FR2728103A1 - Substrat de base en si recouvert d'une couche de cdte ou de cdznte riche en cd et procede pour sa production - Google Patents

Substrat de base en si recouvert d'une couche de cdte ou de cdznte riche en cd et procede pour sa production Download PDF

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Abstract

La présente invention propose un substrat de Si qui comprend un substrat de Si (11n), une couche intermédiaire orientée dans un plan (11n')B en znTe ou en CdZnTe riche en Zn et une couche supérieure orientée dans un plan (11,n")B en CdTe ou en CdZnTe riche en Cd. Les indices n' et n" sont des fonctions de l'indice n et des misappariements de réseau des couches et du substrat. Application à la réalisation de détecteurs infrarouges.

Description

SUBSTRAT DE BASE EN Si RECOUVERT D'UNE COUCHE DE CdTe
OU DE CdZnTe RICHE EN Cd ET PROCEDE POUR SA PRODUCTION
La présente invention concerne un substrat de base en Si recouvert par une couche de CdTe ou une couche de
CdZnTe riche en Cd, et un procédé pour sa production.
Dans la technique antérieure, on a utilisé un substrat en CdZnTe pour la croissance sur celui-ci de substrat en HgCdTe. Néanmoins, un substrat de base en
Si recouvert par une couche de CdTe ou une couche de
CdZnTe riche en Cd est utile comme substrat pour la croissance sur celui-ci de cristaux de HgCdTe ou pour un dispositif à infrarouges, du fait de son faible cout, de sa grande surface et de sa stabilité élevée.
Ce dernier substrat sera appelé ci-après "substrat de base en Si".
On peut former le substrat de base en Si en formant initialement une couche tampon sur un substrat de silicium et en faisant ensuite croitre sur celui-ci un film mince de CdTe ou de CdZnTe Pour augmenter la productivité, réduire le coût et obtenir une qualité élevée du fait de la quantité réduite d'impuretés, il est avantageux de former directement le film mince de
CdTe ou de CdZnTe sur le substrat de Si.
Une des techniques classiques de croissance directe de la couche de CdTe sur le substrat de Si est décrite dans le Journal of Electronic Materials, volume 22, 1993, pages 951 à 957. Ce document décrit la croissance de CdTe(lll)B sur du Si(001) mal orienté par épitaxie par faisceau moléculaire. Comme l'illustre la
Figure 1, un CdTe(Ill)B à monodomaine à orientation bonne ou mauvaise croit sur un substrat de Si(001) 18 à orientation bonne ou mauvaise. La largeur à mi-hauteur (FWHM) de courbes obtenues par diffraction des rayons X selon la méthode du double cristal tournant (DCRC) mesurée est de 140 secondes d'arc, ce qui indique la qualité de la cristallisation.
Une deuxième technique classique de croissance directe de la couche de CdTe sur le substrat de Si est décrite dans le Journal of Vacuum Science and
Technologies B10(4), 1992, pages 1370 à 1375. Ce document décrit la croissance d'une couche de CdTe (111) sur un substrat de Si par épitaxie par parois chaudes. La largeur à mi-hauteur (FWHM) de courbes obtenues par diffraction des rayons X selon la méthode du double cristal tournant mesurée est de 315 secondes d'arc pour une épaisseur de 6,1 um.
Une troisième technique classique est une croissance par épitaxie par faisceau moléculaire direct de ZnTe(100) et CdZnTe(100)/ZnTe(100) sur un substrat de Si(100), qui est décrite dans Applied Physics
Letters, 63(6), aout 1993, pages 818 à 820. Ces structures sont illustrées sur les Figures 2A, 2B et 2C. Comme l'illustre la Figure 2A, une couche 20 intermédiaire de ZnTe(100) est une couche tampon ayant une épaisseur de I um Une couche de CdZnTe (001) 21 ayant une épaisseur de 11,5 um est formée sur la couche tampon 20. La couche tampon 20 est formée sur un substrat 18 de Si(001) à orientation bonne ou mauvaise.
L'épitaxie par faisceau moléculaire est effectuée à l'aide de CdTe, ZnTe, Cd et Zn. La couche 21 de CdZnTe (001) est mesurée, selon la largeur à mi-hauteur (FWHM) de courbes obtenues par diffraction des rayons X selon la méthode du double cristal tournant (DCRC), comme étant de 158 secondes d'arc. En outre, comme l'illustre la Figure 2B, une couche de ZnTe(100) intermédiaire 20 est une couche tampon ayant une épaisseur de 1 um. Une couche de CdTe(112) à mauvaise orientation 19, ayant une épaisseur de 9,5 iim, est formée sur la couche tampon 20. La couche tampon 20 est formée sur un substrat 18 de Si(112) à mauvaise orientation.La couche de CdTe(112) à mauvaise orientation 19 est mesurée, selon la largeur à mi-hauteur (FWHM) de courbes obtenues par diffraction des rayons X selon la méthode du double cristal tournant (DCRC), comme étant de 670 secondes d'arc. En outre, comme l'illustre la
Figure 2C, une couche intermédiaire de ZnTe (100) 20 est une couche tampon ayant une épaisseur de 1 Wm. Une couche de CdTe(552) à mauvaise orientation 19, ayant une épaisseur de 9,5 pm, est formée sur un substrat de
Si(112) à mauvaise orientation 18. La couche de CdTe (552) à mauvaise orientation 19 est mesurée, selon la largeur à mi-hauteur (FWHM) de courbes obtenues par diffraction des rayons X selon la méthode du double cristal tournant (DCRC), comme étant de 110 secondes d' arc.
Comme décrit ci-dessus, on a souvent utilisé le substrat de CdTe ou le substrat de CdZnTe pour la croissance, sur celui-ci, d'une couche de cristaux de
HgCdTe, où le cristal de HgCdTe est un matériau pour détecteurs à infrarouges. Afin d'obtenir la croissance du monocristal HgCdTe, ii est extrêmement important, non seulement d'optimiser strictement les conditions de croissance, mais aussi d'optimiser les orientations des substrats. Si la croissance de HgCci-Te est effectuée par épitaxie par faisceau moléculaire, le plan (112)B est l'orientation optimale. Ceci est décrit dans le Journal of Crystal Growth 117 (1992) 171-176.
