いられず、所定の期間保管された後、エピタキシャル成長に使用されることが多い。このとき、エピタキシャル成長用基板は、その表面を清潔に維持する必要があるために、一枚ごとにウェハ保管容器に収容された状態で保管される。例えば、特許文献２には、エピタキシャル成長基板の保管に適したウェハ保管容器が開示されている。【０００６】
上記ウェハ保管容器にエピタキシャル成長用基板を収容して保管する場合、半導体ウェハの表裏面にパーティクルが付着する虞があるため、一般には、ウェハを収容したウェハ保管容器をラミネート袋で包装し、さらにラミネート袋内を排気して窒素ガス等の不活性ガスで充填し、ラミネート袋を密閉することで外気との接触を遮断し、外部からウェハ保管容器内にパーティクルが侵入するのを防止している。【０００７】
このようにして、所定の期間保管されたＣｄＴｅ基板表面には、正常なエピタキシャル成長を妨げる酸化膜が少なからず形成されているので、従来は、酸化膜を除去するためにエピタキシャル成長の前処理としてＢｒ2メタノールによるエッチング処理を行うようにしている。
【特許文献１】特公平６−９２２７８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／１１２１０６Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、エピタキシャル成長の前処理としてのエッチング処理は、手間がかかる上にエッチング処理自体が基板表面の品質を劣化させるため、該基板上に形成されたエピタキシャル成長膜の欠陥を増大させてしまうという問題がある。【０００９】
本発明は、ＨｇＣｄＴｅ膜のエピタキシャル成長を行う際に、前処理としてのエッチング処理が不要なエピタキシャル成長用半導体基板を提供することにより、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に欠陥が発生するのを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長を行うためのＣｄＴｅ系化合物半導体基板であって、鏡面仕上げ処理を施された後、所定時間以内に不活性ガス雰囲気内に収容され、ＸＰＳ測定により得られる基板表面の総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率が３０％以下であることを特徴とする。特に、ＣｄＴｅ又はＣｄＺｎＴｅでなるエピタキシャル成長用基板である。【００１１】
ここで、「総Ｔｅ量」とは、Ｔｅ単体及びＴｅ化合物を合わせた量を意味する。また、「鏡面仕上げ処理」とは、基板に研磨・洗浄処理等を施した後に最終的に行われる仕上げ処理であり、例えば、鏡面研磨法又は鏡面エッチング法により行われる。【００１２】
また、「不活性ガス雰囲気内に収容」する方法には、例えば、エピタキシャル成長用基板を所定のウェハ保管容器内に収容し、該ウェハ保管容器をラミネート袋で包装し、さらにラミネート袋内を排気して窒素ガスで充填し、ラミネート袋を密閉する方法等がある。【００１３】
また、ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長用半導体基板の製造方法において、前記基板に鏡面仕上げ処理を施した後、該基板を１０時間以内に不活性ガス雰囲気内に収容するようにした。これにより、ＸＰＳ測定による基板表面における総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率を上述した範囲とすることができる。【００１４】
以下に、本発明を完成するに至った経緯について説明する。
従来、鏡面仕上げしたＣｄＴｅ基板を所定のウェハ保管容器に収容して所定の期間保管した後に、ＨｇＣｄＴｅ膜のエピタキシャル成長に使用する場合には、ＣｄＴｅ基板表面に形成された酸化膜（主にＴｅ酸化物）を除去するために、エピタキシャル成長の前処理としてＢｒ2メタノールによるエッチング処理を行っていた。これは、基板表面に酸化膜が形成されている場合には、エピタキシャル成長膜に欠陥が発生してしまい良質なエピタキシャル成長膜を得られないためである。【００１５】
しかしながら、Ｂｒ2メタノールによるエッチング処理を行っても、ＣｄＴｅ基板上に形成されたエピタキシャル成長膜には欠陥が生じ、さらなる改善の余地があると考えられた。また、エッチング処理は、ＣｄＴｅ基板表面に形成された酸化膜（例えば、Ｔｅ酸化物）を除去するには有効であるが、このエッチング処理により基板表面の品質が劣化するために、エピタキシャル成長膜に欠陥が生じると推測された。【００１６】
