JP2596122B2 - 液相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
液相エピタキシャル成長方法Info
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- JP2596122B2 JP2596122B2 JP1085073A JP8507389A JP2596122B2 JP 2596122 B2 JP2596122 B2 JP 2596122B2 JP 1085073 A JP1085073 A JP 1085073A JP 8507389 A JP8507389 A JP 8507389A JP 2596122 B2 JP2596122 B2 JP 2596122B2
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- epitaxial
- layer
- substrate
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 液相エピタキシャル成長方法の改良に関し、 サファイア基板上に形成された半導体結晶層とその表
面に形成されたエピタキシャル結晶層とが相互拡散して
形成される相互拡散形成層が形成されないようにするこ
とが可能な液相エピタキシャル成長方法の提供を目的と
し、 形成しようとするエピタキシャル結晶層を構成する原
子の少なくとも２種以上の原子により構成された半導体
結晶層が表面に形成されている基板を、このエピタキシ
ャル結晶層を構成する原子のガス雰囲気内で所定時間加
熱して、このエピタキシャル結晶層を構成する原子をこ
の半導体結晶層内に気相拡散させて気相拡散層を形成す
る工程と、次いでこの気相拡散層をエピタキシャル結晶
層形成用の溶融メルトに接触させてこの気相拡散層の表
面にこのエピタキシャル結晶層を形成する工程とを含む
ように構成する。
面に形成されたエピタキシャル結晶層とが相互拡散して
形成される相互拡散形成層が形成されないようにするこ
とが可能な液相エピタキシャル成長方法の提供を目的と
し、 形成しようとするエピタキシャル結晶層を構成する原
子の少なくとも２種以上の原子により構成された半導体
結晶層が表面に形成されている基板を、このエピタキシ
ャル結晶層を構成する原子のガス雰囲気内で所定時間加
熱して、このエピタキシャル結晶層を構成する原子をこ
の半導体結晶層内に気相拡散させて気相拡散層を形成す
る工程と、次いでこの気相拡散層をエピタキシャル結晶
層形成用の溶融メルトに接触させてこの気相拡散層の表
面にこのエピタキシャル結晶層を形成する工程とを含む
ように構成する。
本発明は液相エピタキシャル成長方法の改良に関す
る。
る。
赤外線検知素子の形成材料としてエネルギーバンドギ
ャップの狭い水銀、カドミウム、テルルの化合物半導体
（Hg1-xCdxTe）が用いられている。
ャップの狭い水銀、カドミウム、テルルの化合物半導体
（Hg1-xCdxTe）が用いられている。
このようなHg1-xCdxTeの結晶を、素子形成に最適な組
織が均一な薄膜状態で、かつ大面積に形成する方法とし
て、簡単な装置で行うことが可能な液相エピタキシャル
成長方法が用いられている。
織が均一な薄膜状態で、かつ大面積に形成する方法とし
て、簡単な装置で行うことが可能な液相エピタキシャル
成長方法が用いられている。
従来の液相エピタキシャル成長方法は、第５図に示す
ように、一対の円柱状の石英より成るエピタキシャル成
長用治具１にCdTeのようなエピタキシャル成長用基板２
を挟み、水銀（Hg）、カドミウム（Cd）およびテルル
（Te）を溶融固化したエピタキシャル結晶層成長用メル
ト（合金）３を、該基板２の対向位置に配置した状態で
アンプル４内に封止した後、該アンプルを加熱して前記
メルトを溶融する。
ように、一対の円柱状の石英より成るエピタキシャル成
長用治具１にCdTeのようなエピタキシャル成長用基板２
を挟み、水銀（Hg）、カドミウム（Cd）およびテルル
（Te）を溶融固化したエピタキシャル結晶層成長用メル
ト（合金）３を、該基板２の対向位置に配置した状態で
アンプル４内に封止した後、該アンプルを加熱して前記
メルトを溶融する。
次いで該アンプル４を180度回転して、基板２に溶融
したエピタキシャル成長用メルト３を接触させた後、溶
融メルトの温度を降下させることで基板上にHg1-xCdxTe
のエピタキシャル結晶層を液相エピタキシャル成長させ
ている。
したエピタキシャル成長用メルト３を接触させた後、溶
融メルトの温度を降下させることで基板上にHg1-xCdxTe
のエピタキシャル結晶層を液相エピタキシャル成長させ
ている。
ところで上記CdTeの基板２は大面積の結晶が得難く、
そのため、容易に入手できるサファイア基板の表面にCd
Teの結晶をMOCVD法等の手法により形成し、このCdTeの
結晶を形成したサファイア基板をエピタキシャル成長用
基板として用い、このCdTe結晶を形成したサファイア基
板の上にHg1-xCdxTeの液相エピタキシャル結晶層を形成
している。
そのため、容易に入手できるサファイア基板の表面にCd
Teの結晶をMOCVD法等の手法により形成し、このCdTeの
結晶を形成したサファイア基板をエピタキシャル成長用
基板として用い、このCdTe結晶を形成したサファイア基
板の上にHg1-xCdxTeの液相エピタキシャル結晶層を形成
している。
ここで直接サファイア基板上にHg1-xCdxTeの液相エピ