D'autre part, il est difficile d'obtenir une croissance de cristaux de HgCdTe non torsadés par épitaxie par faisceau moléculaire recouvrant un substrat de Si(001). Pour obtenir le monocristal dans cette orientation, il sera nécessaire que la température du substrat soit maintenue avec précision, avec une faible variation de + 1 C, et que le flux de
Hg soit aussi maintenu avec précision, avec une faible variation de + 2 %. Ceci est décrit dans le Journal of
Vacuum Science and Technologies 1990, volume A8, pages 1013 à 1019. Toutefois, il est en fait difficile de satisfaire ces conditions au cours de la croissance épitaxiale de HgCdTe.
Si la croissance de HgCdTe est effectuée sur une couche de CdZnTe (001) recouvrant une couche de ZnTe qui recouvre elle-même le substrat de Si(001), il est difficile de supprimer les formations d'aspérités torsadées
Si la couche de CdTe croît sur une couche tampon de ZnTe recouvrant un substrat de Si(112) à mauvaise orientation, la couche de CdTe obtenue a des domaines doubles avec des orientations différentes. En particulier, quand on a fait croître une couche de CdTe (112) à mauvaise orientation, il se forme en partie des cristaux torsadés. En outre, il est difficile d'obtenir la croissance de ZnTe pure exigée.
Dans ces circonstances, il n'y a pas de substrat de base en Si exempt des inconvénients ci-dessus.
EXPOSE DE L'INVENTION
Par conséquent, un objet de la présente invention est de proposer un substrat de monocristal semiconducteur de base en Si exempt des inconvénients mentionnés ci-dessus.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si ayant une orientation appropriée pour supprimer de façon remarquable les formations de cristaux torsadés dans une couche de semi-conducteur de
CdTe ou de CdZnTe riche en Cd que l'on a fait croître sur le substrat.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si ayant une orientation appropriée pour supprimer de façon remarquable les défauts de cristal dans une couche de semi-conducteur de CdTe ou de CdZnTe riche en Cd que l'on a fait croître sur le substrat.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si ayant une orientation appropriée pour fournir une stabilité d'énergie à une couche de semiconducteur de CdTe ou de CdZnTe riche en Cd que l'on a fait croître sur le substrat.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si ayant une orientation appropriée pour fournir une perfection cristalline à une couche de semi-conducteur de CdTe ou de CdZnTe riche en Cd que l'on a fait croître sur le substrat.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si exempt des inconvénients mentionnés ci-dessus.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si ayant une orientation appropriée pour supprimer de façon remarquable les formations de cristaux torsadés dans une couche de semi-conducteur de CdTe ou de CdZnTe riche en Cd que l'on a fait croitre sur le substrat.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si ayant une orientation appropriée pour supprimer de façon remarquable les défauts de cristal dans une couche de semi-conducteur de CdTe ou de CdZnTe riche en Cd que l'on a fait croître sur le substrat.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si ayant une orientation appropriée pour fournir une stabilité d'énergie à une couche de semi-conducteur de CdTe ou de
CdZnTe riche en Cd que l'on a fait croître sur le substrat.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si ayant une orientation appropriée pour fournir la perfection cristalline à une couche de semi-conducteur de CdTe ou de CdZnTe riche en Cd que l'on a fait croitre sur le substrat.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si appropriée pour faciliter la reproduction précise.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si en utilisant des matériaux très purs et maniables pour l'épitaxie par faisceau moléculaire.
Encore un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si sans utiliser un quelconque traitement thermique à température élevée.
Les objets ci-dessus, ainsi que d'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront évidents à partir de la description suivante.
La présente invention met à disposition un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si qui comprend un substrat de Si(lln), où n = 1,5-2,5.
Une couche intermédiaire est formée sur le substrat de
Si(lln). La couche intermédiaire est faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le ZnTe et le CdZnTe riche en Zn. La couche intermédiaire a une épaisseur comprise entre 50 et 200 Angströms (5 et 20nom). La couche intermédiaire est orientée dans un plan (llnl)B. Une couche supérieure est formée sur la couche intermédiaire. La couche supérieure est faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le
CdTe et le CdZnTe riche en Cd. La couche supérieure est orientée dans un plan (lln'')B. Les indices n' et n'' satisfont aux équations suivantes.
Figure img00070001
dans laquelle y représente le misappariement de réseau entre le substrat de Si et la couche intermédiaire.
Figure img00070002
dans laquelle y' représente le misappariement de réseau entre le substrat de Si et la couche supérieure.
Sur la couche supérieure, peut éventuellement être formée une couche de dessus faite en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Te, Se et S.
En outre, peuvent éventuellement être formées sur la couche supérieure des stratifications de couches faites en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par
Te, Se et S, à condition que les couches ont la même combinaison d'éléments et que les couches ont une composition différente des éléments sélectionnés.
En outre, peuvent éventuellement être formées sur la couche supérieure des stratifications de couches faites en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par
Te, Se et S, à condition que les couches ont des combinaisons d'éléments différentes.
La présente invention propose également un procédé de production d'un substrat de monocristal semiconducteur de base en Si par épitaxie par faisceau moléculaire, dans lequel au moins un des éléments Cd,
Te et Zn est irradié sur un substrat de Si(lln) où n = 1,5-2,5 Dans le procédé, on fait croître sur le substrat de Si(lln), à une température de substrat ne dépassant pas 300"C, une couche intermédiaire faite en
CdZnTe riche en Zn et ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200 Angstroms (5 et 20 nm).On fait croître sur la couche intermédiaire, à une température de substrat ne dépassant pas 300"C, une couche supérieure faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le CdTe et le CdZnTe riche en Cd et ayant une épaisseur comprise entre 400 et 1000 Angströms (40 et 100 nom) Le substrat est soumis à une recuisson in-situ à une température comprise entre 320 et 420"C.
Après le traitement de recuis son, on fait croitre sur la couche supérieure, à une température de substrat comprise entre 200 et 350"C, une couche de dessus faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le
CdTe et le CdZnTe.
En variante, après le traitement de recuisson, on irradie sur la couche supérieure au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Te, Se et S. En tant que variantes, les irradiations peuvent être réalisées en modifiant les combinaisons des éléments choisis.