そこで、本発明者等は、ＣｄＴｅ基板上にＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させる際の前処理としてエッチング処理を行うのは好ましくないとの見解のもと、保管中に基板表面に形成される酸化膜を低減することで、エッチング処理を施さなくても良質なエピタキシャル成長膜を形成できるのではないかと考えた。【００１７】
そして、ＣｄＴｅ基板表面に形成されているＴｅ酸化物の量と、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じる欠陥との関係を調べたところ、ＸＰＳで測定した基板表面の総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率（Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量）が３０％以内であれば、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じる欠陥を有効に低減できることが分かった。【００１８】
また、ＣｄＴｅ基板が大気に晒さられている時間と表面酸化膜の量の関係を調査し、大気に晒される時間を制御することで基板表面に形成される酸化膜の量を上記範囲に制御できることを見出した。さらに、鏡面仕上げされたＣｄＴｅ基板を窒素ガス雰囲気中に収容して保管することで、保管中に基板表面における酸化膜（Ｔｅ酸化物）の形成が進行するのを回避することはできるので、鏡面仕上げされた基板を窒素ガス雰囲気中に収容するまでの時間に着目し、この時間を制御してＣｄＴｅ基板表面に形成されるＴｅ酸化物の量を制御する方法を確立した。【００１９】
表１に、鏡面仕上げされたＣｄＴｅ基板を窒素ガス雰囲気中に収容するまでの時間と、ＣｄＴｅ基板表面をＸＰＳにより測定したときの総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率（％）を示す。なお、ＣｄＴｅ基板表面のＸＰＳ測定は、鏡面仕上げされたＣｄＴｅ基板を窒素ガス雰囲気中に収容した状態で３０日保管した後に測定している。【００２０】
【表１】
2008023639.tif 000002
【００２１】
表１より、鏡面仕上げされてから窒素ガス雰囲気中に収容するまでの時間が長くなるほど、総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率（Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量）が高くなっており、Ｔｅ酸化物の形成が進行していることが分かる。具体的には、鏡面仕上げから窒素ガス雰囲気中に収容するまでの時間が５分、１５分、６０分、１８０分、６００分の場合はＴｅ酸化物量／総Ｔｅ量は徐々に増大し、１日でＴｅ酸化物量／総Ｔｅ量は４５％となり、３０日以上でＴｅ酸化物量／総Ｔｅ量は８０％以上となりほぼ飽和している。【００２２】
また、ＣｄＴｅ基板表面の総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率（Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量）が３０％以内であれば、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じる欠陥を有効に低減できることから、ＣｄＴｅ基板を鏡面仕上げした後、６００分（１０時間）以内に窒素ガス雰囲気中に収容することで、その状態で保管されたＣｄＴｅ基板の表面酸化膜がＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長に及ぼす影響を極めて小さくできることとなる。【００２３】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、基板表面における総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率（Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量）を３０％以内としたＣｄＴｅ系化合物半導体基板である。また、前記ＣｄＴｅ系化合物半導体基板を得るためには、基板を鏡面仕上げした後、１０時間以内に窒素ガス雰囲気中に保管するようにすればよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させるためのＣｄＴｅ系半導体基板（例えば、ＣｄＴｅ基板やＣｄＺｎＴｅ基板）において、鏡面仕上げされた後に基板表面に形成されている酸化膜、すなわちＴｅ酸化物の量は、総Ｔｅ量の３０％以内に制御されるので、エピタキシャル成長膜に発生する欠陥を有効に低減できる。【００２５】