タキシャル層を形成しない理由は、サファイア結晶とHg
1-xCdxTeの結晶とは格子定数の差が大きいために、サフ
ァイア基板上にHg1-xCdxTeの結晶核が形成されず、従っ
てサファイア基板上にHg1-xCdxTeのエピタキシャル層を
成長することは困難であるためである。
タキシャル層を形成しない理由は、サファイア結晶とHg
1-xCdxTeの結晶とは格子定数の差が大きいために、サフ
ァイア基板上にHg1-xCdxTeの結晶核が形成されず、従っ
てサファイア基板上にHg1-xCdxTeのエピタキシャル層を
成長することは困難であるためである。
ところで従来の方法で、上記したCdTeの結晶の上にHg
1-xCdxTeの結晶層を液相エピタキシャル成長する際、第
６図（ａ）および第６図（ｂ）に示すようにサファイア
基板11の加熱によってサファイア基板上のCdTe結晶層12
中のCd原子と、その上に形成されるHg1-xCdxTeのエピタ
キシャル結晶層13のHgが相互に拡散し易く、CdTe結晶層
12とHg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層13との境界位置
でCdTe結晶層とHg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層との
相互拡散層14が形成される問題がある。
1-xCdxTeの結晶層を液相エピタキシャル成長する際、第
６図（ａ）および第６図（ｂ）に示すようにサファイア
基板11の加熱によってサファイア基板上のCdTe結晶層12
中のCd原子と、その上に形成されるHg1-xCdxTeのエピタ
キシャル結晶層13のHgが相互に拡散し易く、CdTe結晶層
12とHg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層13との境界位置
でCdTe結晶層とHg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層との
相互拡散層14が形成される問題がある。
この相互拡散層14の組成は、エピタキシャル結晶層の
Hg1-xCdxTeの組成と一致しないため、このような相互拡
散層14を有するエピタキシャル層を用いて赤外線検知素
子を形成すると所定の波長に感度を有しない不都合が有
ったり、或いは検知すべき波長に対して感度の悪い検知
素子が形成さる不都合を生じる。
Hg1-xCdxTeの組成と一致しないため、このような相互拡
散層14を有するエピタキシャル層を用いて赤外線検知素
子を形成すると所定の波長に感度を有しない不都合が有
ったり、或いは検知すべき波長に対して感度の悪い検知
素子が形成さる不都合を生じる。
本発明はこのような問題点を解決するために、サファ
イア基板上の形成されたCdTe結晶層とその表面に形成さ
れるHg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層とが相互拡散し
て形成される相互拡散形成層が形成されないようにする
ことが可能な液相エピタキシャル成長方法の提供を目的
とする。
イア基板上の形成されたCdTe結晶層とその表面に形成さ
れるHg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層とが相互拡散し
て形成される相互拡散形成層が形成されないようにする
ことが可能な液相エピタキシャル成長方法の提供を目的
とする。
本発明の液相エピタキシャル成長方法は、形成しよう
とするエピタキシャル結晶層を構成する原子の少なくと
も２種以上の原子により構成された半導体結晶層が表面
に形成されている基板を、前記エピタキシャル結晶層を
構成する原子のガス雰囲気内で所定時間加熱して、前記
半導体結晶層を構成する原子以外の原子を前記半導体結
晶層内に気相拡散させて気相拡散層を形成する工程と、
次いで前記気相拡散層をエピタキシャル結晶層形成用の
溶融メルトに接触させて前記気相拡散層の表面に前記エ
ピタキシャル結晶層を形成する工程とを含むように構成
する。
とするエピタキシャル結晶層を構成する原子の少なくと
も２種以上の原子により構成された半導体結晶層が表面
に形成されている基板を、前記エピタキシャル結晶層を
構成する原子のガス雰囲気内で所定時間加熱して、前記
半導体結晶層を構成する原子以外の原子を前記半導体結
晶層内に気相拡散させて気相拡散層を形成する工程と、
次いで前記気相拡散層をエピタキシャル結晶層形成用の
溶融メルトに接触させて前記気相拡散層の表面に前記エ
ピタキシャル結晶層を形成する工程とを含むように構成
する。
第１図（ａ）より第１図（ｄ）迄に示すように、CdTeの
結晶層23を予め形成したサファイア基板21を、Hg、Cd、
Te原子で構成されたエピタキシャル成長用の溶融したメ
ルトからの蒸発したガス雰囲気内に長時間曝すと、CdTe
結晶層23の中にHg原子が拡散して、CdTe結晶層23が基板
上に形成しようとするエピタキシャル結晶層の構成と同
一のHg、Cd、Teの原子で構成される第１図（ｂ）に示す
ような気相拡散層24が形成されることになり、第１図
（ｃ）に示すように基板上に直接Hg1-xCdxTeのエピタキ
シャル結晶層22が形成された状態に近い状態になり、従
来のようなCdTe結晶層とその表面に形成されるHg1-xCdx
Teのエピタキシャル結晶層とが相互拡散して形成される
相互拡散層は殆ど形成されなくなる。
結晶層23を予め形成したサファイア基板21を、Hg、Cd、
