JP2842254B2 - Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ膜の組成比の測定方法 - Google Patents
Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ膜の組成比の測定方法Info
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- JP2842254B2 JP2842254B2 JP6278612A JP27861294A JP2842254B2 JP 2842254 B2 JP2842254 B2 JP 2842254B2 JP 6278612 A JP6278612 A JP 6278612A JP 27861294 A JP27861294 A JP 27861294A JP 2842254 B2 JP2842254 B2 JP 2842254B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相法により成長される
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比の測定方法に関する。
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比測定
および制御方法は、図５に示すような工程に従って行な
われていた。
および制御方法は、図５に示すような工程に従って行な
われていた。
【０００３】図５を参照して、分子線エピタキシー法や
有機金属化学堆積法等の気相法で基板にＨｇ1-xＣｄxＴ
ｅ膜の成長が行われた後（ステップＳ５１）、成長装置
からＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜が取り出される。
有機金属化学堆積法等の気相法で基板にＨｇ1-xＣｄxＴ
ｅ膜の成長が行われた後（ステップＳ５１）、成長装置
からＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜が取り出される。
【０００４】その後、赤外透過測定装置等の光学測定機
器を用いて、図４に示すような、成長されたＨｇ1-xＣ
ｄxＴｅ膜の透過特性が測定される（図５のステップＳ
５２）。
器を用いて、図４に示すような、成長されたＨｇ1-xＣ
ｄxＴｅ膜の透過特性が測定される（図５のステップＳ
５２）。
【０００５】図４の透過曲線において、透過が始まる部
分からＨｇ1-xＣｄxＴｅの光学ギャップが求められ、例
えばＨａｎｓｅｎら（ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス５３巻、７０９９頁、１９８２年）の式に
より組成比に変換されて決定されていた（図５のステッ
プＳ５３）。なお、図４を参照して、透過率を表わす特
性曲線はＴ＝Ｔmaxｅｘｐ（-αt）で与えられ、ｔは膜
厚を示している。
分からＨｇ1-xＣｄxＴｅの光学ギャップが求められ、例
えばＨａｎｓｅｎら（ジャーナル・オブ・アプライド・
フィジックス５３巻、７０９９頁、１９８２年）の式に
より組成比に変換されて決定されていた（図５のステッ
プＳ５３）。なお、図４を参照して、透過率を表わす特
性曲線はＴ＝Ｔmaxｅｘｐ（-αt）で与えられ、ｔは膜
厚を示している。
【０００６】このようにして求められた組成比ｘ1を元
に、あらかじめ所望される特定の組成比ｘ0からのずれ
を調整するように次回のＨｇ1-xＣｄxＴｅ成長でのＨ
ｇ、Ｃｄ、Ｔｅの導入量の制御が行われていた（図５の
ステップＳ５４）。
に、あらかじめ所望される特定の組成比ｘ0からのずれ
を調整するように次回のＨｇ1-xＣｄxＴｅ成長でのＨ
ｇ、Ｃｄ、Ｔｅの導入量の制御が行われていた（図５の
ステップＳ５４）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法では、図２から明らかなように、Ｈｇ1-xＣｄx
Ｔｅ膜の組成比の測定が行われるのは成長を行った後で
ある。このため、従来技術では成長最中の膜の組成比を
直接知ることはできなかった。
来の方法では、図２から明らかなように、Ｈｇ1-xＣｄx
Ｔｅ膜の組成比の測定が行われるのは成長を行った後で
ある。このため、従来技術では成長最中の膜の組成比を
直接知ることはできなかった。
【０００８】また、前記従来の方法では、予め設定され
た所定の組成比ｘ0に近づくように次回の成長におけ
る、材料の導入量の調整を行うという制御方法であるた
め、毎回任意の異なった組成比の膜を得るというような
制御は不可能である。
た所定の組成比ｘ0に近づくように次回の成長におけ
る、材料の導入量の調整を行うという制御方法であるた
め、毎回任意の異なった組成比の膜を得るというような
制御は不可能である。
【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、本発明の目的は、成長最中のＨｇ1-x
ＣｄxＴｅ膜の組成比をその場で測定できるとともに任
意の組成比に制御することを可能とする、Ｈｇ1-xＣｄx
Ｔｅ膜の組成比測定方法を提供することにある。
たものであって、本発明の目的は、成長最中のＨｇ1-x
ＣｄxＴｅ膜の組成比をその場で測定できるとともに任
意の組成比に制御することを可能とする、Ｈｇ1-xＣｄx
Ｔｅ膜の組成比測定方法を提供することにある。
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】 本発明は、 気相法で成長
されるＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比を測定する方法にお