Eventuellement, les irradiations peuvent être réalisées en modifiant les doses des éléments irradiés.
Des modes de réalisation préférés de la présente invention vont être décrits en détail, à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins joints.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en coupe en élévation illustrant le substrat de Si classique.
La figure 2A est une vue en coupe en élévation illustrant un autre substrat de Si classique.
La figure 2B est une vue en coupe en élévation illustrant encore un autre substrat de Si classique.
La figure 2C est une vue en coupe en élévation illustrant encore un autre substrat de Si classique.
La figure 3 est un vue illustrant l'interface
Si(lln)/CdZnTe(lln').
La figure 4 est un vue illustrant l'interface
Si(lln)/CdZnTe(lln).
La figure 5 est une vue en coupe en élévation illustrant un nouveau substrat de base en Si selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
La figure 6 est un schéma illustrant une courbe, obtenue par diffraction des rayons X selon la méthode du double cristal tournant, d'un nouveau substrat de base en Si selon un premier mode de réalisation de la présente invention
La figure 7 est un schéma illustrant un nouveau procédé de formation d'un substrat de base en Si selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
La figure 8 est une vue en coupe en élévation illustrant un nouveau substrat de base en Si selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
La figure 9 est un schéma illustrant la courbe, obtenue par diffraction des rayons X selon la méthode du double cristal tournant, d'un nouveau substrat de base en Si selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
La figure 10 est un schéma illustrant un nouveau procédé de formation d'un substrat de base en Si selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE
L'INVENTION
La présente invention propose un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si qui comprend un substrat de Si(lln), où n = 1,5-2,5. Une couche intermédiaire est formée sur le substrat de Si(lln). La couche intermédiaire est faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le ZnTe et le CdZnTe riche en Zn. La couche intermédiaire a une épaisseur comprise entre 50 et 200 Angstroms. La couche intermédiaire est oriel zée dans un plan (lln')B. Une couche supérieure est formée sur la couche intermédiaire. La couche supérieure est faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le CdTe et le CdZnTe riche en Cd.La couche supérieure est orientée dans un plan (:ln")a. Les indices n' et n'' satisfont aux équations suivantes.
Figure img00100001
dans laquelle y représente le misappariement de réseau entre le substrat de Si et la couche intermédiaire.
Figure img00110001
dans laquelle y' représente le misappariement de réseau entre ledit substrat de Si et ladite couche supérieure.
Sur la couche supérieure, peut éventuellement être formée une couche de dessus faite en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Te, Se et S.
En outre, peuvent éventuellement être formées sur la couche supérieure des stratifications de couches faites en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par
Te, Se et S, à condition les couches ont la même combinaison d'éléments et que les couches ont une composition différente des éléments sélectionnés.
En outre, peuvent éventuellement être formées sur la couche supérieure des stratifications de couches faites en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par
Te, Se et S, à condition les couches ont des combinaisons d'éléments différentes.
On supposera que, comme illustré sur la figure 3, on fait croître une couche 22 de CdZnTe(lln') sur un substrat 18 de Si(lln). La couche 22 de CdZnTe(lln') et le substrat 18 de Si(lln) ont des interfaces qui présentent des gradins et des terrasses. A l'interface entre la couche 22 de CdZnTe(lln') et le substrat 18 de
Si(lln), un espace 23 est formé, en raison d'un misappariement de réseau entre eux. Le misappariement de réseau entre la couche 22 de CdZnTe(lln') et le substrat 18 de Si(lln), ou espace 23, est représenté par y. Si l'indice de plan n' satisfait à l'équation suivante, alors la couche 22 de CdZnTe(llnl) a une interface dont les gradins sont positionnés selon le même intervalle que le substrat 18 de Si(lln).
Figure img00120001
dans laquelle le misappariement de réseau est obtenu en divisant la constante de réseau du substrat de Si 18 par le résultat obtenu en soustrayant la constante de réseau du substrat 18 à une constante de réseau de la couche 22 de CdZnTe.
On supposera en outre que, comme illustré sur la figure 4, on fait croître une couche 22 de CdZnTe(lln) sur le substrat 18 de Si(lln), où la couche 22 de
CdZnTe(lln) est orientée dans le meme plan que le substrat 18 de Si(lln). Il existe un espace important 23 à une interface entre la couche 22 de CdZnTe(lln) et le substrat 18 de Si(lln). La couche 22 de CdZnTe(lln) a une interface présentant des gradins positionnés à un intervalle différent de celui du substrat 18 de
Si(lln). L'intervalle de gradin de la couche 22 de
CdZnTe(lln) diffère de celui du substrat 18 de Si(lln) par le misappariement de réseau entre eux.Comme illustré sur la figure 4, à l'interface entre la couche 22 de CdZnTe(lln) et le substrat 18 de Si(lln), une contrainte importante est créée, qui entraîne une détérioration remarquable de la structure cristalline de la couche 22 de CdZnTe(lln).
Si la couche 22 de CdZnTe(lln') a le même intervalle de gradin que le substrat 18 de Si(lln), comme illustré sur la figure 3, alors l'espace 23 entre la couche 22 de CdZnTe(lln') et le substrat 18 de
Si(lln) ne dépasse pas 0,6 Angstrom (0,0o nm).
Par ailleurs, si la couche 22 de CdZnTe(lln) a un intervalle de gradin différent de celui du substrat 18 de Si(lln), comme illustré sur la figure 3, alors l'espace 23 entre la couche 22 de CdZnTe(lln') et le substrat 18 de Si(lln) est d'au moins 2 Angströms (0,2 nm).
Si la couche 22 de CdZnTe(lln) a le même intervalle de gradin que le substrat 18 de Si(lln), il en résulte que l'énergie de liaison entre eux est stable. Ceci peut éliminer la formation de cristaux torsadés dans la couche 22 de CdZnTe(lln').
Si on fait croître la couche de CdZnTe(lln'') riche en Cd sur la couche intermédiaire de CdZnTe(lln') riche en Zn recouvrant le substrat de Si(lln), l'indice de plan n'' est choisi de telle sorte que la couche de CdZnTe(lîn'') riche en Cd ait le même intervalle de gradin que la couche intermédiaire de CdZnTe(lln') riche en Zn, ce qui a pour résultat une amélioration de la qualité du cristal de la couche de CdZnTe(lln'') riche en Cd. L'indice de plan n'' est donné par l'équation suivante,
Figure img00130001
dans laquelle y' est le misappariement de réseau entre le substrat de Si et la couche de CdZnTe(lln'') riche en Cd.