さらに、エピタキシャル成長の前処理としての（酸化膜除去を目的とする）エッチング処理を行う必要はないので、従来行っていたエッチング処理を省略できるとともに、エッチング処理に伴う基板表面の品質の劣化、ひいてはエピタキシャル成長後の欠陥の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
まず、ＣｄＴｅ単結晶の成長法として従来用いられている垂直ブリッジマン法により、ＣｄＴｅ単結晶を成長させた。そして、得られたＣｄＴｅ単結晶から薄く切り出されたＣｄＴｅ基板に、例えば、ラッピング、エッチング及びポリシング等の研磨・洗浄処理を施した後、最終ポリシング処理による鏡面仕上げ処理を施した。この鏡面仕上げ処理については、例えば、特開昭６２−２９０１３５号公報に開示されている。【００２７】
このようにして得られた鏡面仕上げＣｄＴｅ基板を、所定のウェハ保管容器に収容し、所定の期間保管した。その後、ウェハ保管容器からＣｄＴｅ基板を取り出し、該基板上にＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させた。【００２８】
（実施例）
実施例では、上述した鏡面仕上げＣｄＴｅ基板をウェハ保管容器に収容して大気中で１８０分又は６００分保管した後、窒素ガス雰囲気中に収容した。具体的には、ＣｄＴｅ基板を収容したウェハ保管容器をラミネート袋で包装し、さらにラミネート袋内を排気してから窒素ガスで充填し、ラミネート袋を密閉して窒素ガス雰囲気中とした。つまり、鏡面仕上げからラミネート袋を密閉するまでの時間が１８０分又は６００分である。【００２９】
そして、この窒素ガス雰囲気中で３０日保管した後、ウェハ保管容器からＣｄＴｅ基板を取り出し、該基板上にＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させた（前処理としてのエッチング処理なし）。【００３０】
表２に、ＣｄＴｅ基板表面におけるＴｅ酸化物量／総Ｔｅ量と、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数を示す。なお、ＣｄＴｅ基板表面におけるＴｅ酸化物量／総Ｔｅ量は、ＣｄＴｅ基板表面をＸＰＳにより測定したときの総Ｔｅ量とＴｅ酸化物量から算出している。また、ＨｇＣｄＴｅ成長膜の欠陥数は、光学顕微鏡（×２００）で成長膜の表面を観察し、視野内に見える欠陥の計数値から算出した密度で示している。【００３１】
表２より、鏡面仕上げ処理から１８０分で窒素ガス雰囲気中に収容した場合は、Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量は１７％で、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数は４５０個／ｃｍ2であった。また、鏡面仕上げ処理から６００分で窒素ガス雰囲気中に収容した場合は、Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量は２６％で、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数は４８９個／ｃｍ2であった。【００３２】
何れも、エピタキシャル成長させる前のＣｄＴｅ基板表面におけるＴｅ酸化物量／総Ｔｅ量が３０％以下であったので、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じる欠陥数は少なく、極めて良質なＨｇＣｄＴｅ膜を成長させることができた。【００３３】
【表２】
2008023639.tif 000003
【００３４】
（比較例１）
比較例１では、上述した鏡面仕上げＣｄＴｅ基板をウェハ保管容器に収容して大気中で１日、３０日、又は１２０日保管した後、窒素ガス雰囲気中に収容した。窒素ガス雰囲気での収容方法は実施例と同様である。【００３５】
そして、窒素ガス雰囲気中で３０日保管した後、ウェハ保管容器からＣｄＴｅ基板を取り出し、該基板上にＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させた（前処理としてのエッチング処理なし）。【００３６】
表３に、ＣｄＴｅ基板表面におけるＴｅ酸化物量／総Ｔｅ量と、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数を示す。
表３より、鏡面仕上げ処理から１日で窒素ガス雰囲気中に収容した場合は、Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量は４５％で、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数は１７００個／ｃｍ2であった。また、鏡面仕上げ処理から３０日で窒素ガス雰囲気中に収容した場合は、Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量は８２％で、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数は３３５０個／ｃｍ2であった。また、鏡面仕上げ処理から１２０日で窒素ガス雰囲気中に収容した場合は、Ｔｅ酸化物量／総Ｔｅ量は８０％で、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数は３１００個／ｃｍ2であった。【００３７】