いて、基板表面と成長最表面もしくは界面と成長最表面
との間で起こる光の干渉を観測する手段を用いてＣｄＴ
ｅバッファ層成長中の成長速度を測定し、引き続き成長
されるＨｇ1-xＣｄxＴｅの成長速度を測定して、ＣｄＴ
ｅの成長速度との比から、組成比ｘをその場で測定する
ことを特徴とするＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比を測定す
る方法を提供する。
されるＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比を測定する方法にお
いて、基板表面と成長最表面もしくは界面と成長最表面
との間で起こる光の干渉を観測する手段を用いてＣｄＴ
ｅバッファ層成長中の成長速度を測定し、引き続き成長
されるＨｇ1-xＣｄxＴｅの成長速度を測定して、ＣｄＴ
ｅの成長速度との比から、組成比ｘをその場で測定する
ことを特徴とするＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比を測定す
る方法を提供する。
【００１２】本発明の測定方法においては、好ましく
は、ＣｄＴｅバッファ層成長中の成長速度と、Ｈｇ1-x
ＣｄxＴｅの成長における１周期に要する時間ｔ(x)に基
づき、成長中の組成比と屈折率の分散関係から成長中の
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比ｘを測定することを特徴と
する。
は、ＣｄＴｅバッファ層成長中の成長速度と、Ｈｇ1-x
ＣｄxＴｅの成長における１周期に要する時間ｔ(x)に基
づき、成長中の組成比と屈折率の分散関係から成長中の
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比ｘを測定することを特徴と
する。
【００１３】また、本発明の測定方法においては、好ま
しくは、前記成長中のＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の放射温度を
測定し、測定した放射温度の振動周期から前記１周期の
時間ｔ(x)を求めることを特徴とする。
しくは、前記成長中のＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の放射温度を
測定し、測定した放射温度の振動周期から前記１周期の
時間ｔ(x)を求めることを特徴とする。
【００１４】
【００１５】
【作用】ＣｄＴｅバッファ層成長において、基板表面と
成長最表面の間で光の干渉により成長表面から出てくる
光の強度は、その膜厚の増加とともに振動する。この振
動を外部の観測手段で観測することによりＣｄＴｅバッ
ファ層の成長速度が求められる。一方、Ｈｇ1-xＣｄxＴ
ｅの組成比はＴｅの導入量を固定しておけば、Ｃｄもし
くはＣｄＴｅの導入量に比例するため、その後成長する
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅでの成長速度を測定することにより、
ＣｄＴｅ成長速度との比から組成比を決定することがで
きる。
成長最表面の間で光の干渉により成長表面から出てくる
光の強度は、その膜厚の増加とともに振動する。この振
動を外部の観測手段で観測することによりＣｄＴｅバッ
ファ層の成長速度が求められる。一方、Ｈｇ1-xＣｄxＴ
ｅの組成比はＴｅの導入量を固定しておけば、Ｃｄもし
くはＣｄＴｅの導入量に比例するため、その後成長する
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅでの成長速度を測定することにより、
ＣｄＴｅ成長速度との比から組成比を決定することがで
きる。
【００１６】
【実施例】以下実施例により、本発明に係るＨｇ1-xＣ
ｄxＴｅ膜の組成比測定方法を説明する。
ｄxＴｅ膜の組成比測定方法を説明する。
【００１７】図１は本発明の一実施例の方法を説明する
ための工程の流れ図である。
ための工程の流れ図である。
【００１８】図１を参照して、分子線エピタキシー法に
よりＣｄＴｅバッファ層とＨｇ1-xＣｄxＴｅ成長を行い
（ステップＳ０１）、成長速度測定手段として好ましく
は波長２μ帯の放射温度計が用いられる。
よりＣｄＴｅバッファ層とＨｇ1-xＣｄxＴｅ成長を行い
（ステップＳ０１）、成長速度測定手段として好ましく
は波長２μ帯の放射温度計が用いられる。
【００１９】ＣｄＴｅバッファ層は基板温度３００℃、
ＣｄＴｅセル温度５３０℃で成長した。
ＣｄＴｅセル温度５３０℃で成長した。
【００２０】この場合の放射温度計出力の時間変化を図
２に示す。膜厚が増加するにつれ基板表面とバッファ層
成長最表面の間で光の干渉が起こり、図２に示すよう
に、干渉条件により出力に振動が現れる。１周期に相当
するＣｄＴｅの成長膜厚は光の干渉条件である次式
（１）より求められる。
２に示す。膜厚が増加するにつれ基板表面とバッファ層
成長最表面の間で光の干渉が起こり、図２に示すよう
に、干渉条件により出力に振動が現れる。１周期に相当
するＣｄＴｅの成長膜厚は光の干渉条件である次式
（１）より求められる。
【００２１】ｍλ＝２ｎｄCdTe …（１）
【００２２】ここに、ｍは整数、λは測定する光の波
長、ｎは膜の屈折率、ｄCdTeはＣｄＴｅの膜厚である。
長、ｎは膜の屈折率、ｄCdTeはＣｄＴｅの膜厚である。
【００２３】ＣｄＴｅの屈折率２．６８として観測中心
波長２．６μｍの場合、出力強度の１周期に相当するＣ
ｄＴｅの膜厚は４８５ｎｍとなる。
波長２．６μｍの場合、出力強度の１周期に相当するＣ
ｄＴｅの膜厚は４８５ｎｍとなる。
【００２４】図２を参照して、放射温度計出力の極大値