La couche intermédiaire de CdZnTe(lln') riche en
Zn ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200
Angströms (5 et 20 nm) est formée entre la couche de CdZnTe (Iln'') riche en Cd et le substrat de Si(lln) de sorte que la couche de CdZnTe(lln'') riche en Cd soit exempte de domaines doubles avec des orientations différentes, ce qui assure ainsi que la croissance du cristal est orientée dans le plan (il').
Si on fait croître la couche de CdTe sur le substrat de Si(lln), la couche de CdTe est orientée dans un plan (111) à mauvaise orientation. Le plan (111) de CdTe combiné avec Zn est variant (glissant) de sorte qu'il est facile d'obtenir un relâchement du réseau dû à des dislocations de non correspondance. A partir de ce qui précède, on peut considérer que c'est avec un misappariement de réseau important entre CdTe et Si que la couche de cristal CdTe a son niveau d'énergie le plus stable dans le plan (111). Soit le plan A soit le plan B est disponible en choisissant les conditions de croissance.
Si le substrat de Si est recouvert d'une couche de
Te, la qualité du cristal est considérablement détériorée, la couche de Te ayant la même orientation.
Si l'épaisseur de la couche intermédiaire dépasse 200 angströms (20 mm), cela entraîne le problème de la formation de cristaux torsadés. L'augmentation de l'épaisseur de la couche intermédiaire provoque l'augmentation de la probabilité de la formation de cristaux torsadés. La cause de ce phénomène est que l'important misappariement du réseau entre le substrat de Si et la couche intermédiaire fournit une énergie de stabilité lorsqu'on fait croître la couche dans la formation de cristaux torsadés. Si on fait croître la couche de CdTe sur le substrat de Si(112) dans la même orientation, alors le misappariement de réseau entre eux est de 19,4 z Par contraste, si on fait croître la couche de CdTe sur le substrat de Si(112) avec la formation de cristaux torsadés, alors un misappariement de réseau réel entre eux est réduit à 4,4 %.
Si l'épaisseur de la couche intermédiaire est inférieure à l'épaisseur ci-dessus, la contrainte de la couche peut relâcher le misappariement du réseau. Il en résulte que la couche orientée dans le plan (loin') a le plus de stabilité d'énergie.
En conséquence, la couche intermédiaire de CdZnTe (loin') riche en Zn avec un épaisseur comprise entre 50 et 200 Angströms (5 et 20 nm) située entre le substrat de Si et la couche de CdZnTe riche en Cd ou de CdTe augmente la qualité du cristal de la couche de CdZnTe riche en Cd ou de CdTe et garantit également que la couche de CdZnTe riche en Cd ou de CdTe que l'on fait croître est orientée dans le plan (lln').
La présente invention propose également un procédé de production d'un substrat de monocristal semiconducteur de base en Si par épitaxie par faisceau moléculaire dans lequel au moins un élément choisi dans l'ensemble Cd, Te et Zn est irradié sur un substrat de
Si (loin) où n = 1,5-2,5.Dans le procédé, une couche intermédiaire faite en CdZnTe riche en Zn et ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200 angstroms (5 et 20 nm) est mise à croître sur le substrat de Si(lln) à une température de substrat ne dépassant pas 300"C. Une couche supérieure faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le CdTe et le CdZnTe riche en
Cd et ayant une épaisseur de l'ordre de 400-1000 angströms (40 et 100 nm) est mise à croitre sur la couche intermédiaire à une température de substrat ne dépassant pas 300"C. Le substrat est soumis à une recuisson in-situ à une température de l'ordre de 320 420"C.
A la suite du traitement de recuisson, une couche de dessus faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par CdTe et CdZnTe est mis à croître sur la couche supérieure à une température de substrat de l'ordre de 200-350"C.
Alternativement, à la suite du traitement de recuisson, au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par
Te, Se et S sont irradiés sur la couche supérieure. En tant que modifications, les irradiations peuvent être effectuées en changeant les combinaisons des éléments choisis. Alternativement, les irradiations peuvent être effectuées en modifiant les doses des éléments irradiés.
Il est très important pour l'obtention de la croissance du cristal dans le plan B que seuls le CdTe et le Zn soient irradiés sur le substrat de Si dans des conditions riches en Zn pour faire croître la couche de
CdZnTe riche en Zn.
Si la couche de CdZnTe est mise à croître dans des conditions telles que le rapport d'élément du groupe IV à l'élément du groupe II est proche de 1, on obtient une croissance de plan A ou une croissance d'un polycristal. Les conditions riches en Zn permettent la croissance du cristal dans le plan B.
Même si le Zn et le Cd sont irradiés sur le substrat de Si(lln), ni le Zn ni le Cd n'adhère à la surface du substrat de Si. Si le -Zn et le CdTe sont irradiés sur le substrat de Si(lln), alors le Te est lié en premier au substrat de Si au niveau des gradins.
Le Zn et le Cd sont alors liés au Te déjà lié aux gradins du substrat de Si, il en résulte ainsi une croissance de la couche de CdZnTe riche en Zn sur le substrat de Si. Si le rapport de l'élément du groupe IV à l'élément du groupe II est proche de 1, la couche de
Te est formée sur le substrat de Si. Aucune structure cristalline en mélange de Zn n'est obtenue, ce qui entraîne une croissance dans le plan A ou une croissance de polycristal.
Même si des conditions riches en Cd sont choisies, le problème ci-dessus se posera à cause de la faible liaison entre Cd et Si. Même si la croissance dans le plan B est obtenue, il est difficile d'obtenir la couche de CdZnTe avec l'orientation voulue.
Par contre, si des conditions riches en Zn sont obtenues, le Zn peut être lié au Te lié aux gradins du substrat de Si de telle façon qu'une structure de mélange de Zn est formée jusqu'à s'étendre sur les terrasses du substrat de Si. Il en résulte que la croissance dans le plan B est obtenue. Le misappariement de réseau entre la couche de CdZnTe riche en Zn et le substrat de Si est inférieure au misappariement de réseau entre soit la couche de CdZnTe riche en Cd soit la couche de CdTe et le substrat de
Si. Il en résulte que la croissance voulue dans le plan (loin') est obtenue. En conséquence, les conditions riches en Zn à un moment de croissance initial sont essentielles pour obtenir le plan B et l'orientation.
