JP2008100900A5

JP2008100900A5 - アニールによるｉｉ−ｖｉ族の半導体材料中の沈殿物を除去するための方法

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Publication number: JP2008100900A5
Application number: JP2007231529A
Authority: JP
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2027-09-06

Description

ＩＩ−ＶＩ族の半導体材料の結晶成長の準備中に生じる一つの基本的な問題は、マトリックス（ＩＩ族元素又はＶＩ族元素）の構成元素の一つの沈殿物といった、欠陥無く液相からインゴットを成長させるべきか、又は少なくとも、どのようにこれらの欠陥率を低下させるべきか、ということである。

これらの沈殿物の起源は、固相線の逆行的な出現によって熱力学的に説明される。そして、図１に明示されるように、冷却中に、必然的に固相線をたどる。

冷却動力学に依存する密度及びサイズを有する、これらのテルル沈殿物は、エピタキシャル層の成長、ｐ−ｎダイオードの生成、Ｘ線及びγ線検出器の製造、電気化学的成分の製造といった、一連の技術的段階中における、悪影響を有する特に煩わしい潜在的な源と考えられる。

そして、ＩＩ−ＶＩ族の半導体材料の場合、好ましくは元素ＶＩが豊富な溶液からの液相中におけるその冶金的な実行により、このような沈殿物のみを保有できるインゴットから前記沈殿物を除去する目的で、この全体のインゴットを、又はこのインゴットから抽出されて元素ＩＩの量よりも多量の元素ＶＩを有する組成（しかしながら、この圧力は、元素ＶＩの量よりも多量の元素ＩＩを有する組成で作製されるＩＩ−ＶＩ族材料上のＩＩ族元素の分圧よりも低く保持される。文献[１]参照）で作製される各々のウエハを、アニールすることからなる方法を行うこと、このインゴットをシールされた管中で温度Ｔに戻すこと、問題となるＩＩ−ＶＩ族材料上のこのＩＩ族元素の分圧よりも高いＩＩ族元素の圧力に、この温度で受けさせること、を行いうる。

このように、ＩＩ族の元素に印加される圧力に基づいて、この材料の組成は、この温度での存在領域に含まれる任意の値に適合されうる。化学量論的組成線が固体の存在領域中に含まれる場合には、導電型の変化が通常観察される場合の化学量論的組成を超えた固体組成と同様に、化学量論的組成は達成されうる。

２．ＩＩ族元素の圧力（以下式（１））が、常に、ＩＩ−ＶＩ族の材料上で、この元素の分圧（以下式（２））に等しくなるように、この供給源及びＩＩ−ＶＩ族の材料の自動制御が必要である。

４．ＩＩ族元素に対する圧力調節は、アニール相中において、上述した化学量論的なＩＩ−ＶＩ族の材料上で、

になるように、ＩＩ族元素の供給源に対する温度制御の精度によって保証される。

従って、上述のことから、特に、正確で感受性が高い調整、測定値及び規制に起因して、ＩＩ族元素の圧力がＩＩ−ＶＩ族の材料上に印加されるアニーリング法の実行が困難であり、信頼性が高い方法で再生することが非常に困難であることになる。

本発明の目的は、とりわけ、これらの必要性に適合する、ＩＩ−ＶＩ族の固体の半導体材料（例えばＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ又はＺｎＴｅ）の沈殿物を除去するためのアニーリング法を提供することである。

不活性ガスフローの下での加熱、及び／又は、不活性ガスフローの下での保持、及び／又は冷却は、任意のＩＩ族元素及び／又はＶＩ族元素の逆圧なしでなしうるものであると、おそらく言い得る。しかしながら、逆圧《なしで》という用語を用いているが、昇華に伴うＩＩ族及び／又はＶＩ族元素による一定程度の圧力が実際には常に存在している。しかし、従来技術の場合と同様に、逆圧を決めるための計測は行われない。唯一の圧力は、何ら保証に関係しない、昇華に、固有の方法によって自然に由来するものである。

本発明による方法には従来技術の方法の問題点、欠陥、限界及び欠点がない、そして、本発明による方法は、従来技術の方法によって提起される課題を解決し、そして、特に、従来技術の方法とは異なって、本発明による方法は、通常、ＩＩ又はＶＩ族の元素による何らの逆圧も必要としない。したがって、この逆圧の設定に関連した測定及び規則は、除去される。

これらの２つの制限値の間に含まれる温度に持ってこられるこのインゴットが、Ｃｄ又はＴｅの何らの逆圧無しで不活性ガス（例えばＡｒ）が流れる開管中に置かれる場合、ストイキオメトリからその初期偏差に関係なく、その組成は、合同の昇華線に固定するために、一定温度で、変化しうる。すなわち、その存在領域において、固形物は何ら沈殿物を含有せず、冷却中において常に蒸気との平衡状態にありそして合同の昇華線と合致するように、十分に遅い速度でこの固体を冷却すること以外は何ら必要としない。この線は、平衡領域に含まれて、固相線を決して通過せずに、沈殿物の無い固形物を回収（回復）することを、周囲温度で、可能にする。

Claims

アニールによってＩＩ−ＶＩ族の固体の半導体材料に含まれる沈殿物を除去する方法であって、前記固体の半導体材料は、調和昇華を示す固体の半導体材料であり、そして、以下の連続した段階である、
前記固体の半導体材料が、ＩＩ−ＶＩ族の化合物／ＶＩ族元素の共晶に対応する第１の温度Ｔ１、及び、最大の調和昇華温度に対応する第２の温度Ｔ２との間の、温度Ｔまで不活性ガスフローの下で加熱される段階、
前記固体の材料が、前記沈殿物を除去するのに十分な期間での中性ガスフローの下で、この温度Ｔで保たれる段階、
前記固体の半導体材料が、常に蒸気との平衡状態にあり、そして冷却中に調和昇華線と合致するような十分に遅い冷却率で、温度Ｔから周辺温度まで不活性ガスフローの下で冷却される段階、
前記沈殿物の無い固体の半導体材料が、回収される段階、
が実行される、方法。
前記ＩＩ−ＶＩ族の半導体材料に対する状態図において、
前記第１の温度Ｔ１は、前記材料における最大の融点を垂直に通過する線及び前記固相線の交差点に対応する温度である、請求項１に記載の方法。
前記ＩＩ−ＶＩ族の半導体材料に対する状態図において、
前記第２の温度Ｔ２は、前記調和昇華線及び前記固相線の交差点に対応する温度である、請求項１又は２に記載の方法。
前記沈殿物は、ＶＩ族の元素の沈殿物である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
前記ＩＩ−ＶＩ族の半導体材料は、ＣｄＴｅ、Ｃｄ１−ＸＺｎＸＴｅ、及びＺｎＴｅの間で選択され、
ここで、Ｘが０から１に亘っている、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
前記ＩＩ−ＶＩ族の半導体材料は、前記沈殿物として、テルル沈殿物だけを含む、請求項５に記載の方法。
前記半導体材料がＣｄＴｅであり、
前記沈殿物は、単にテルルだけからなり、
前記第１の温度Ｔ１が、８３０℃であり、そして、前記第２の温度Ｔ２が、１０４０℃である、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
前記半導体材料が、ＺｎＴｅであり、
前記沈殿物は、単にテルルだけからなり、
前記第１の温度Ｔ１が、８２０℃であり、そして、前記第２の温度Ｔ２が、１２４０℃である、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
前記温度Ｔは、１分−５０時間の期間に亘って維持される、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
前記材料は、単一の基板又はいくつかの基板の形態で現れ、
これらの基板の各々は、ブロック又はインゴットの形態である、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
前記不活性ガスが、アルゴン及びヘリウムの間で選択される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
前記固体の半導体材料は、最大融解点で又はＶＩ族の元素の溶媒中でブリッジマン法によって作製される材料である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
前記材料がクヌーセンセルのように設計されるるつぼ内側に配置される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
前記方法は、開口した反応器管において実施される、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。