（または極小値）間の周期時間ｔを計測することによ
り、ＲCdTe＝ｄCdTe／ｔCdTeの関係から、ＣｄＴｅバッ
ファ層の成長速度ＲCdTeが求められる（ステップＳ０
２）。
（または極小値）間の周期時間ｔを計測することによ
り、ＲCdTe＝ｄCdTe／ｔCdTeの関係から、ＣｄＴｅバッ
ファ層の成長速度ＲCdTeが求められる（ステップＳ０
２）。
【００２５】図２では、ｔCdTe＝９７０秒で、ＣｄＴｅ
の成長速度は０．５ｎｍ／ｓであった。この値は、基板
温度がＨｇ1-xＣｄxＴｅの成長温度であってもほとんど
変わらない。
の成長速度は０．５ｎｍ／ｓであった。この値は、基板
温度がＨｇ1-xＣｄxＴｅの成長温度であってもほとんど
変わらない。
【００２６】次に、Ｔｅ、Ｈｇを導入しＨｇ1-xＣｄxＴ
ｅの成長を始める（ステップＳ０３、図３参照）。
ｅの成長を始める（ステップＳ０３、図３参照）。
【００２７】図３を参照して、Ｔｅの導入量は固定し、
４２０℃とした。ＣｄＴｅバッファ層の成長と同様に、
放射温度計の出力にＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜での光の干渉に
よる振動が現れる。
４２０℃とした。ＣｄＴｅバッファ層の成長と同様に、
放射温度計の出力にＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜での光の干渉に
よる振動が現れる。
【００２８】強度振動の最初の極大値（または極小値）
間の周期ｔ(x)を計測し、一旦Ｈｇ1 -xＣｄxＴｅの成長
を中断する。この場合もＣｄＴｅバッファ層と同様に光
の干渉条件は次式（２）で与えられる。
間の周期ｔ(x)を計測し、一旦Ｈｇ1 -xＣｄxＴｅの成長
を中断する。この場合もＣｄＴｅバッファ層と同様に光
の干渉条件は次式（２）で与えられる。
【００２９】ｋλ＝２ｎ(x)ｄ(x) …（２）
【００３０】上式（２）において、ｋは整数、ｎ(x)は
組成比ｘのＨｇ1-xＣｄxＴｅの屈折率、ｄ(x)はＨｇ1-x
ＣｄxＴｅの膜厚を表わしている。
組成比ｘのＨｇ1-xＣｄxＴｅの屈折率、ｄ(x)はＨｇ1-x
ＣｄxＴｅの膜厚を表わしている。
【００３１】ここで、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅの膜厚ｄ(x)と
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅの成長速度Ｒ(x)とは次式（３）の関
係にある。
Ｈｇ1-xＣｄxＴｅの成長速度Ｒ(x)とは次式（３）の関
係にある。
【００３２】ｄ(x)＝Ｒ(x)ｔ(x) …（３）
【００３３】また、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅの成長速度Ｒ(x)
は、ＣｄＴｅの成長速度とＨｇＴｅの成長速度の和で与
えられるため、組成比ｘのＨｇ1-xＣｄxＴｅの成長速度
は次式（４）で与えられる。
は、ＣｄＴｅの成長速度とＨｇＴｅの成長速度の和で与
えられるため、組成比ｘのＨｇ1-xＣｄxＴｅの成長速度
は次式（４）で与えられる。
【００３４】Ｒ(x)＝ＲCdTe／ｘ …（４）
【００３５】以上の式（３）、（４）を式（２）に代入
すると、次式（５）に示すような組成比の関係式（組成
比と屈折率の分散関係）が得られる。
すると、次式（５）に示すような組成比の関係式（組成
比と屈折率の分散関係）が得られる。
【００３６】 ｘ／ｎ(x)＝２ＲCdTeｔ(x)／λ …（５）
【００３７】上式（５）の左辺は測定により求められ
る。
る。
【００３８】屈折率と組成比の関係は、例えばリウら
（ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス７５
巻、４１７６頁、１９９４年）の以下に示す式で計算で
きる。但し、Wは波長である。
（ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス７５
巻、４１７６頁、１９９４年）の以下に示す式で計算で
きる。但し、Wは波長である。
【００３９】ｎ(x)={A+B/[(1-(C/W))2]DW2}0.5
【００４０】A=13.2-9.85x+2.91x2-0.163
【００４１】B=0.83-0.25x-0.096x2-0.13
【００４２】C=6.71-14.4x+8.53x2-0.11
【００４３】D=1.95×10-4-0.0013x+1.853×10-4x2
【００４４】これらの関係から、先に求めたＣｄＴｅ成
長速度ＲCdTeとＨｇ1-xＣｄxＴｅ成長における最初の１
周期に要する時間ｔ(x)を代入することにより、その場
で成長中のＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比ｘを測定するこ
とができる（ステップＳ０４）。
長速度ＲCdTeとＨｇ1-xＣｄxＴｅ成長における最初の１
周期に要する時間ｔ(x)を代入することにより、その場
で成長中のＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比ｘを測定するこ
とができる（ステップＳ０４）。
【００４５】この段階ではＨｇ1-xＣｄxＴｅの成長は中
断されているため、任意の組成比に制御するためには、
再度ＣｄＴｅの導入量を変更し（ステップＳ０６）、バ
ッファ層を１周期分成長し、成長速度を求めればよい。
断されているため、任意の組成比に制御するためには、
再度ＣｄＴｅの導入量を変更し（ステップＳ０６）、バ
ッファ層を１周期分成長し、成長速度を求めればよい。
【００４６】