Un premier mode de réalisation selon la présente invention va être décrit. Comme illustré sur la FIG. 5, la structure du substrat de base Si a un substrat de Si (lln) 1 où n = 1,5-2,5 Une première couche intermédiaire 2 est formée sur le substrat de Si 1. La première couche intermédiaire 2 est faite en CdxZnlxTe dans laquelle x n'est pas supérieur à 0,1. Une deuxième couche intermédiaire 3 est formée sur la première couche intermédiaire 2. La deuxième couche intermédiaire 3 est faite en Cd < Zn1xTe où x est égal à environ 0,7. Une couche de dessus 4 est formée sur la deuxième couche intermédiaire 3. La couche de dessus 4 est faite en CdTe. La première couche intermédiaire 2 a une épaisseur d'environ 100 Angströms (10 nm).La deuxième couche intermédiaire 3 a une épaisseur d'environ 500 Angstroms (50 nm). La couche de dessus a une épaisseur d'environ 26 Wm. Le substrat 1 a un plan (1;1;2,43)B. La première couche intermédiaire 2 a un plan (1;1;2,79)B. La couche du dessus 4 a un plan (1;1;3,03)B.
La figure 6 illustre une courbe de rotation de diffraction aux rayons X de la couche 4 de CdTe. La largeur mesurée à mi-hauteur (FWHM) de courbes obtenues par diffraction des rayons X selon la méthode du double cristal tournant (DCRC) est de 80 sec, ce qui indique un cristal de haute qualité.
La structure de base en Si ci-dessus peut être fabriquée comme suit. En considérant la figure 7 le substrat de Si 1 est soumis à un nettoyage au RCA puis introduit dans une chambre de croissance dans laquelle le substrat de Si est gardé pendant quelques heures sous une pression de vide poussé à une température de 500"C. Après quoi le substrat de Si est maintenu à une température de 850"C pendant Sminutes. Le substrat de
Si est ensuite soumis au traitement de nettoyage 9 pour retirer un film oxyde superficiel du substrat de Si 1.
Lorsque la température est descendue à 2500C, les irradiations de Zn et de CdTe sur le substrat de Si sont maintenues pendant 15 minutes pour la croissance de la première couche intermédiaire 2 en CdZnTe riche en Zn, dans laquelle les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement 1 x 10-6 Torr (1,3.10-O Pa) et approximativement 2 x 10 a Torr (1,3.10-6 Pa).
Ensuite, les irradiations de Zn et de CdTe sur le substrat de Si sont maintenues pendant 15 minutes pour la croissance de la deuxième couche intermédiaire 3 en
CdZnTe riche en Cd. Les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement 2 x 10 8 Torr (2,6.10-6 Pa) et approximativement 1 x 10 Torr (1,3.10-5 Pa). Il a été confirmé par l'observation de la configuration RHEED que le plan (lln')B souhaité est obtenu.
A titre d'exemple comparatif, une irradiation de
CdTe sans irradiation de Zn est effectuée. Comme résultat, un plan (111) à mauvaise orientation était observé. Si on laisse croître la couche 2 de CdZnTe jusqu'à ce que l'épaisseur de la couche de CdZnTe 2 riche en Zn soit supérieure à 500 Angstroms (50 nm), on observe la formation de cristaux torsadés dans la deuxième couche intermédiaire 3 de CdZnTe riche en Cd.
En outre, le substrat est soumis à un traitement de recuisson in-situ 12 sous une pression d'ultravide et à une température de 360"C pendant 10 minutes. La température du substrat est ensuite diminuée jusqu'à 290"C. Une irradiation 13 de CdTe est effectuée à une dose d'environ 1 x 10 6 Torr (1,3.10-4 Pa) pour la croissance de la couche de dessus en CdTe 4.
La couche 4 de CdTe mise en croissance a été soumise à l'observation RHEED et diffraction aux rayons
X en plus du test de gravure. Comme résultat, il a été confirmé que la couche de CdTe 4 a un plan (1;1;3,03)3.
Les traitements séquentiels ci-dessus ont été répétés pour confirmer la croissance de l-a couche de CdTe 4 dans (1;1;3,03)B avec une bonne reproductibilité.
Le procédé ci-dessus est caractérisé par l'utilisation de CdTe et de Zn seulement. Le CdTe et le
Zn sont facilement disponibles pourvu que leur pureté ne soit pas inférieure à 6N. Le CdTe et le Zn peuvent être facilement traités dans une atmosphère.
Par contre, si on utilise le ZnTe, il est difficile d'obtenir la haute pureté requise et il est également difficile de traiter sans modification du matériau ou sans introduction d'impuretés.
Un deuxième mode de réalisation selon la présente invention va être décrit. Comme l'illustre la figure 8, la structure du substrat de base Si a un substrat 5 de
Si(lln) où n = 1,5-2,5. Une première couche intermédiaire 6 est formée sur le substrat de Si 5. La première couche intermédiaire 6 est faite en CdXZn1Te dans laquelle x n'est pas supérieur à 0,1. Une deuxième couche intermédiaire 7 est formée sur la première couche intermédiaire 6. La deuxième couche intermédiaire 7 est faite en CdxznlxTe dans laquelle x n'est pas inférieur à environ 0,9. Une couche de dessus 8 est formée sur la deuxième couche intermédiaire 7. La couche de dessus 8 est faite en HgCdTe. La première couche intermédiaire 6 a une épaisseur d'environ 100 angströms.La deuxième couche intermédiaire 7 a une épaisseur de 10 pm. La couche de dessus 8 a une épaisseur d'environ 14 um Le substrat 5 a un plan (1;1;1,78)B. La première couche intermédiaire 6 a une plan (l;l;l,92)B. La couche de dessus 8 a un plan (1;1;2,00)B.
La figure 9 illustre une courbe de rotation de diffraction aux rayons X de la couche 8 de HgCdTe. La largeur mesurée à mi-hauteur (gSHM) des courbes de rotation de diffraction des rayons X selon la méthode des cristaux tournants (DCDC) est- de 64 sec ce qui indique un cristal de haute qualité.
Ce substrat a été soumis à un traitement thermique sous atmosphère de Hg afin de mesurer ses caractéristiques. A une température de 77K, le substrat présentait une concentration de porteurs de 5,0 x l01cm3 et une mobilité des électrons de 5,1 x 104cm-Z/Vs. La densité mesurée de dislocations de non correspondance était de 5,1 x 105cm-2 . Les excellentes caractéristiques de ce substrat sont pratiquement équivalentes aux caractéristiques d'une couche de cristal de HgCdTe que l'on fait croître par épitaxie sous faible pression soit sur un gros cristal de HgCdTe soit sur un substrat de CdZnTe. Le substrat de base de Si obtenu est supérieur en raison de son faible coût et de sa grande stabilité.
Sur ce substrat, le détecteur infrarouges est formé pour confirmer ses caractéristiques à une température de 77K. Aucune détérioration des caractéristiques du détecteur due à des défauts du cristal n'est observée.
La structure de base de Si ci-dessus peut être fabriquée de la façon suivante. En référence à la figure 10, le substrat de Si 5 est soumis à un nettoyage au RCA. On enlève ensuite un film d'oxyde du substrat de Si à l'aide d'une solution acide au fluor à 1 %. Le substrat de Si 5 est ensuite introduit dans une chambre de croissance où le substrat de Si 5 est maintenu pendant 10 minutes sous une pression d'ultravide à une température de 500"C. Après quoi le substrat de Si 5 est soumis à un traitement de nettoyage 14 afin d'éliminer l'hydrogène de la surface du substrat de Si 5. Lorsque la température est tombée à 250"C, on procède pendant 15 minutes à des irradiations de Zn et de CdTe sur le substrat de Si pour faire croître la première couche intermédiaire 6 de CdZnTe riche en Zn, où les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement de 1 x 10 Torr (1,3.10-4 ?a) et approximativement de 2 x 10 Torr (2,6.10-6 Pa).
Ensuite, on procède pendant 15 minutes à des irradiations de Zn et de CdTe sur le substrat de Si pour faire croître la couche de CdZnTe riche en Cd. Les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement de 2 x 10 Torr (2,6.10-7 Pa) et approximativement de 1 x 10 Torr (1,3.10-5 Pa). il est confirmé par l'observation de la configuration RHEED que l'on obtient le plan (lln')B souhaité.
En outre, on maintient pendant 6 heures les irradiations 16 de Zn et de CdTe sur le substrat de Si pour faire croître la couche de CdZnTe riche en Cd., où les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement de 2 x 10 Torr (2,6.10-6 Pa) et approximativement de 1 x 106 Torr (1,3.10-4 Pa). La température du substrat est abaissée à 1800C avant de réaliser les irradiations 17 de Hg, CdTe et Zn pour faire croître la couche de dessus 8 de HgCdTe.
Dans ce mode de réalisation, la température la plus élevée du traitement thermique utilisé est seulement de 500"C. La deuxième température la plus élevée du traitement thermique utilisé est seulement de 360"C. Les traitements thermiques à température peu élevée sont appropriés pour former un composant monobloc.
Bien que des modifications de la présente invention seront évidentes pour une personne ayant des compétences ordinaires dans le domaine technique auquel appartient l'invention, on doit comprendre que les modes de réalisation représentés et décrits à titre d'exemples ne doivent en aucun cas être considéré dans un sens limitatif. En conséquencer on vise à couvrir dans les revendications toutes les modifications qui entrent dans l'esprit et le cadre de l'invention.

Claims (19)

REVENDICATIONS
1. Substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si, caractérisé en ce qu'il comprend :
un substrat de Si(lln) où n = 1,5-2,5 ;
une couche intermédiaire formée sur le substrat de
Si(lln), ladite couche intermédiaire étant faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le ZnTe et le CdZnTe riche en Zn, ladite couche intermédiaire ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200 Angströms (5 et 20 nm), et ladite couche intermédiaire étant orientée dans un plan (lln')B ; et
une couche supérieure formée sur ladite couche intermédiaire (2), ladite couche supérieure étant faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par
CdTe et CdZnTe riche en Cd, ladite couche supérieure étant orientée dans un plan (lln'')B, l'indice n' satisfaisant à l'équation suivante
Figure img00230001
dans laquelle y représente le misappariement de réseau entre ledit substrat de Si et ladite couche intermédiaire, et l'indice n" satisfaisant à l'équation suivante
Figure img00230002
dans laquelle y' représente le misappariement de réseau entre ledit substrat de Si et ladite couche supérieure.
2. Substrat selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de dessus formée sur ladite couche supérieure, ladite couche de dessus était faite en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans 1'ensemble constitué par Te, Se et S.
3. Substrat selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des stratifications de couches formées sur ladite couche supérieure, lesdites couches étant faites en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Te, Se et S, à condition que lesdites couches ont la même combinaison d'éléments et que lesdites couches ont une composition différente des éléments sélectionnés.
4. Substrat selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des stratifications de couches formées sur ladite couche supérieure, lesdites couches étant faites en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Te, Se et S, à condition que lesdites couches ont des combinaisons d'éléments différentes.
5. Substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si, comprenant
un substrat de Si(lln) où n = 1,5-2,5 ;
une couche intermédiaire formée sur ledit substrat de Si(lln), ladite couche intermédiaire étant faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le
ZnTe et le CdZnTe riche en Zn, ladite couche intermédiaire ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200 Angstroms (5 et 20 nm), et ladite couche intermédiaire étant orientée dans un plan (11n1)B ; et
une couche supérieure formée sur ladite couche intermédiaire, ladite couche supérieure étant faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le
CdTe et le CdZnTe riche en Cd, ladite couche supérieure étant orientée dans un plan (lln'')B,
l'indice n' étant choisi de telle sorte qu'un interface de ladite couche intermédiaire présente des gradins positionnés selon le même intervalle que les gradins sur une interface dudit substrat de Si, et
l'indice n" étant choisi de telle sorte qu'une interface de ladite couche supérieure présente des gradins positionnés selon le même intervalle que les gradins sur une interface de ladite couche intermédiaire.
6. Substrat selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de dessus formée sur ladite couche supérieure, ladite couche de dessus étant faite en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Te, Se et S.
7. Substrat selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
des stratifications de couches formées sur ladite couche supérieure, lesdites couches étant faites en au moins un élément choisi dans i'ensemble constitué par
Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Te, Se et
S, à condition que lesdites couches ont la même combinaison d'éléments et que lesdites couches ont une composition différente des éléments sélectionnés.
8. Substrat selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des stratifications de couches formées sur ladite couche supérieure, lesdites couches étant faites en au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Te, Se et S, à condition que lesdites couches ont des combinaisons d'éléments différentes.
9. Substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si, caractérisé en ce qu'il comprend
un substrat (1) de Si orienté dans un plan (1;1;2,43)B ;
une première couche intermédiaire (2) formée sur ledit substrat de Si, ladite première couche intermédiaire étant faite en CdxZnl~xTe, où l'indice x ne vaut pas plus de 0,1, ladite première couche intermédiaire ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200 Angströms (5 et 20 nm) et ladite première couche intermédiaire étant orientée dans un plan (1;1;2,79)B ;
une deuxième couche intermédiaire (3) formée sur ladite première couche intermédiaire, ladite deuxième couche intermédiaire étant faite en Cd,Znl~,Te, où l'indice x est approximativement 0,7 et ladite deuxième couche intermédiaire est orientée dans un plan (1;1;;2,79)B ; et
une couche de dessus (4) formée sur ladite deuxième couche intermédiaire (3) , ladite couche de dessus (4) étant faite en CdTe et ladite couche de dessus étant orientée dans un plan (1;1;3,03)B.
10. Substrat selon la revendication 9, caractérisé en ce que
ladite première couche intermédiaire a une épaisseur d'approximativement 100 Angstroms (10 nm) ; et
ladite deuxième couche intermédiaire (13) a une épaisseur d'approximativement 500 Angstroms (50 nm).
11. Substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si, caractérisé en ce qu'il comprend
un substrat de Si (5) orienté dans un plan (1; 1; 1,78) B ;
une première couche intermédiaire (6) formée sur ledit substrat de Si, ladite première couche intermédiaire (6) étant faite en Cd,Zn xTe, où l'indice x ne vaut pas plus de 0,1, ladite première couche intermédiaire (6) ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200 Angströms (5 et 20 nm) et ladite première couche intermédiaire étant orientée dans un plan (1;1;1,92)B ;;
une deuxième couche intermédiaire (7) formée sur ladite première couche intermédiaire (6), ladite deuxième couche intermédiaire (7) étant faite en CdxZnl xTe, où l'indice x n'est pas inférieur à approximativement 0,9 et ladite deuxième couche intermédiaire étant orientée dans un plan (1;1;1,92)B ; et
une couche de dessus (8) formée sur ladite deuxième couche intermédiaire (7), ladite couche de dessus étant faite en HgCdTe et ladite couche de dessus étant orientée dans un plan (1;1;2,00)B.
12. Substrat selon la revendication 11, caractérisé en ce que
ladite première couche intermédiaire (5) a une épaisseur d'approximativement 100 Angströms (10 nm) ; et
ladite deuxième couche intermédiaire (6) a une épaisseur d'approximativement 10 pm.
13. Procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si par épitaxie par faisceau moléculaire, dans lequel au moins un élément parmi le Cd, le Te et le Zn est irradié sur un substrat de Si(lln) où n = 1,5-2,5, ledit procédé comprenant les étapes consistant à
faire croitre une couche intermédiaire faite en
CdZnTe riche en Zn et ayant une épaisseur comprise entre 50 et 200 Angströms (5 et 20 nm) sur un substrat de Si(lln) à une température de substrat ne dépassant pas 3000C ;
faire croitre une couche supérieure faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le CdTe et le CdZnTe riche en Cd et ayant une épaisseur comprise entre 400 et 1000 Angstroms (40 nm, 100 nm) sur ladite couche intermédiaire à une température de substrat ne dépassant pas 3000C ;;
soumettre ledit substrat à une recuisson in-situ à une température comprise entre 320 et 4200C.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à faire croître sur ladite couche supérieure, à une température de substrat comprise entre 200 et 35O0C, une couche de dessus faite en un matériau choisi dans l'ensemble constitué par le CdTe et le CdZnTe.
15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à irradier au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par Hg, Cd, Zn et Mn en combinaison avec au moins un élément choisi dans l'ensemble constitué par
Te, Se et S sur ladite couche supérieure.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce lesdites irradiations sont réalisées en modifiant les combinaisons des éléments choisis.
17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce lesdites irradiations sont réalisées en modifiant les doses des éléments irradiés.
18. Procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à
soumettre un substrat de Si à un nettoyage au
RCA ;
introduire ledit substrat de Si dans une chambre de croissance où le substrat de Si est maintenu pendant quelques heures sous une pression d'ultravide à une température de 500 C ;
maintenir le substrat de Si a une température de 850"C pendant 5 minutes
soumettre ledit substrat de Si à un traitement de nettoyage pour éliminer un film d'oxyde de surface du substrat de Si ;;
lorsque la température est tombée à 2500C, maintenir pendant 15 minutes les irradiations de Zn et de CdTe sur le substrat de Si pour faire croître une première couche intermédiaire (2) de CdZnTe riche en
Zn, où les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement de 1 x 10-6 Torr (1,3.10-4 Pa) et approximativement de 2 x 10- Torr (2,6.10-6 Pa).
lorsque la température dudit substrat est tombée à 290"C, procéder à une irradiation de CdTe à une dose d'approximativement 1 x 10-6 Torr (1,3.10-4 Pa) pour faire croître une couche de dessus en CdTe.
soumettre ledit substrat à un traitement de recuisson in-situ sous une pression d'ultravide et à une température de 360"C pendant 10 minutes ; et
Cd, où les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement de 2 x 10-e Torr (2,6.10-6 Pa) et approximativement de 1 x 10- Torr (1,3.10-5 Pa) -
Zn et de CdTe sur le substrat de Si pour faire croître une deuxième couche intermédiaire de CdZnTe riche en
maintenir pendant 15 minutes des irradiations de
19. Procédé pour la production d'un substrat de monocristal semi-conducteur de base en Si caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à
soumettre un substrat de Si (5) à un nettoyage au
RCA ;
éliminer un film d'oxyde dudit substrat en utilisant une solution acide au fluor à 1 %,
introduire ledit substrat de Si dans une chambre de croissance où le substrat de Si (5) est maintenu pendant 10 minutes sous une pression d'ultravide poussée à une température de 500"C ;
soumettre ledit substrat de Si (5) à un traitement de nettoyage pour éliminer l'hydrogène de la surface du substrat de Si ;;
lorsque la température est tombée à 25O0C, maintenir pendant 15 minutes des irradiations de Zn et de CdTe sur le substrat de Si pour faire croître une première couche intermédiaire de CdZnTe riche en Zn, où les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement de 1 x 10-6 Torr (1,3.10-4 Pa) et approximativement de 2 x 10-3 Torr (2,6.10-o Pa).
Zn et de CdTe sur le substrat de Si pour faire croître une couche de CdZnTe riche en Cd, où les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement de 2 x 10- Torr et approximativement de 1 x 10-7 Torr.
maintenir pendant 15 minutes des irradiations de
lorsque la température dudit substrat est tombée à 1800C, procéder à des irradiations de Hg, CdTe et Zn pour faire croître une couche de dessus en HgCdTe.
maintenir pendant 6 heures des irradiations de Zn et de CdTe sur ledit substrat de Si pour faire croître une couche de CdZnTe riche en Cd, où les doses de Zn et de CdTe converties en pression sont approximativement de 2 x 10-3 Torr (2,6.10-6 Pa) et approximativement de 1 x 10-6 Torr (1,3.10-4 Pa) ; et
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5742089A (en) * 1995-06-07 1998-04-21 Hughes Electronics Growth of low dislocation density HGCDTE detector structures
US6036770A (en) * 1996-04-04 2000-03-14 Raytheon Company Method of fabricating a laterally continuously graded mercury cadmium telluride layer
US6091127A (en) * 1997-04-02 2000-07-18 Raytheon Company Integrated infrared detection system
US5861626A (en) * 1996-04-04 1999-01-19 Raytheon Ti System, Inc. Mercury cadmium telluride infrared filters and detectors and methods of fabrication
US5838053A (en) * 1996-09-19 1998-11-17 Raytheon Ti Systems, Inc. Method of forming a cadmium telluride/silicon structure
US5998235A (en) 1997-06-26 1999-12-07 Lockheed Martin Corporation Method of fabrication for mercury-based quaternary alloys of infrared sensitive materials
GB0407804D0 (en) * 2004-04-06 2004-05-12 Qinetiq Ltd Manufacture of cadmium mercury telluride
GB2434912A (en) * 2005-12-21 2007-08-08 Durham Scient Crystals Ltd Semiconductor X-ray detector device structure
GB2433648A (en) * 2005-12-21 2007-06-27 Durham Scient Crystals Ltd Radiation detector formed by deposition of bulk semiconductor crystal layers
JP5662001B2 (ja) 2005-12-21 2015-01-28 クロメック リミテッド 半導体デバイス及びその製造方法
KR101135292B1 (ko) * 2007-09-07 2012-04-12 연세대학교 산학협력단 다층 구조 소자 및 그 제조 방법
US8664524B2 (en) * 2008-07-17 2014-03-04 Uriel Solar, Inc. High power efficiency, large substrate, polycrystalline CdTe thin film semiconductor photovoltaic cell structures grown by molecular beam epitaxy at high deposition rate for use in solar electricity generation
US9437692B2 (en) * 2012-10-25 2016-09-06 Brookhaven Science Associates, Llc Production and distribution of dilute species in semiconducting materials

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7306948A (fr) * 1973-05-18 1974-11-20
IL47059A (en) * 1975-04-09 1977-04-29 Milstein S PANN Node Production Process
US4063269A (en) * 1976-01-09 1977-12-13 Hamamatsu Terebi Kabushiki Kaisha Semiconductor photoelectron emission device
US4040079A (en) * 1976-03-22 1977-08-02 Hamamatsu Terebi Kabushiki Kaisha Semiconductor cold electron emission device
US4189826A (en) * 1977-03-07 1980-02-26 Eastman Kodak Company Silicon charge-handling device employing SiC electrodes
JP2754765B2 (ja) * 1989-07-19 1998-05-20 富士通株式会社 化合物半導体結晶の製造方法
US4999694A (en) * 1989-08-18 1991-03-12 At&T Bell Laboratories Photodiode
US5264699A (en) * 1991-02-20 1993-11-23 Amber Engineering, Inc. Infrared detector hybrid array with improved thermal cycle reliability and method for making same
JP3263964B2 (ja) * 1992-01-31 2002-03-11 富士通株式会社 半導体装置形成用結晶とその製造方法
US5432374A (en) * 1993-02-08 1995-07-11 Santa Barbara Research Center Integrated IR and mm-wave detector
US5420445A (en) * 1993-02-22 1995-05-30 Texas Instruments Incorporated Aluminum-masked and radiantly-annealed group II-IV diffused region
US5391882A (en) * 1993-06-11 1995-02-21 Santa Barbara Research Center Semiconductor gamma ray detector including compositionally graded, leakage current blocking potential barrier layers and method of fabricating the detector
US5399901A (en) * 1994-04-20 1995-03-21 General Instrument Corp. Semiconductor devices having a mesa structure and method of fabrication for improved surface voltage breakdown characteristics
US5449927A (en) * 1994-05-16 1995-09-12 Santa Barbara Research Center Multilayer buffer structure including II-VI compounds on a silicon substrate

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN Y P ET AL: "STRUCTURE OF CDTE(111) B GROWN BY MBE ON MISORIENTED SI(001)", JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, vol. 22, no. 8, 1 August 1993 (1993-08-01), pages 951 - 957, XP000567517 *
LYON DE T J ET AL: "CDZNTE ON SI(001) AND SI(112): DIRECT MBE GROWTH FOR LARGE-AREA HGCDTE INFRARED FOCAL-PLANE ARRAY APPLICATIONS", JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY, vol. 141, no. 10, 1 October 1994 (1994-10-01), pages 2888 - 2893, XP000493987 *

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