何れも、実施例に比較して、エピタキシャル成長させる前のＣｄＴｅ基板表面におけるＴｅ酸化物の量が多いために、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じる欠陥数が多くなったといえる。【００３８】
【表３】
2008023639.tif 000004
【００３９】
（比較例２）
比較例２では、上述した鏡面仕上げＣｄＴｅ基板をウェハ保管容器に収容し、大気中で３０日保管した。その後、ウェハ保管容器からＣｄＴｅ基板を取り出し、該基板に対してＢｒ2メタノールによるエッチング処理を施してからＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させた。【００４０】
表４に、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数を示す。表４より、鏡面仕上げされたＣｄＴｅ基板を大気中で保管した場合は、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数は２３００個／ｃｍ2であった。【００４１】
Ｂｒ2メタノールによるエッチング処理を施したＣｄＴｅ基板にＨｇＣｄＴｅ膜を成長させた場合は、基板表面に形成されたＴｅ酸化膜は除去されるが、表面品質が劣化するために、ＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じた欠陥数は多くなった。実施例の結果と比較すると、ＨｇＣｄＴｅ成長膜の欠陥数は約５倍となっている。また、比較例１の結果と比較すると、大気中で３０日以上保管した場合はＢｒ2メタノールによるエッチング処理を行った方がＨｇＣｄＴｅ成長膜の欠陥数を低減することができるが、大気中での保管期間が１日程度ならば、Ｂｒ2メタノールによるエッチング処理を行わない方がＨｇＣｄＴｅ成長膜の欠陥数は少なくなることがわかる。【００４２】
【表４】
2008023639.tif 000005
【００４３】
このように、ＨｇＣｄＴｅ膜をエピタキシャル成長させる前のＣｄＴｅ基板表面におけるＴｅ酸化物量／総Ｔｅ量が３０％以下とすることで、前処理としてのエッチング処理を行った場合よりもＨｇＣｄＴｅ成長膜に生じる欠陥数を格段に低減させることができる。この場合、ＣｄＴｅ基板に鏡面仕上げ処理を施してから窒素ガス雰囲気中に収容するまでの時間を１０時間以下とすることが望ましい。【００４４】
また、エッチング処理を行う必要はないので、従来行っていたエッチング処理を省略できるとともに、エッチング処理に伴う基板表面の品質の劣化、ひいては表面品質の劣化に伴う表面欠陥の発生を防止することができ、極めて良質なＨｇＣｄＴｅ膜を成長させることができる。【００４５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、ＣｄＴｅ単結晶を基板とした場合について説明したが、その他のＣｄＴｅ系化合物半導体単結晶（例えばＣｄＺｎＴｅ単結晶）をエピタキシャル成長用基板として用いる場合にも有効である。
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月11日(2008.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長を行うためのＣｄＴｅ系化合物半導体基板であって、
鏡面仕上げ処理を施された後、１０時間以内に不活性ガスで充填された所定の容器に収容して保管され、
前記容器から取り出されエピタキシャル成長に使用されるときの、ＸＰＳ測定により得られる基板表面の総Ｔｅ量に占めるＴｅ酸化物の比率が３０％以下であることを特徴とするエピタキシャル成長用半導体基板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長用半導体基板の製造方法において、
基板に鏡面仕上げ処理を施した後、該基板を１０時間以内に不活性ガスで充填された所定の容器に収容して保管することを特徴とするエピタキシャル成長用半導体基板の製造方法。
【国際調査報告】
2008023639.tif 000006
2008023639.tif 000007
2008023639.tif 000008
2008023639.tif 000009