【００４７】本発明の測定方法によれば、ＣｄＴｅバッ
ファ層の成長速度を計測し、引き続いてＨｇＣｄＴｅの
成長を開始し、好ましくは放射温度計の出力に現われる
強度振動の１周期分の時間を計測することにより、成長
中の組成比と屈折率の分散関係が得られ、この関係より
組成比を求めることにより、成長中のＨｇＣｄＴｅ膜の
組成比をその場で高精度に測定することができるという
効果を有する。
ファ層の成長速度を計測し、引き続いてＨｇＣｄＴｅの
成長を開始し、好ましくは放射温度計の出力に現われる
強度振動の１周期分の時間を計測することにより、成長
中の組成比と屈折率の分散関係が得られ、この関係より
組成比を求めることにより、成長中のＨｇＣｄＴｅ膜の
組成比をその場で高精度に測定することができるという
効果を有する。
【図１】本発明の一実施例に係る、Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ膜
の組成比測定および制御方法の工程を示す流れ図であ
る。
の組成比測定および制御方法の工程を示す流れ図であ
る。
【図２】ＣｄＴｅバッファ層成長中の放射温度計出力の
時間変化を示す図である。
時間変化を示す図である。
【図３】Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ成長中の放射温度計出力の時
間変化を示す図である。
間変化を示す図である。
【図４】Ｈｇ1-xＣｄxＴｅ膜の透過特性を説明する図で
ある。
ある。
【図５】従来のＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比測定方法に
よる工程を示す流れ図である。
よる工程を示す流れ図である。
Claims (2)
- 【請求項１】気相法で成長されるＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の
組成比を測定する方法において、 基板表面と成長最表面もしくは界面と成長最表面との間
で起こる光の干渉を観測する手段を用いてＣｄＴｅバッ
ファ層成長中の成長速度を測定し、 引き続き成長されるＨｇ1-xＣｄxＴｅの成長速度を測定
して、ＣｄＴｅバッファ層成長中の成長速度と、Ｈｇ
1-xＣｄxＴｅの成長における１周期に要する時間ｔ(x)
に基づき、成長中の組成比と屈折率の分散関係から成長
中のＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比ｘをその場で測定する
ことを特徴とするＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比の測定方
法。 - 【請求項２】前記成長中のＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の放射温
度を測定し、測定した放射温度の振動周期から前記１周
期の時間ｔ(x)を求めることを特徴とする請求項１記載
のＨｇ1-xＣｄxＴｅ膜の組成比の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6278612A JP2842254B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ膜の組成比の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6278612A JP2842254B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ膜の組成比の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08124944A JPH08124944A (ja) | 1996-05-17 |
| JP2842254B2 true JP2842254B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=17599710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6278612A Expired - Lifetime JP2842254B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ膜の組成比の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2842254B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3143526B2 (ja) * | 1992-06-27 | 2001-03-07 | キヤノン株式会社 | 化合物半導体装置の製造方法 |
| JPH06144992A (ja) * | 1992-10-30 | 1994-05-24 | Nec Corp | 薄膜成長方法 |
| JPH06144991A (ja) * | 1992-10-30 | 1994-05-24 | Nec Corp | 分子線エピタキシー装置のセル材料交換・補充時期判断方法 |
-
1994
- 1994-10-19 JP JP6278612A patent/JP2842254B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08124944A (ja) | 1996-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980519 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980922 |