Te原子で構成されたエピタキシャル成長用の溶融したメ
ルトからの蒸発したガス雰囲気内に長時間曝すと、CdTe
結晶層23の中にHg原子が拡散して、CdTe結晶層23が基板
上に形成しようとするエピタキシャル結晶層の構成と同
一のHg、Cd、Teの原子で構成される第１図（ｂ）に示す
ような気相拡散層24が形成されることになり、第１図
（ｃ）に示すように基板上に直接Hg1-xCdxTeのエピタキ
シャル結晶層22が形成された状態に近い状態になり、従
来のようなCdTe結晶層とその表面に形成されるHg1-xCdx
Teのエピタキシャル結晶層とが相互拡散して形成される
相互拡散層は殆ど形成されなくなる。
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。
明する。
第２図は本発明の方法に用いたアンプルを加熱するた
めの加熱炉の温度と時間の関係図である。
めの加熱炉の温度と時間の関係図である。
前記した第５図に示すように、一対の円柱状のエピタ
キシャル成長用治具１に予め、CdTe結晶層23を気相成長
させたサファイアから成るエピタキシャル成長用基板21
を設置し、この基板の対向する位置にHg、CdおよびTeよ
りなるエピタキシャル成長用メルト３を配置した状態で
アンプル４を封止した後、該アンプルを加熱炉内の炉芯
管（図示せず）内に設置する。
キシャル成長用治具１に予め、CdTe結晶層23を気相成長
させたサファイアから成るエピタキシャル成長用基板21
を設置し、この基板の対向する位置にHg、CdおよびTeよ
りなるエピタキシャル成長用メルト３を配置した状態で
アンプル４を封止した後、該アンプルを加熱炉内の炉芯
管（図示せず）内に設置する。
次いで加熱炉を加熱し、加熱炉の温度が第２図に示す
ように500℃に成った段階で基板を第３図（ａ）の状態
で２時間保つ。すると約500℃の温度で溶融したメルト
からの蒸発したHg原子がCdTeの結晶層23内に拡散する。
ように500℃に成った段階で基板を第３図（ａ）の状態
で２時間保つ。すると約500℃の温度で溶融したメルト
からの蒸発したHg原子がCdTeの結晶層23内に拡散する。
この場合、500℃の温度で、２時間保つ条件ではCdTe
の結晶層23の表面より２μｍ程度の厚さまでHg原子が拡
散するので、予めサファイア基板21の上に２μｍ程度の
厚さのCdTeの結晶層23を予め形成しておくと、このCdTe
の結晶層の殆どが水銀を含むCdTeの結晶層になる。
の結晶層23の表面より２μｍ程度の厚さまでHg原子が拡
散するので、予めサファイア基板21の上に２μｍ程度の
厚さのCdTeの結晶層23を予め形成しておくと、このCdTe
の結晶層の殆どが水銀を含むCdTeの結晶層になる。
次いでアンプルを第３図（ｂ）に示すようにしてサフ
ァイア基板の表面に形成した気相拡散層と溶融したエピ
タキシャル結晶成長用メルト３とを接触させ、メルトの
温度を１℃／分の割合の冷却速度で降下させると、基板
上の気相拡散層の表面にHg1-xCdxTeのエピタキシャル結
晶層が形成される。
ァイア基板の表面に形成した気相拡散層と溶融したエピ
タキシャル結晶成長用メルト３とを接触させ、メルトの
温度を１℃／分の割合の冷却速度で降下させると、基板
上の気相拡散層の表面にHg1-xCdxTeのエピタキシャル結
晶層が形成される。
このようにして形成されたHg1-xCdxTeのエピタキシャ
ル結晶の深さ方向のｘ値を測定したところ第４図に示す
ような結果が得られ、従来のようなCdTe結晶層23とその
上に形成されるHg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層24と
の間の相互拡散層は殆ど形成されず、サファイア基板21
上より直接Hg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層が形成さ
れた形となるため、このようなサファイア基板を検知素
子形成材料に用いると、所望の波長に高感度を有する高
信頼度の赤外線検知素子が得られる。
ル結晶の深さ方向のｘ値を測定したところ第４図に示す
ような結果が得られ、従来のようなCdTe結晶層23とその
上に形成されるHg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層24と
の間の相互拡散層は殆ど形成されず、サファイア基板21
上より直接Hg1-xCdxTeのエピタキシャル結晶層が形成さ
れた形となるため、このようなサファイア基板を検知素
子形成材料に用いると、所望の波長に高感度を有する高
信頼度の赤外線検知素子が得られる。
なお、CdTe結晶層の代わりにCd1-yZnyteを形成した基
板を用い、Hg、Cd、Zn、Teから成るメルトを用い、HgxC
dyZnzTeのエピタキシャル結晶層（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を
成長させる場合も同様なことが可能となる。
板を用い、Hg、Cd、Zn、Teから成るメルトを用い、HgxC
dyZnzTeのエピタキシャル結晶層（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を
成長させる場合も同様なことが可能となる。
〔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
とその上に形成されるエピタキシャル結晶層との間で相
互拡散層が形成されないため、このようなエピタキシャ
ル結晶を用いて検知素子を形成すれば、高感度で高信頼
度の赤外線検知素子が得られる効果がある。
とその上に形成されるエピタキシャル結晶層との間で相
互拡散層が形成されないため、このようなエピタキシャ
ル結晶を用いて検知素子を形成すれば、高感度で高信頼
度の赤外線検知素子が得られる効果がある。
第１図（ａ）より第１図（ｄ）までは、は本発明の方法
を示す工程図、 第２図は本発明の方法に用いる加熱炉の温度プロフィル
図、 第３図（ａ）および第３図（ｂ）は本発明の方法の手順
を示す断面図、 第４図は本発明の方法で形成したHg1-xCdxTeの結晶層の
厚さとｘ値との関係図、 第５図は従来の液相エピタキシャル成長方法の説明図、 第６図（ａ）は従来の方法で形成したエピタキシャル層
の組成図、 第６図（ｂ）は従来の方法で形成したエピタキシャル層
の断面図である。 図において、 21は基板（サファイア基板）、22はエピタキシャル結晶
層（Hg1-xCdxTe、またはHgxCdyZnzTeエピタキシャル結
晶層）、23は結晶層（CdTe、またはCd1-yZnyTe結晶
層）、24は気相拡散層（Hg1-xCdxTe、またはHgxCdyZnzT
e層）を示す。
を示す工程図、 第２図は本発明の方法に用いる加熱炉の温度プロフィル
図、 第３図（ａ）および第３図（ｂ）は本発明の方法の手順
を示す断面図、 第４図は本発明の方法で形成したHg1-xCdxTeの結晶層の
厚さとｘ値との関係図、 第５図は従来の液相エピタキシャル成長方法の説明図、 第６図（ａ）は従来の方法で形成したエピタキシャル層
の組成図、 第６図（ｂ）は従来の方法で形成したエピタキシャル層
の断面図である。 図において、 21は基板（サファイア基板）、22はエピタキシャル結晶
層（Hg1-xCdxTe、またはHgxCdyZnzTeエピタキシャル結
晶層）、23は結晶層（CdTe、またはCd1-yZnyTe結晶
層）、24は気相拡散層（Hg1-xCdxTe、またはHgxCdyZnzT
e層）を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 保 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 尾崎 一男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−13697（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−145736（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】形成しようとするエピタキシャル結晶層を
構成する原子の少なくとも２種以上の原子により構成さ
れた半導体結晶層が表面に形成されている基板を、前記
エピタキシャル結晶層を構成する原子のガス雰囲気内で
所定時間加熱して、前記半導体結晶層を構成する原子以
外の原子を前記半導体結晶層内に気相拡散させて気相拡
散層を形成する工程と、 次いで前記気相拡散層をエピタキシャル結晶層形成用の
溶融メルトに接触させて前記気相拡散層の表面に前記エ
ピタキシャル結晶層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする液相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085073A JP2596122B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085073A JP2596122B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02263433A JPH02263433A (ja) | 1990-10-26 |
| JP2596122B2 true JP2596122B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=13848445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1085073A Expired - Fee Related JP2596122B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 液相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596122B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913697A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-24 | Fujitsu Ltd | 液相エピタキシヤル成長装置 |
| JPS62145736A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Fujitsu Ltd | 液相エピタキシヤル成長法 |
-
1989
- 1989-04-03 JP JP1085073A patent/JP2596122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02263433A (ja) | 1990-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |