JP3407014B2 - Crystal layer thickness / composition determination method and apparatus, crystal layer thickness / composition calculation apparatus, crystal layer manufacturing method and apparatus, and storage medium - Google Patents

Crystal layer thickness / composition determination method and apparatus, crystal layer thickness / composition calculation apparatus, crystal layer manufacturing method and apparatus, and storage medium

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JP3407014B2 JP01998898A JP1998898A JP3407014B2 JP 3407014 B2 JP3407014 B2 JP 3407014B2 JP 01998898 A JP01998898 A JP 01998898A JP 1998898 A JP1998898 A JP 1998898A JP 3407014 B2 JP3407014 B2 JP 3407014B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、実質的な３元化合
物半導体Ａx Ｂ1-x Ｃ（組成ｘ）の結晶層が基板上にエ
ピタキシャル成長された試料の結晶層厚及び組成を決定
する結晶層厚・組成決定方法及び装置、結晶層厚・組成
算出装置、結晶層製造方法及び装置並びに記憶媒体に関
する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a crystal that determines the crystal layer thickness and composition of a sample in which a substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C (composition x) crystal layer is epitaxially grown on a substrate. The present invention relates to a layer thickness / composition determining method and apparatus, a crystal layer thickness / composition calculating apparatus, a crystal layer manufacturing method and apparatus, and a storage medium.

【０００２】[0002]

【従来の技術】化合物半導体結晶、例えばＨｇ1-x Ｃｄ
x Ｔｅ結晶は、赤外線受光素子として用いられ、基板上
にエピタキシャル成長、例えばＬＰＥ成長される。特
に、ＣｄＺｎＴｅ基板上にエピタキシャル成長したＨｇ
1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層は、転位密度が他の基板上に成長
したものより一桁低く、赤外線受光素子の性能が良いた
め、広く用いられている。2. Description of the Related Art Compound semiconductor crystals such as Hg 1-x Cd
The xTe crystal is used as an infrared light receiving element and is epitaxially grown, for example, LPE grown on a substrate. In particular, Hg epitaxially grown on a CdZnTe substrate
The 1-x Cd x Te crystal layer is widely used because its dislocation density is an order of magnitude lower than that of those grown on other substrates and the performance of the infrared light receiving element is good.

【０００３】近年、赤外線受光素子の性能向上のため、
組成の均一性及び再現性の良いＨｇ 1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶
層を製造することが要求されている。従来の結晶層厚決
定方法では、ウェーハ上にエピタキシャル成長された結
晶層の周辺部を劈開し、光学顕微鏡で劈開断面の厚さを
測定していた。しかし、破壊測定であるため、結晶層の
面内任意の位置での測定ができず、結晶層面内厚さを保
証することができない。In recent years, in order to improve the performance of infrared light receiving elements,
Hg with good composition uniformity and reproducibility 1-xCdxTe crystal
It is required to produce layers. Conventional crystal layer thickness determination
In the fixed method, the result of epitaxial growth on the wafer is
Cleave the peripheral part of the crystal layer and measure the thickness of the cleaved section with an optical microscope.
I was measuring. However, since it is a destructive measurement, the crystal layer
Measurement at any position within the plane cannot be performed, and the in-plane thickness of the crystal layer is maintained.
I can't testify.

【０００４】また、従来の組成ｘ決定法としては、結晶
層の比抵抗から組成を求める方法(例えば特開昭５３−
１３５２６２号公報）がある。しかし、組成の精度がΔ
ｘ＝０．０１程度と悪く、かつ、破壊測定であるのでウ
ェーハ上の任意の位置での測定ができず、結晶層面内組
成を保証することができない。他の組成ｘ決定法とし
て、結晶層の一部で光伝導素子を製造し、カットオフ波
長を測定して結晶のエネルギーギャップの値を求め、エ
ネルギーギャップと組成ｘとの関係式に基づいて組成ｘ
を求める方法がある。この方法では、組成精度がΔｘ＝
０．０００１程度と良いが、結晶層を破壊してしまうの
で、ウェーハ上の任意の位置での測定ができず、製造し
た結晶層の面内組成を保証することができない。Further, as a conventional method for determining the composition x, a method for determining the composition from the specific resistance of the crystal layer (see, for example, JP-A-53-53)
135262). However, the accuracy of the composition is Δ
Since x is about 0.01 and it is a destructive measurement, it cannot be measured at any position on the wafer, and the in-plane composition of the crystal layer cannot be guaranteed. As another method for determining the composition x, a photoconductive element is manufactured in a part of the crystal layer, the cutoff wavelength is measured to obtain the value of the energy gap of the crystal, and the composition is calculated based on the relational expression between the energy gap and the composition x. x
There is a way to ask. In this method, the composition accuracy is Δx =
Although about 0.0001 is preferable, since the crystal layer is destroyed, measurement cannot be performed at any position on the wafer, and the in-plane composition of the manufactured crystal layer cannot be guaranteed.

【０００５】非破壊で結晶層の面内任意の位置の厚み及
び組成を測定する方法として、分光透過率を用いる方法
が提案されている（例えば、E. Finkman et al. :J. Ap
pl.Phys., 50, 4356, (1979) ）。As a method of nondestructively measuring the thickness and composition of an arbitrary position in a plane of a crystal layer, a method using spectral transmittance has been proposed (for example, E. Finkman et al.: J. Ap.
pl. Phys., 50, 4356, (1979)).

【０００６】この方法では、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層
の分光透過率を測定し、これから干渉フリンジ周期ｃ
（ｃｍ-1）を求め、結晶層厚さt を、次式で求める。 ｔ＝１／（２×ｎ×ｃ） ・・・（１） ここに、ｎは屈折率である。In this method, the spectral transmittance of the Hg 1-x Cd x Te crystal layer is measured, and the interference fringe period c
(Cm −1 ) is calculated, and the crystal layer thickness t is calculated by the following formula. t = 1 / (2 × n × c) (1) where n is the refractive index.

【０００７】また、組成ｘは、次のようにして求められ
る。すなわち、得られた結晶層厚さt 及び吸収係数α＝
５００ｃｍ-1を次式、 Ｔ＝Ｔmax ・ｅｘｐ（−αｔ） ・・・（２） に代入したときの透過率Ｔを求め、分光透過率がこの透
過率Ｔになるときの波数νcoを読み取る。ここにＴmax
は、分光透過率から干渉フリンジを除去した後の分光透
過率の最大値である。この波数νcoを波長（カットオフ
波 長）λcoに換算し、さらにこれを、式 λco＝１．２４０／Ｅg ・・・（３） で半導体結晶のエネルギーギャップＥg に換算する。Ｅ
g は、温度Ｔ及び組成ｘに依存しており、次式（G. L.
Hansen et al., J. Appl. Phys., 53, 7099, (1982),
p.7100 ）、 Ｅｇ＝−０．３０２＋１．９３×ｘ＋５．３５×１０-4×Ｔ×（１−２×ｘ） −０．８１０×ｘ2+０．８３２×ｘ3 ・・・（４） にエネルギーギャップＥg 及び分光透過率測定時の絶対
温度Ｔを代入して、組成ｘを求めることができる。Further, the composition x is obtained as follows. That is, the obtained crystal layer thickness t and absorption coefficient α =
The transmittance T when 500 cm −1 is substituted into the following equation, T = Tmax · exp (−αt) (2), is obtained, and the wave number νco at which the spectral transmittance becomes the transmittance T is read. Where Tmax
Is the maximum value of the spectral transmittance after removing the interference fringes from the spectral transmittance. This wave number νco is converted into a wavelength (cutoff wavelength) λco, and this is further converted into an energy gap Eg of the semiconductor crystal by the formula λco = 1.240 / Eg (3). E
g depends on the temperature T and the composition x, and is expressed by the following equation (GL
Hansen et al., J. Appl. Phys., 53, 7099, (1982),
p.7100), Eg = -0.302 + 1.93 × x + 5.35 × 10 -4 × T × (1-2 × x) -0.810 × x 2 + 0.832 × x 3 ··· (4 The composition x can be obtained by substituting the energy gap Eg and the absolute temperature T at the time of measuring the spectral transmittance into).

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が上記方法で、実際に結晶層の厚さｔ及び組成ｘを計
算したところ、計算値と実測値が合わず、上記方法が利
用できないことがわかった。本発明の目的は、このよう
な問題点に鑑み、実質的な３元化合物半導体Ａx Ｂ 1-x
Ｃの結晶層が基板上にエピタキシャル成長された試料の
結晶層厚及び組成を精度良く決定することができる結晶
層厚・組成決定方法及び装置、結晶層厚・組成算出装
置、結晶層製造方法及び装置並びに記憶媒体を提供する
ことにある。However, the present invention
The person actually measured the thickness t and the composition x of the crystal layer by the above method.
As a result of calculation, the calculated value and the measured value do not match, so the above method is
I found that I could not use it. The object of the present invention is as follows.
In view of these problems, the substantial ternary compound semiconductor AxB 1-x
Of the sample in which the C crystal layer was epitaxially grown on the substrate
A crystal whose crystal layer thickness and composition can be accurately determined.
Layer thickness / composition determination method and device, crystal layer thickness / composition calculation device
And a crystal layer manufacturing method and device, and a storage medium are provided.
Especially.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段及びその作用効果】請求項
１の結晶層厚決定方法では、実質的な３元化合物半導体
Ａx Ｂ1-x Ｃ（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシ
ャル成長された試料の分光透過率又は該結晶層の分光反
射率である分光透過／反射率を測定して該結晶層での光
路差に基づく干渉フリンジの周期ｃを求め、該干渉フリ
ンジ周期ｃ、該組成ｘ及び式ｔ＝１／｛（２（β−γ・
ｘ） ｃ｝に基づいて該結晶層の厚さｔを求め、ここに
β及びγは定数である。According to the crystal layer thickness determining method of claim 1, a crystal layer of substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C (composition x) is epitaxially grown on a substrate. Spectral transmittance of the sample or spectral transmittance / reflectance which is the spectral reflectance of the crystal layer is measured to obtain a cycle c of interference fringes based on an optical path difference in the crystal layer, and the interference fringe cycle c, The composition x and the equation t = 1 / {(2 (β−γ ·
x) c} to obtain the thickness t of the crystal layer, where β and γ are constants.

【００１０】組成ｘは、例えば、ＥＰＭＡ（電子プロー
ブマイクロアナリシス）で測定し又は、結晶層の一部で
光伝導素子を製造し、カットオフ波長を測定して結晶の
エネルギーギャップの値を求め、エネルギーギャップと
組成ｘとの関係式に基づいて組成ｘを求めてもよい。結
晶層製造において組成ｘがほぼ一定している場合には、
測定せずにそのｘの値を用いててもよい。The composition x is measured by, for example, EPMA (electron probe microanalysis), or a photoconductive element is manufactured in a part of the crystal layer, and the cutoff wavelength is measured to obtain the energy gap value of the crystal. The composition x may be obtained based on the relational expression between the energy gap and the composition x. When the composition x is almost constant in the production of the crystal layer,
The value of x may be used without measurement.

【００１１】この結晶層厚決定方法によれば、干渉フリ
ンジ周期ｃ及び組成ｘの値から結晶層厚ｔを精度良く決
定することができるという効果を奏する。請求項２で
は、請求項１において、上記組成ｘの関数として表され
た上記３元化合物半導体のエネルギーギャップＥg の式
に、上記分光透過／反射率から求めたエネルギーギャッ
プの値を代入して、該組成ｘを求める。According to this crystal layer thickness determining method, the crystal layer thickness t can be accurately determined from the values of the interference fringe period c and the composition x. In claim 2, the value of the energy gap obtained from the spectral transmittance / reflectance is substituted into the formula of the energy gap Eg of the ternary compound semiconductor expressed in claim 1 as a function of the composition x, The composition x is determined.

【００１２】結晶層製造において組成ｘがほぼ一定して
いる場合には、そのｘの値を用いて厚さを決定すること
ができるが、この方法によれば組成ｘが一定していなく
ても結晶層厚ｔを精度良く決定することができるという
効果を奏する。ここに実質的な３元化合物半導体Ａx Ｂ
1-x Ｃとは、４元以上であっても上記方法で得られる結
果とほぼ同じ結果が得られることを意味する（以下同
様）。When the composition x is almost constant in the production of the crystal layer, the value of the x can be used to determine the thickness. According to this method, the composition x is not constant. The crystal layer thickness t can be accurately determined. Here is a substantial ternary compound semiconductor A x B
1-x C means that the same result as that obtained by the above method can be obtained even when the number of elements is 4 or more (the same applies hereinafter).

【００１３】請求項３の結晶層厚決定方法では、請求項
１又は２において、上記結晶層の厚さｔ及び組成ｘの異
なる複数の試料を作成し、該複数の試料について、上記
分光透過／反射率を測定し、その結果から上記干渉フリ
ンジ周期ｃを求め、上記組成ｘを求め、該結晶層を劈開
してその厚さｔを測定し、該干渉フリンジ周期ｃと該組
成ｘと該厚さｔとから最小自乗法により上記定数β及び
γを決定する。According to a third aspect of the present invention, there is provided a crystal layer thickness determining method according to the first or second aspect, wherein a plurality of samples having different crystal layer thicknesses t and compositions x are prepared, and the spectral transmission / The reflectance is measured, the interference fringe period c is obtained from the result, the composition x is obtained, the crystal layer is cleaved to measure the thickness t, and the interference fringe period c, the composition x and the thickness are obtained. The constants β and γ are determined from the height t by the least square method.

【００１４】この結晶層厚決定方法によれば、各種化合
物半導体に本発明を適用することが可能になるという効
果を奏する。請求項４の結晶層厚決定方法では、請求項
１乃至３のいずれか１つにおいて、上記３元化合物半導
体はＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶であり、上記厚さｔ及び上
記干渉フリンジ周期ｃの単位がそれぞれｃｍ及びｃｍ-1
のとき上記定数β及びγはそれぞれ略４．６６及び略
４．６９である。According to this crystal layer thickness determining method, the present invention can be applied to various compound semiconductors. The crystal layer thickness determining method according to claim 4, wherein the ternary compound semiconductor is a Hg 1-x Cd x Te crystal according to any one of claims 1 to 3, and the thickness t and the interference fringe period c The units are cm and cm -1 respectively
In this case, the constants β and γ are about 4.66 and about 4.69, respectively.

【００１５】この結晶層厚決定方法によれば、Ｈｇ1-x
ＣｄxＴｅ結晶層の厚みｔを精度良く決定することがで
きるという効果を奏する。 According to this crystal layer thickness determining method, Hg 1-x
The thickness t of the Cd x Te crystal layer can be accurately determined .

【００１６】[0016]

【００１７】請求項５では、実質的な３元化合物半導体
ＡxＢ1-xＣ（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャ
ル成長された試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射
率である分光透過／反射率を測定して該結晶層の厚さｔ
及び組成ｘを求める結晶層厚・組成決定方法において、
該分光透過／反射率から該結晶層での光路差に基づく干
渉フリンジの周期ｃを求め、該干渉フリンジが無いと仮
定したときの、該分光透過／反射率の分光透過率略最大
値Ｔmax1又はこれに相当する分光反射率略最小値を求
め、該組成ｘ0の初期値を求め又は該初期値が与えら
れ、 （１）式ｔ＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ0）ｃ｝に基づ
き該厚さｔを求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）該組成ｘ0の関数として表された該３元化合物半
導体のエネルギーギャップＥgの式に、該分光透過／反
射率が透過率Ｔmax・ｅｘｐ（−αｔ）又はこれに相当
する反射率になるときの波数に対応したエネルギーギャ
ップの値を代入して、該組成ｘ0を算出し、ここに吸収
係数αは定数であり、該厚さｔ及び該組成ｘ0が収束す
るまでステップ（１）及び（２）を繰り返し実行し、そ
の収束後、該組成ｘ0を補正式ｘ＝η・ｘ0＋μで補正
し、ここにη及びμは定数である。According to a fifth aspect of the present invention, the spectral transmittance or the spectral reflectance of the crystal layer of the substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C (composition x) is epitaxially grown on the substrate. The spectral transmission / reflectance is measured to determine the thickness t of the crystal layer.
And a method for determining the crystal layer thickness / composition to obtain the composition x,
From the spectral transmission / reflectance, the period c of the interference fringe based on the optical path difference in the crystal layer is obtained, and it is assumed that there is no interference fringe, the spectral transmission / reflectance approximately maximum value Tmax1 or The spectral reflectance approximately minimum value corresponding to this is obtained, and the initial value of the composition x0 is obtained or the initial value is given. (1) Equation t = 1 / {(2 (β0-γ0 · x0) c} The thickness t is determined based on the equation (3) where β0 and γ0 are constants, and (2) the spectral transmission / reflectance is expressed by the equation of the energy gap Eg of the ternary compound semiconductor expressed as a function of the composition x0. The composition x0 is calculated by substituting the value of the energy gap corresponding to the transmittance Tmax · exp (-αt) or the wave number when the reflectance is equivalent to this, and the absorption coefficient α is a constant, Repeat steps (1) and (2) until the thickness t and the composition x0 converge. The composition is repetitively executed, and after the convergence, the composition x0 is corrected by a correction equation x = η · x0 + μ, where η and μ are constants.

【００１８】この結晶層厚・組成決定方法によれば、結
晶層の厚さと組成とが未知である場合に、これらを同時
に精度良く決定することが可能になるという効果を奏す
る。請求項６の結晶層厚・組成決定方法では、請求項５
において、上記３元化合物半導体はＨｇ1-xＣｄxＴｅ結
晶であり、上記厚さｔ、上記干渉フリンジ周期ｃ及び上
記吸収係数αの単位がそれぞれｃｍ、ｃｍ-1及びｃｍ-1
のとき上記定数α、β0、γ0、η及びμはそれぞれ略５
００、略４．５３、略４．３４、略１．０８及び略−
０．０３である。According to this crystal layer thickness / composition determining method, when the thickness and composition of the crystal layer are unknown, it is possible to simultaneously determine these with high accuracy. The crystal layer thickness and composition determination method according to claim 6, claim 5
In the above, the ternary compound semiconductor is a Hg 1-x Cd x Te crystal, and the units of the thickness t, the interference fringe period c, and the absorption coefficient α are cm, cm −1, and cm −1 , respectively.
, The above constants α, β0, γ0, η and μ are approximately 5
00, about 4.53, about 4.34, about 1.08 and about-
It is 0.03.

【００１９】この結晶層厚・組成決定方法によれば、Ｈ
ｇ1-xＣｄxＴｅ結晶層について、厚さと組成とが未知で
ある場合に、これらを同時に精度良く決定することが可
能になるという効果を奏する。請求項７では、実質的な
３元化合物半導体ＡxＢ1-xＣ（組成ｘ）の結晶層が基板
上にエピタキシャル成長された試料の分光透過率又は該
結晶層の分光反射率である分光透過／反射率を測定して
該結晶層の厚さｔ及び組成ｘを求める結晶層厚・組成決
定方法において、該結晶層が未知の厚みｔ1のときとこ
れをエッチングした未知の厚みｔ2のときとの該分光透
過／反射率をそれぞれ第１結晶層の第１分光透過／反射
率及び第２結晶層の第２分光透過／反射率として測定
し、該第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路
差に基づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光
透過／反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉
フリンジの周期ｃ2を求め、該干渉フリンジが無いと仮
定したときの、該第１分光透過／反射率の分光透過率略
最大値Ｔmax1又はこれに相当する分光反射率略最小値並
びに該第２分光透過／反射率の分光透過率略最大値Ｔma
x2又はこれに相当する分光反射率略最小値を求め、該第
１結晶層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該結晶
層の未知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及びｘ2
の初期値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
し、ここに吸収係数αは定数であり、 （４）該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ
・δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ0
2＋ξ・δｘで補正して該組成ｘ1及びｘ2を求め、ここ
にκ及びξは定数であり、該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ
01及びｘ02が収束するまでステップ（１）〜（３）を繰
り返し実行して該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ1及びｘ2を
求める。According to this crystal layer thickness / composition determining method, H
When the thickness and composition of the g 1-x Cd x Te crystal layer are unknown, it is possible to simultaneously determine these with high accuracy. In Claim 7, the spectral transmittance of the sample in which the crystal layer of the substantially ternary compound semiconductor AxB1 -xC (composition x) is epitaxially grown on the substrate or the spectral reflectance of the crystal layer. / In the crystal layer thickness / composition determining method for measuring the reflectance to obtain the thickness t and the composition x of the crystal layer, when the crystal layer has an unknown thickness t1 and when the crystal layer has an unknown thickness t2 Of the first crystal layer and the second spectral transmission / reflectance of the second crystal layer, respectively. The interference fringe period c1 based on the optical path difference in the crystal layer is determined, and the interference fringe period c2 based on the optical path difference in the second crystal layer is determined from the second spectral transmission / reflectance, and there is no interference fringe. Spectral transmittance of the first spectral transmittance / reflectance when assumed Daine Tmax1 or spectral transmittance substantially maximum value of the spectral reflectance shown minimum values and the second spectral transmittance / reflectance corresponds to this Tma
x2 or a spectral reflectance approximately minimum value corresponding thereto is obtained, and when the unknown composition of the first crystal layer is x1 and the unknown composition of the crystal layer having the thickness t2 is x2, the composition x1 And x2
The initial values x01 and x02 of the above are obtained, and the thickness is calculated based on the equations t1 = 1 / {(2 (β0−γ0 · x01) c1} and t2 = 1 / {(2 (β0−γ0 · x02) c. t1 and t2 are obtained, where β0 and γ0 are constants, and (2) the composition gradient δx is δx = (x01−x02) / (t1−
t3), and (3) in the formula of the energy gap Eg of the ternary compound semiconductor expressed as a function of the composition x, the first spectral transmission /
The composition x is calculated as x01 by substituting the value of the energy gap corresponding to the wave number when the reflectance becomes the transmittance Tmax1 · exp (-αt1) or the reflectance corresponding to this, and the composition x is calculated as x01. The value of the energy gap corresponding to the wave number when the second spectral transmission / reflectance becomes the transmittance Tmax2 · exp (-αt2) or the reflectance corresponding to this is substituted into the equation to set the composition x to x02. And the absorption coefficient α is a constant, and (4) the composition x01 and x02 are respectively expressed by the equation x1 = (1-κ
.Delta.x) x01 + .xi..delta.x and x2 = (1-.kappa..delta.x) x0
The composition x1 and x2 are obtained by correcting with 2 + ξ · δx, where κ and ξ are constants, and the thicknesses t1, t2 and the composition x
Steps (1) to (3) are repeated until 01 and x02 converge to obtain the thicknesses t1 and t2 and the compositions x1 and x2.

【００２０】この結晶層厚・組成決定方法によれば、結
晶層の厚さと組成と組成勾配とが未知である場合に、組
成勾配δｘが所定範囲を超えても組成の精度を確保する
ことが可能になるという効果を奏する。また、厚みｔ2
の結晶層が厚みｔ1 の結晶層をエッチングしたものであ
るので、エピタキシャル成長を２段階で行う必要がない
という効果を奏する。According to this crystal layer thickness / composition determining method, when the thickness, composition and composition gradient of the crystal layer are unknown, the accuracy of the composition can be ensured even if the composition gradient δx exceeds a predetermined range. It has the effect of being possible. Also, the thickness t2
Since this crystal layer is a crystal layer having a thickness of t1, it has an effect that it is not necessary to perform epitaxial growth in two steps.

【００２１】請求項８では、請求項７において、上記厚
みｔ1及びｔ2の上記結晶層の各々につき、上記分光透過
／反射率が最大値の略１／２になるときの波数に対応し
たエネルギーギャップの値を上記エネルギーギャップＥ
gの式に代入して、該組成ｘ1及びｘ2の初期値ｘ01及び
ｘ02を求める。この結晶層厚・組成決定方法によれば、
結晶層厚ｔが未知であっても組成初期値を決定すること
ができるという効果を奏する。[0021] According to claim 8, in claim 7, for each of the crystal layers of the thicknesses t1 and t2, the energy gap corresponding to the wave number at which the spectral transmittance / reflectance becomes approximately half of the maximum value Value of the above energy gap E
Substituting into the equation of g, initial values x01 and x02 of the compositions x1 and x2 are obtained. According to this crystal layer thickness / composition determination method,
Even if the crystal layer thickness t is unknown, the composition initial value can be determined.

【００２２】請求項９の結晶層厚・組成決定方法では、
請求項７又は８において、上記３元化合物半導体はＨｇ
1-xＣｄxＴｅ結晶であり、上記厚さｔ、上記干渉フリン
ジ周期ｃ及び上記吸収係数αの単位がそれぞれｃｍ、ｃ
ｍ-1及びｃｍ-1のとき上記定数α、β0、γ0、κ及びξ
はそれぞれ略５００、略４．５３、略４．３４、略１６
２及び略６１．６である。According to the crystal layer thickness / composition determining method of claim 9 ,
The ternary compound semiconductor according to claim 7 or 8 ,
1-x Cd x Te crystal, the units of the thickness t, the interference fringe period c, and the absorption coefficient α are cm and c, respectively.
When m -1 and cm -1, the above constants α, β0, γ0, κ and ξ
Are about 500, about 4.53, about 4.34, about 16 respectively.
2 and approximately 61.6.

【００２３】この結晶層厚・組成決定方法によれば、Ｈ
ｇ1-xＣｄxＴｅ結晶について請求項７又は８の上記効果
が得られるという効果を奏する。 According to this crystal layer thickness / composition determining method, H
The g 1 -x Cd x Te crystal has the effect of obtaining the above effect of claim 7 or 8 .

【００２４】[0024]

【００２５】[0025]

【００２６】請求項１０の結晶層厚・組成決定方法で
は、請求項５乃至９のいずれか１つにおいて、上記干渉
フリンジが無いと仮定したときの上記透過率略最大値
は、上記分光透過率の干渉フリンジ部をその平均値で置
き換えて平坦化したときの最大値に略相当する。請求項
１１の結晶層厚・組成決定方法では、請求項１０におい
て、上記干渉フリンジが無いと仮定したときの上記透過
率略最大値は、測定した波数域の低域側の干渉フリンジ
の各周期での最大値と最小値の平均値を降順に並べたと
きの１番目又は２番目の値である。In the crystal layer thickness / composition determining method according to claim 10 , in any one of claims 5 to 9 , the transmittance approximately the maximum value assuming that there is no interference fringe is the spectral transmittance. It corresponds approximately to the maximum value when the interference fringe portion of is flattened by replacing it with the average value. Claim
In the crystal layer thickness / composition determining method of item 11 , the transmittance substantially maximum value when it is assumed that there is no interference fringe in claim 10 is obtained in each cycle of the interference fringe on the low frequency side of the measured wave number range. It is the first or second value when the average values of the maximum value and the minimum value are arranged in descending order.

【００２７】この結晶層厚・組成決定方法によれば、コ
ンピュータにより確実に、適当な、干渉フリンジが無い
と仮定したときの透過率略最大値を求めることができ
る。請求項１２の結晶層厚・組成決定方法では、請求項
５乃至１１のいずれか１つにおいて、上記分光透過／反
射率として分光反射率を測定し、該分光反射率の最大値
及び最小値がそれぞれ０％及び最大％になるように該分
光反射率を１次変換したものを分光透過率とみなして上
記処理を行う。According to this crystal layer thickness / composition determining method, it is possible to reliably obtain an appropriate maximum transmittance value on the assumption that there is no interference fringe by a computer. According to the crystal layer thickness / composition determining method of claim 12 ,
5 to 11, the spectral reflectance is measured as the spectral transmission / reflectance, and the spectral reflectance is adjusted so that the maximum value and the minimum value of the spectral reflectance are 0% and the maximum value, respectively. The above processing is performed by regarding the primary conversion as the spectral transmittance.

【００２８】この最大％は任意の値でよく、例えば１０
０％である。この結晶層厚・組成決定方法によれば、厚
みｔ及び組成ｘの決定において、結晶層又は基板が透過
しない実質的な３元化合物半導体にも、分光透過率を用
いた場合とほぼ同一処理を行えばよいという効果を奏す
る。 This maximum% may be any value, for example 10
It is 0%. According to this crystal layer thickness / composition determining method, substantially the same processing as in the case of using the spectral transmittance is applied to the determination of the thickness t and the composition x even for a substantially ternary compound semiconductor that is not transmitted by the crystal layer or the substrate. The effect is that you can do it .

【００２９】[0029]

【００３０】請求項１３の結晶層組成分布決定方法で
は、請求項５乃至１２のいずれか１つに記載の方法を実
施して上記組成ｘを求め、上記基板と上記結晶層との界
面付近での相互拡散による該組成の分布を、絶対温度Ｔ
のときの拡散係数Ｄが、 Ｄ=Ａ×２．３６×１０ 10-3.53Bx ×ｅｘｐ（−２．２
４×１０4 ／Ｔ）ｃｍ2／ｓｅｃ に略等しいとして算出し、ここにＡ＝０．７５及びＢ＝
０．８５である。この結晶層組成分布決定方法によれ
ば、結晶層の厚み及び表面部組成が未知であっても、結
晶層及び相互拡散層の組成を知得することができるとい
う効果を奏する。請求項１４の結晶層組成分布決定方法
では、請求項１３において、上記結晶層を劈開し、これ
を所定時間エッチング液に浸すことによりエッチピット
列を生成し、上記算出した組成分布の界面位置を該エッ
チピット列の位置に対応させる。According to a thirteenth aspect of the method for determining a crystal layer composition distribution, the method according to any one of the fifth to twelfth aspects is carried out to obtain the composition x, and the composition x is determined in the vicinity of the interface between the substrate and the crystal layer. The distribution of the composition due to the mutual diffusion of
When the diffusion coefficient D is, D = A × 2.36 × 10 10 −3.53Bx × exp (−2.2
4 × 10 4 / T) cm 2 / sec, which is approximately equal to where A = 0.75 and B =
It is 0.85 . According to this crystal layer composition distribution determination method, the composition of the crystal layer and the mutual diffusion layer can be known even if the thickness and composition of the surface portion of the crystal layer are unknown. The crystal layer composition distribution determining method according to claim 14 is the method according to claim 13, wherein the crystal layer is cleaved, and an etch pit row is generated by immersing the crystal layer in an etching solution for a predetermined time to determine an interface position of the calculated composition distribution. It corresponds to the position of the etch pit row.

【００３１】請求項１５の結晶層製造方法では、 （１）実質的な３元化合物半導体Ａ x Ｂ 1-x Ｃ（組成ｘ）
の結晶層をエピタキシャル成長させ、 （２）請求項７又は８記載の方法を実施し、その際、上
記エッチングの前に、得られた上記組成ｘの勾配δｘの
値に基づいて、上記結晶層の表面の組成ｘを所定値にす
るためのエッチング時間を決定し、該エッチングでは、
該結晶層に対し該エッチング時間だけエッチングする。In the crystal layer manufacturing method of claim 15 , (1) the substantial ternary compound semiconductor A x B 1-x C (composition x)
Epitaxially growing the crystal layer of (2), the method according to claim 7 or 8 is carried out, in which case the crystal layer of the crystal layer is formed based on the obtained value of the gradient δx of the composition x before the etching. The etching time for setting the surface composition x to a predetermined value is determined, and in the etching,
The crystal layer is etched for the etching time.

【００３２】この結晶層製造方法によれば、組成の均一
性と再現性のよい結晶層を製造することができ、良質な
デバイスを得ることが可能になるという効果を奏する。
請求項１６の結晶層製造方法では、請求項１５におい
て、上記結晶層のエッチング面を平坦にするために上記
ステップ（２）の次に該結晶層の表面をポリッシング
し、その分だけ上記ステップ（２）でのエッチング時間
を短縮する。According to this crystal layer manufacturing method, it is possible to manufacture a crystal layer with good composition uniformity and reproducibility, and it is possible to obtain a high quality device.
In the crystal layer manufacturing method according to claim 16 , in claim 15 , the surface of the crystal layer is polished after the step (2) in order to make the etching surface of the crystal layer flat, and the step ( The etching time in 2) is shortened.

【００３３】この結晶層製造方法によれば、凹凸の少な
い結晶層を製造することができるという効果を奏する。
請求項１７の結晶層製造方法では、上記結晶層の表面の
組成ｘが所定値に収束するまで上記ステップ（２）を繰
り返し実施する。この結晶層製造方法によれば、組成の
均一性と再現性のよりよい結晶層を製造することがで
き、より良質なデバイスを得ることが可能になるという
効果を奏する。According to this crystal layer manufacturing method, it is possible to manufacture a crystal layer having few irregularities.
In the method for producing a crystal layer according to claim 17, the step (2) is repeatedly performed until the composition x on the surface of the crystal layer converges to a predetermined value. According to this crystal layer manufacturing method, it is possible to manufacture a crystal layer having better composition uniformity and reproducibility, and it is possible to obtain a higher quality device.

【００３４】請求項１８では、請求項１５乃至１７のい
ずれか１つに記載の方法を実施し、その結果に基づい
て、上記結晶層の上記組成が所定値になったときの該結
晶層の厚みが所定値になるように、上記ステップ（１）
におけるエピタキシャル成長用原料比を調整する。この
結晶層製造方法によれば、結晶層の厚みと組成との両方
の再現性が向上するという効果を奏する。In the eighteenth aspect, the method according to any one of the fifteenth to seventeenth aspects is carried out, and based on the result, the crystal layer of the crystal layer when the composition reaches a predetermined value is obtained. Step (1) above so that the thickness becomes the specified value.
The raw material ratio for epitaxial growth in is adjusted. According to this crystal layer manufacturing method, the reproducibility of both the thickness and composition of the crystal layer is improved.

【００３５】請求項１９では、実質的な３元化合物半導
体ＡxＢ1-xＣ（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシ
ャル成長された試料の分光透過率又は該結晶層の分光反
射率である分光透過／反射率の測定データが供給され、
該データに基づいて該結晶層の厚さｔ及び組成ｘを求め
る結晶層厚・組成算出装置において、未知の厚みｔ1の
該結晶層である第１結晶層とこれをエッチングした未知
の厚みｔ2の該結晶層である第２結晶層との該分光透過
／反射率の測定データがそれぞれ第１分光透過／反射率
及び第２分光透過／反射率として格納される記憶手段
と、データ処理手段とを有し、該データ処理手段は、該
第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路差に基
づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光透過／
反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉フリン
ジの周期ｃ2を求め、該干渉フリンジが無いと仮定した
ときの、該第１分光透過／反射率の分光透過率略最大値
Ｔmax1又はこれに相当する分光反射率略最小値並びに該
第２分光透過／反射率の分光透過率略最大値Ｔmax2又は
これに相当する分光反射率略最小値を求め、該第１結晶
層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該結晶層の未
知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及びｘ2の初期
値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
し、ここに吸収係数αは定数であり、 （４）該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ
・δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ0
2＋ξ・δｘで補正して該組成ｘ1及びｘ2を求め、ここ
にκ及びξは定数であり、該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ
01及びｘ02が収束するまで該処理（１）〜（４）を繰り
返し実行して該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ1及びｘ2を求
める。In a nineteenth aspect of the present invention, the spectral transmittance or the spectral reflectance of the sample in which the crystal layer of the substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C (composition x) is epitaxially grown on the substrate is measured. Provided with some spectral transmission / reflectance measurement data,
In a crystal layer thickness / composition calculation device for obtaining the thickness t and the composition x of the crystal layer based on the data, the first crystal layer which is the crystal layer having an unknown thickness t1 and the unknown thickness t2 obtained by etching the first crystal layer A storage means for storing measurement data of the spectral transmission / reflectance with respect to the second crystal layer which is the crystal layer as a first spectral transmission / reflectance and a second spectral transmission / reflectance, and a data processing means. The data processing means obtains the period c1 of the interference fringes based on the optical path difference in the first crystal layer from the first spectral transmission / reflectance, and determines the second spectral transmission / reflectance.
From the reflectance, the period c2 of the interference fringes based on the optical path difference in the second crystal layer is obtained, and it is assumed that there is no interference fringe, the spectral transmittance of the first spectral transmission / reflectance approximately maximum value Tmax1 or The spectral reflectance approximately minimum value corresponding thereto and the spectral transmittance approximately maximum value Tmax2 of the second spectral transmission / reflectance or the spectral reflectance approximately minimum value corresponding thereto are obtained, and the unknown unknown value of the first crystal layer is obtained. Assuming that the composition is x1 and the unknown composition of the crystal layer having the thickness t2 is x2, initial values x01 and x02 of the compositions x1 and x2 are obtained, and equation (1) t1 = 1 / {(2 (β0 −γ0 · x01) c1} and t2 = 1 / {(2 (β0−γ0 · x02) c, and the thicknesses t1 and t2 are obtained, where β0 and γ0 are constants, and (2) composition gradient δx Δx = (x01−x02) / (t1−
t3), and (3) in the formula of the energy gap Eg of the ternary compound semiconductor expressed as a function of the composition x, the first spectral transmission /
The composition x is calculated as x01 by substituting the value of the energy gap corresponding to the wave number when the reflectance becomes the transmittance Tmax1 · exp (-αt1) or the reflectance corresponding to this, and the composition x is calculated as x01. The value of the energy gap corresponding to the wave number when the second spectral transmission / reflectance becomes the transmittance Tmax2 · exp (-αt2) or the reflectance corresponding to this is substituted into the equation to set the composition x to x02. And the absorption coefficient α is a constant, and (4) the composition x01 and x02 are respectively expressed by the equation x1 = (1-κ
.Delta.x) x01 + .xi..delta.x and x2 = (1-.kappa..delta.x) x0
The composition x1 and x2 are obtained by correcting with 2 + ξ · δx, where κ and ξ are constants, and the thicknesses t1, t2 and the composition x
The processes (1) to (4) are repeatedly executed until 01 and x02 converge to obtain the thicknesses t1 and t2 and the compositions x1 and x2.

【００３６】請求項２０の記憶媒体では、請求項１９記
載のデータ処理手段での処理を実行するプログラムが記
憶されている。請求項２１の結晶層製造装置では、実質
的な３元化合物半導体ＡxＢ1-xＣ（組成ｘ）の結晶層を
基板上にエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長
装置と、該基板と該結晶層との接合物の分光透過率又は
該結晶層の分光反射率を測定する分光測定装置と、エッ
チングにより該結晶層の表面の組成ｘを所定値にするた
めのエッチング装置と、請求項１９記載の結晶層厚・組
成算出装置とを有する。A storage medium according to a twentieth aspect stores a program for executing the processing by the data processing means according to the nineteenth aspect . The crystal layer manufacturing apparatus according to claim 21 , wherein an epitaxial growth apparatus for epitaxially growing a substantially ternary compound semiconductor A x B 1 -x C (composition x) crystal layer on a substrate, and a junction between the substrate and the crystal layer 20. A spectroscopic measuring device for measuring a spectral transmittance of an object or a spectroscopic reflectance of the crystal layer, an etching device for setting a composition x on a surface of the crystal layer to a predetermined value by etching, and a crystal layer thickness according to claim 19. -Has a composition calculation device.

【００３７】[0037]

【発明の実施形態及び実施例】以下、図面に基づいて本
発明の実施形態及び実施例を説明する。 ［結晶層厚決定方法］最初に、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶
層をＣｄ1-z Ｚｎz Ｔｅ基板上にエピタキシャル成長し
た試料のＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層厚ｔを、組成ｘを用
いて決定する方法を説明する。図４は、この決定の手順
を示すフローチャートである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments and examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Crystal layer thickness determination method] First, the Hg 1-x Cd x Te crystal layer thickness t of a sample obtained by epitaxially growing a Hg 1-x Cd x Te crystal layer on a Cd 1-z Zn z Te substrate A method of making a decision will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of this determination.

【００３８】図２は、厚さ１０μｍ、２０μｍ、３０μ
ｍ及び４０μｍのこの結晶層の分光透過率をＦＴ−ＩＲ
で測定した結果を示しており、横軸は波数（ｃ
ｍ- 1 ）、縦軸は透過率（％）である。これらの厚さ
は、結晶層を劈開して光学顕微鏡で測定したものであ
る。従来の分光法で結晶層厚さｔを求めても精度が悪
い。そこで、次のようにして結晶層厚さｔを求める。以
下、括弧内の符号は図中のステップ識別符号である。FIG. 2 shows the thicknesses of 10 μm, 20 μm and 30 μm.
The spectral transmittances of this crystal layer of m and 40 μm are FT-IR.
The results are shown in Fig. 4, where the horizontal axis is the wave number (c
m -1 ), and the vertical axis represents the transmittance (%). These thicknesses are measured with an optical microscope after cleaving the crystal layer. Even if the crystal layer thickness t is obtained by the conventional spectroscopy, the accuracy is low. Therefore, the crystal layer thickness t is obtained as follows. Hereinafter, the reference numerals in parentheses are step identification codes in the drawings.

【００３９】（１a ）試料の分光透過率を測定する（図
２参照）。 （２a ）この分光透過率から、結晶層での光路差に基づ
く干渉フリンジの周期ｃを求める。 （３a ）組成ｘを、例えば次の〜にいずれかにより
求める。 ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナリシス）で組成
ｘを測定する。(1a) The spectral transmittance of the sample is measured (see FIG. 2). (2a) From this spectral transmittance, the period c of the interference fringe based on the optical path difference in the crystal layer is obtained. (3a) The composition x is determined by, for example, one of the following. The composition x is measured by EPMA (electron probe microanalysis).

【００４０】結晶層の一部で光伝導素子を製造し、カ
ットオフ波長を測定して結晶のエネルギーギャップの値
を求め、エネルギーギャップと組成ｘとの関係式に基づ
いて組成ｘを求める。 図３の分光透過率１０において、透過率が最大値Ｔm
の１／２になるカットオフ波数νcoを求め、これをカッ
トオフ波長λcoに換算し、上式（３）に代入してエネル
ギーギャップＥg に換算し、さらに、このエネルギーギ
ャップＥg 及び分光透過率測定時の絶対温度Ｔを上式
（４）に代入して、組成ｘを求める。図２中に矢印で示
す点の波数は、上式（２）を用いて得られるものである
が、これは前記のような透過率が最大値Ｔm の１／２に
なる波数とほぼ同じになることがわかる。A photoconductive element is manufactured with a part of the crystal layer, the cutoff wavelength is measured to obtain the value of the energy gap of the crystal, and the composition x is obtained based on the relational expression between the energy gap and the composition x. In the spectral transmittance 10 of FIG. 3, the maximum transmittance Tm
The cutoff wave number νco that is 1/2 of the above is calculated, converted into the cutoff wavelength λco, and substituted into the above formula (3) to be converted into the energy gap Eg, and further the energy gap Eg and the spectral transmittance are measured. The absolute temperature T at that time is substituted into the above equation (4) to obtain the composition x. The wave number at the point indicated by the arrow in FIG. 2 is obtained using the above equation (2), which is almost the same as the wave number at which the transmittance becomes 1/2 of the maximum value Tm as described above. You can see.

【００４１】結晶層製造において組成ｘがほぼ一定し
ている場合には、測定せずにそのｘの値を用いる。上記
〜のうち、最も精度がよいのはである。（４a ）
次式、 ｔ＝１／｛（２（β−γ・ｘ）ｃ｝ ・・・（５） に、ｃ及びｘを代入して、結晶層厚さｔを求める。ここ
に、β及びγは定数であり、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層
の場合、厚さｔ及び干渉フリンジ周期ｃの単位をそれぞ
れｃｍ及びｃｍ-1とすると、 β＝４．６６４１、γ＝４．６９１４ ・・・（６） である。When the composition x is almost constant in the production of the crystal layer, the value of x is used without measurement. Of the above-mentioned, the most accurate is. (4a)
Substituting c and x into the following equation, t = 1 / {(2 (β−γ · x) c} (5), the crystal layer thickness t is obtained, where β and γ are It is a constant, and in the case of the Hg 1-x Cd x Te crystal layer, if the units of the thickness t and the interference fringe period c are cm and cm −1 , β = 4.6641 and γ = 4.6914. (6)

【００４２】定数β及びγは、次のようにして決定し
た。結晶層の厚さｔ及び組成ｘの異なる多数の試料を作
成し、その各々につき、分光透過率を測定して干渉フリ
ンジ周期ｃを求め、上記の方法で組成ｘを求め、上式
（５）が最も精度良く成立するように最小自乗法で定数
β及びγを決定した。The constants β and γ were determined as follows. A large number of samples having different crystal layer thicknesses t and compositions x were prepared, the spectral transmittance was measured for each of them to determine the interference fringe period c, and the composition x was determined by the above method, and the above equation (5) was used. The constants β and γ were determined by the method of least squares so that was established with the highest accuracy.

【００４３】厚さｔの誤差は、０．１８＜ｘ0 ＜０．４
０及び０≦｜δｘ｜≦０．００２μｍ-1の範囲内におい
て、１％以内であることを確認した。ここにδｘは、厚
さ方向の組成ｘの勾配である。The error of the thickness t is 0.18 <x0 <0.4
It was confirmed that it was within 1% within the range of 0 and 0 ≦ | δx | ≦ 0.002 μm −1 . Here, δx is the gradient of the composition x in the thickness direction.

【００４４】なお、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の厚さｔ
が、光学顕微鏡で観察したものであるので、例えば温度
５００℃以上で１０時間以上エピタキシャル成長する場
合には、相互拡散層が大きくなり、光学顕微鏡で観察し
たＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ/ Ｃｄ 1-z Ｚｎz Ｔｅ界面と、ｘ
＝１となる真のＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ/ Ｃｄ1-z ＺｎzＴ
ｅの界面にずれが生ずる。しかし、通常のＬＰＥ、ＭＯ
ＣＶＤ及びＭＢＥ成長では、このずれは０．１μｍ程度
であり、問題にならない程度小さい。Hg1-xCdxTe crystal layer thickness t
However, since it was observed with an optical microscope, for example, the temperature
A place for epitaxial growth at 500 ° C or higher for 10 hours or longer
In this case, the interdiffusion layer becomes large, and the
Hg1-xCdxTe / Cd 1-zZnzTe interface, x
True Hg with = 11-xCdxTe / Cd1-zZnzT
A shift occurs at the interface of e. However, normal LPE, MO
In CVD and MBE growth, this deviation is about 0.1 μm
It is small enough not to be a problem.

【００４５】次に、具体的数値例を挙げる。 Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層（ｘ＝０．２２５）をＣｄ
1-z Ｚｎz Ｔｅ基板（ｚ＝０．０３３）上にＬＰＥ成長 組成勾配δｘ＝−０．０００５μｍ-1 フリンジ周期ｃ＝５６．３ｃｍ-1 結晶層厚ｔ＝２５．０μｍ ［結晶層組成決定方法］次に、結晶層厚ｔを用いて結晶
層組成ｘを決定する方法について述べる。図５は、この
決定の手順を示すフローチャートである。Next, specific numerical examples will be given. Cd the Hg 1-x Cd x Te crystal layer (x = 0.225)
1-z Zn z Te substrate (z = 0.033) LPE growth composition gradient δx on = -0.0005μm -1 fringe cycle c = 56.3cm -1 crystal layer thickness t = 25.0 [crystal layer composition determined Method] Next, a method of determining the crystal layer composition x using the crystal layer thickness t will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of this determination.

【００４６】従来の分光法で組成ｘを求めても精度が悪
い。そこで、次のようにして組成ｘを求める。 （１b ）試料の分光透過率を測定する。 （２b ）干渉フリンジができないと仮定した場合の透過
率最大値Ｔmax を次のようにして求める。Even if the composition x is obtained by the conventional spectroscopy, the accuracy is low. Therefore, the composition x is obtained as follows. (1b) The spectral transmittance of the sample is measured. (2b) The transmittance maximum value Tmax when it is assumed that no interference fringe is possible is calculated as follows.

【００４７】図３において、測定した波数域の低域側、
例えば分光透過率が最大値Ｔm の１／２になる点での接
線１１と最大値Ｔm の直線との交点の波数νc 以下の領
域における、干渉フリンジの各周期での最大値と最小値
の平均値を降順に並べたときの１番目（又は２番目）の
値を、Ｔmax として求める。このようにすれば、コンピ
ュータで容易かつ確実に、適当なＴmax を求めることが
できる。In FIG. 3, the low-frequency side of the measured wave number range,
For example, in the region of wave number νc or less at the intersection of the tangent line 11 at the point where the spectral transmittance becomes 1/2 of the maximum value Tm and the straight line of the maximum value Tm, the average of the maximum value and the minimum value in each cycle of the interference fringe The first (or second) value when the values are arranged in descending order is obtained as Tmax. In this way, the computer can easily and reliably obtain an appropriate Tmax.

【００４８】（３b ）上式（２）に、このＴmax 、α＝
５００ｃｍ-1、及び、前述の方法又は顕微鏡で劈開断面
を観察して求めた結晶厚さｔを代入して、透過率Ｔを求
める。 （４b ）分光透過率がＴになる点（図２中に矢印で示す
点）のカットオフ波数νcoを求め、上記ステップ（３a
）と同様にして組成ｘを求め、これをｘ0 とする。 （５b ）次の補正式に組成ｘ0 を代入して、補正された
組成ｘを求める。 ｘ＝η・ｘ0 ＋μ ・・・（７） ここに、η及びμは定数であり、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結
晶層の場合、 η＝１．０８０９、μ＝−０．０３０８ ・・・（８） である。(3b) In the above equation (2), Tmax, α =
The transmittance T is obtained by substituting 500 cm −1 and the crystal thickness t obtained by observing the cleavage plane with the above-mentioned method or microscope. (4b) The cutoff wave number νco at the point where the spectral transmittance becomes T (point indicated by an arrow in FIG. 2) is obtained, and the above step (3a
The composition x is obtained in the same manner as the above) and is defined as x0. (5b) The corrected composition x is obtained by substituting the composition x0 into the following correction formula. x = η · x0 + μ (7) Here, η and μ are constants, and in the case of the Hg 1-x Cd x Te crystal layer, η = 1.0809, μ = −0.0308 (8)

【００４９】このようにして求めたＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ
結晶層の組成ｘは、精度Δｘ＝０．０００５程度が保証
されることを確認した。次に、具体的数値例を挙げる。 Ｃｄ1-z Ｚｎz Ｔｅ基板上にＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層
をＬＰＥ成長 ｔ＝２５μｍ、Ｔｍａｘ＝５５％、Ｔ＝１５．７５８
％、 測定温度２９５Ｋ、ｘ0 ＝０．１７９３、ｘ＝０．１６
３０ ［結晶層厚・組成決定方法１］次に、結晶層の厚さと組
成とが未知である場合に、上述の２つの方法を組み合わ
せて、結晶層の厚さと組成とを同時により精度良く決定
する方法について述べる。図６は、この決定の手順を示
すフローチャートである。Hg 1-x Cd x Te thus obtained
It was confirmed that the composition x of the crystal layer is guaranteed to have an accuracy Δx = 0.0005. Next, specific numerical examples will be given. LPE growth of Hg 1-x Cd x Te crystal layer on Cd 1-z Zn z Te substrate t = 25 μm, Tmax = 55%, T = 15.758
%, Measurement temperature 295K, x0 = 0.1793, x = 0.16
30 [Crystal Layer Thickness / Composition Determination Method 1] Next, when the thickness and composition of the crystal layer are unknown, the two methods described above are combined to determine the thickness and composition of the crystal layer simultaneously and more accurately. How to do is described. FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of this determination.

【００５０】（１c ）試料の分光透過率を測定する。 （２c ）この分光透過率から、結晶層での光路差に基づ
く干渉フリンジの周期ｃを求める。 （３c ）Ｔmax を上記ステップ（２b ）の方法で求め
る。 （４c ）組成ｘ0 の初期値を、例えば上記ステップ（３
a ）の方法で求め、又は、、０＜ｘ0 ＜１の範囲の適当
な値、例えば０．２を組成ｘ0 に代入する。 （５c ）次式（５’）にｃ及びｘ0 を代入して、結晶層
厚さｔを求める。 ｔ＝１／｛（２（β0 −γ0 ・ｘ0 ）ｃ｝ ・・・（５’） ここに、β0 及びγ0 は定数であり、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔ
ｅ結晶層の場合、厚さｔ及び干渉フリンジ周期ｃの単位
をそれぞれｃｍ及びｃｍ-1とすると、 β0 ＝４．５３０４、γ0 ＝４．３４０３ ・・・（６’） であって、上記（６）とは異なる値である。(1c) The spectral transmittance of the sample is measured. (2c) From this spectral transmittance, the period c of the interference fringe based on the optical path difference in the crystal layer is obtained. (3c) Tmax is obtained by the method of the above step (2b). (4c) The initial value of the composition x0 is calculated, for example, in the above step (3
The value is obtained by the method a), or an appropriate value in the range of 0 <x0 <1 is assigned to the composition x0. (5c) Substituting c and x0 into the following equation (5 '), the crystal layer thickness t is obtained. t = 1 / {(2 (β0−γ0 · x0) c} (5 ′) where β0 and γ0 are constants, and Hg 1-x Cd x T
In the case of the e crystal layer, assuming that the units of the thickness t and the interference fringe period c are cm and cm -1 , respectively, β0 = 4.5304, γ0 = 4.3403 (6 ') and the above ( This is a value different from 6).

【００５１】（６c ）上式（２）に、Ｔmax 、α＝５０
０ｃｍ-1及び結晶厚さｔを代入して、透過率Ｔを求め
る。 （７c ）分光透過率がＴになる点（図２中に矢印で示す
点）のカットオフ波数νcoを求め、上記ステップ（３a
）と同様にして組成ｘ0 を求める。 （８c ）｜ｔ−ｔb ｜＜εかつ｜ｘ0 −ｘb ｜＜εであ
れば処理を終了する。ここにεは収束判定値であり、ｔ
b 及びｘb はそれぞれｔ及びｘの前回値である。ｔb 及
びｘb の初期値は、ステップ４ｃ以前において、初回で
収束したと判定されないように例えば大きな値にしてお
く。(6c) In the above equation (2), Tmax, α = 50
The transmittance T is obtained by substituting 0 cm −1 and the crystal thickness t. (7c) The cutoff wave number νco at the point where the spectral transmittance becomes T (point indicated by an arrow in FIG. 2) is obtained, and the above step (3a
The composition x0 is obtained in the same manner as in (). (8c) If | t-tb | <[epsilon] and | x0-xb | <[epsilon], the process ends. Where ε is the convergence judgment value, and t
b and xb are the previous values of t and x, respectively. The initial values of tb and xb are set to large values, for example, before step 4c so that it is not determined that they have converged at the first time.

【００５２】（９c ）ｔｂ←ｔ、ｘ0 ｂ←ｘ0 と代入し
てｔｂ及びｘｂを更新し、ステップ（５c ）へ戻る。 （１０c ）上式（７）に組成ｘ0 を代入して、補正され
た組成ｘを求める。このような方法により、結晶層の厚
さｔ及び組成ｘが未知であっても、精度良く結晶層の厚
さ及び組成を決定することが可能となる。(9c) tb ← t, x0 b ← x0 are substituted to update tb and xb, and the process returns to step (5c). (10c) The corrected composition x is obtained by substituting the composition x0 into the equation (7). By such a method, even if the thickness t and the composition x of the crystal layer are unknown, the thickness and the composition of the crystal layer can be accurately determined.

【００５３】Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の場合、組成の
精度Δｘ＝０．０００５以内を確保するためには、結晶
層厚さ方向の組成勾配δｘが０．０００１≦｜δｘ｜≦
０．００１μｍ-1である必要があることがわかった。 ［結晶層厚・組成決定方法２］次に、結晶層の厚さと組
成と組成勾配とが未知である場合に、組成勾配δｘが上
記範囲を超えても組成の精度Δｘ＝０．０００５以内を
確保することが可能な厚さ・組成決定方法を説明する。
図７は、この決定の手順を示すフローチャートである。
図１は、この方法を用いた後述の結晶層製造装置の概略
を示すフローチャートである。In the case of the Hg 1-x Cd x Te crystal layer, in order to secure the composition accuracy Δx within 0.0005, the composition gradient δx in the crystal layer thickness direction is 0.0001 ≦ | δx | ≦
It was found that it needs to be 0.001 μm −1 . [Crystal layer thickness / composition determining method 2] Next, when the thickness, composition and composition gradient of the crystal layer are unknown, the accuracy of the composition should be within Δx = 0.0005 even if the composition gradient δx exceeds the above range. A method for determining the thickness and composition that can be ensured will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of this determination.
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a crystal layer manufacturing apparatus described later using this method.

【００５４】図１において、エピタキシャル成長装置２
０で基板１ａ上に結晶層１ｂをエピタキシャル成長させ
る。 （１d ）分光測定装置２１、例えばＦＴ−ＩＲで、試料
１の分光透過率１を測定し、その測定データ（波数及び
これに対応した透過率のデータ）を結晶層厚・組成算出
装置２２の記憶部に格納する。結晶層厚・組成算出装置
２２は、例えば一般的な入出力装置を備えたコンピュー
タシステムである。In FIG. 1, the epitaxial growth apparatus 2
At 0, the crystal layer 1b is epitaxially grown on the substrate 1a. (1d) The spectral transmittance 1 of the sample 1 is measured by the spectroscopic measurement device 21, for example, FT-IR, and the measured data (wavenumber and transmissivity data corresponding thereto) of the crystal layer thickness / composition calculation device 22 is measured. Store in the storage unit. The crystal layer thickness / composition calculating device 22 is, for example, a computer system equipped with a general input / output device.

【００５５】（２d ）エッチング装置２３で試料１の結
晶層１ａをエッチングし、これを試料２とする。 （３d ）分光測定装置２１で試料２の分光透過率２を測
定し、その測定データを結晶層厚・組成算出装置２２の
記憶部に格納する。以下のステップ４d 〜１３d での処
理は、結晶層厚・組成算出装置２２で実行される。(2d) The crystal layer 1a of the sample 1 is etched by the etching device 23 to obtain a sample 2. (3d) The spectral transmittance 2 of the sample 2 is measured by the spectroscopic measurement device 21, and the measurement data is stored in the storage unit of the crystal layer thickness / composition calculation device 22. The processing in the following steps 4d to 13d is executed by the crystal layer thickness / composition calculating device 22.

【００５６】（４d ）分光透過率１及び２の測定データ
から干渉フリンジ周期ｃ1 及びｃ2をそれぞれ求める。 （５d ）試料１及び２のＴmax1及びＴmax2をそれぞれ、
上記ステップ（２b ）の方法で求める。 （６d ）試料１及び２の組成ｘ1 及びｘ2 の初期値ｘ01
及びｘ02をそれぞれ、例えば上記ステップ（３a ）の方
法で求める。(4d) The interference fringe periods c1 and c2 are obtained from the measured data of the spectral transmittances 1 and 2, respectively. (5d) Tmax1 and Tmax2 of Samples 1 and 2, respectively,
Obtained by the method of the above step (2b). (6d) Initial values x01 of compositions x1 and x2 of Samples 1 and 2
And x02 are respectively obtained by the method of the above step (3a), for example.

【００５７】（７d ）上式（５’）にｃ1 及びｘ0 ＝ｘ
01を代入して結晶層厚さｔ＝ｔ1 を求め、上式（５’）
にｃ2 及びｘ0 ＝ｘ02を代入して結晶層厚さｔ＝ｔ2 を
求める。 （８d ）結晶層厚・組成算出装置２２で、組成勾配δｘ
を次式により求める。 δｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1 −ｔ2 ） ・・・（９） （９d ）上式（２）にＴmax 、α＝５００ｃｍ-1及び結
晶厚さｔ1 を代入して、透過率Ｔ1 を求め、上式（２）
にＴmax 、α＝５００ｃｍ-1及び結晶厚さｔ2を代入し
て、透過率Ｔ2 を求める。(7d) In the above equation (5 '), c1 and x0 = x
By substituting 01 into the crystal layer thickness t = t1, the above equation (5 ')
Substituting c2 and x0 = x02 into the equation, the crystal layer thickness t = t2 is obtained. (8d) In the crystal layer thickness / composition calculation device 22, the composition gradient δx
Is calculated by the following equation. δx = (x01−x02) / (t1−t2) (9) (9d) Substituting Tmax, α = 500 cm −1 and crystal thickness t1 into the above equation (2), the transmittance T1 is obtained. , Above equation (2)
Substituting Tmax, α = 500 cm -1 and crystal thickness t2 into the equation, the transmittance T2 is determined.

【００５８】（１０d ）分光透過率がＴ1 になる点のカ
ットオフ波数νco1 を求め、上記ステップ（３a ）と同
様にして組成ｘ01を求める。分光透過率がＴ2 になる点
のカットオフ波数νco2 を求め、上記ステップ（３a ）
と同様にして組成ｘ02を求める。 （１１d ）｜ｔ1 −ｔb1｜＜ε、｜ｔ2 −ｔb2｜＜ε、
｜ｘ01−ｘ01b ｜＜εかつ｜ｘ2 −ｘ02b ｜＜εであれ
ば処理を終了する。ここにεは収束判定値であり、ｔb
1、ｔb2、ｘ01b 及びｘ02b はそれぞれｔ1 、ｔ2 、ｘ0
1及びｘ02の前回値であり、これら初期値は例えば上述
のように大きな値にしておく。(10d) The cutoff wave number νco1 at the point where the spectral transmittance becomes T1 is obtained, and the composition x01 is obtained in the same manner as in step (3a) above. Find the cutoff wave number νco2 at the point where the spectral transmittance becomes T2, and perform the above step (3a).
The composition x02 is obtained in the same manner as in. (11d) | t1-tb1 | <[epsilon], | t2-tb2 | <[epsilon],
If │x01-x01b│ <ε and │x2 -x02b│ <ε, the process ends. Where ε is the convergence judgment value, and tb
1, tb2, x01b and x02b are t1, t2 and x0, respectively.
These are the previous values of 1 and x02, and these initial values are set to large values as described above, for example.

【００５９】（１２d ）ｔｂ1 ←ｔ1 、ｔｂ2 ←ｔ2 、
ｘ01ｂ←ｘ01、ｘ02ｂ←ｘ02と代入してｔｂ1 、ｔｂ2
、ｘ01ｂ及びｘ02ｂを更新し、ステップ（７d ）へ戻
る。 （１３d ）組成ｘ0 ＝ｘ01を式、 ｘ＝（１−κ・δｘ）ｘ0 ＋ξ・δｘ ・・・（１０） で補正して組成ｘ＝ｘ1 を求め、同様に組成ｘ0 ＝ｘ02
をこの式で補正して組成ｘ＝ｘ2 を求める。(12d) tb1 ← t1, tb2 ← t2,
Substituting x01b ← x01, x02b ← x02, tb1 and tb2
, X01b and x02b are updated, and the process returns to step (7d). (13d) The composition x0 = x01 is corrected by the equation: x = (1-κδx) x0 + ξδx (10) to obtain the composition x = x1, and similarly the composition x0 = x02
Is corrected by this equation to obtain the composition x = x2.

【００６０】ここに、κ及びξは定数であり、Ｈｇ1-x
Ｃｄx Ｔｅ結晶層の場合、 κ＝１６１．８、ξ＝６１．６０ ・・・（１１） である。このような方法により、測定精度Δｘ＝０．０
００５以内となる組成勾配の範囲がδｘが０≦｜δｘ｜
≦０．０５μｍ-1程度まで広がり、実用上充分となる。Where κ and ξ are constants, and Hg 1-x
In the case of the Cd x Te crystal layer, κ = 161.8, ξ = 61.60 (11). With such a method, the measurement accuracy Δx = 0.0
The range of the composition gradient within 005 is such that δx is 0 ≦ | δx |
It spreads to about ≦ 0.05 μm −1 , which is sufficient for practical use.

【００６１】本方法は、LPE 成長のような厚さ方向に組
成勾配のある成長法で成長した結晶層の組成及び厚さ測
定に、特に有効である。以上の具体的数値例は、Ｈｇ
1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の表面がポリッシング面である場
合の値である。Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の表面がエッ
チング面である場合には、その組成をｘe とすると、ポ
リッシング面のＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の組成ｘp に
対し、 ｘe ＝ｘp −０．０００６３ ・・・（１２） なる式で補正すれば、実際の組成に合うことが分かった
（ただし、エッチング液としては、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ
結晶層で最もよく用いられる臭素とメタノールの混合液
を用いた）。これは、表面状態で透過率が変わるためで
ある。以上の説明では、分光透過率を用いた場合につい
て述べたが、本発明は、分光反射率を用いても同様に実
施することができる。分光反射率の場合、例えば、全反
射を０％の透過率とし、最小の反射率を透過率１００％
として一次変換したものを、分光透過率とみなして、上
記と同じ計算式で計算することにより、分光透過率を用
いた場合と同じ効果が得られる。このスケール拡大は、
求められる組成ｘの値には影響しない。The present method is particularly effective for measuring the composition and thickness of a crystal layer grown by a growth method having a composition gradient in the thickness direction such as LPE growth. The above specific numerical examples are Hg
It is a value when the surface of the 1-x Cd x Te crystal layer is a polishing surface. If the surface of the Hg 1-x Cd x Te crystal layer is an etching surface, and its composition is xe, then xe = xp −0 with respect to the composition xp of the Hg 1-x Cd x Te crystal layer on the polishing surface. .00063 (12) It was found that the actual composition was corrected by the correction (however, as the etching solution, Hg 1-x Cd x Te was used.
A mixture of bromine and methanol most commonly used in the crystal layer was used). This is because the transmittance changes depending on the surface condition. In the above description, the case where the spectral transmittance is used is described, but the present invention can be similarly implemented by using the spectral reflectance. In the case of the spectral reflectance, for example, the total reflectance is set to 0% and the minimum reflectance is set to 100%.
The first-order conversion is regarded as the spectral transmittance, and the same effect as in the case of using the spectral transmittance can be obtained by calculating with the same calculation formula as above. This scale expansion is
It does not affect the required value of composition x.

【００６２】また、分光測定装置としては、フーリエ変
換型赤外分光装置に限られず、グレーティング方式やそ
の他各種の分光測定装置を用いることができる。ただ
し、測定精度上、測定ビーム径は５ｍｍ以下であること
が望ましい。 ［相互拡散層の組成分布決定方法］次に、Ｃｄ1-z Ｚｎ
z Ｔｅ基板／Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の界面付近での
相互拡散層の組成分布決定方法について説明する。Further, the spectroscopic measurement device is not limited to the Fourier transform infrared spectroscopic device, and a grating system or other various spectroscopic measurement devices can be used. However, in terms of measurement accuracy, the measurement beam diameter is preferably 5 mm or less. [Method of Determining Composition Distribution of Mutual Diffusion Layer] Next, Cd 1 -z Zn
A method for determining the composition distribution of the interdiffusion layer in the vicinity of the interface of the z Te substrate / Hg 1-x Cd x Te crystal layer will be described.

【００６３】組成分布計算プログラムはライブラリの一
部として提供されており、これに、界面位置と相互拡散
の拡散係数Ｄ（ｘ，Ｔ）を入力することにより、組成分
布が得られる。図８（Ａ）はこの分布の例を示してい
る。従来では、 Ｄ＝３．１５×１０10-3.53x・ｅｘｐ（−２．２４×１
０4 ／Ｔ） なる式が用いられていた（K. Zanio and T. Massoput,
J. Electron. Mater. ,15(1986), 103）。The composition distribution calculation program is provided as a part of the library, and the composition distribution can be obtained by inputting the interface position and the diffusion coefficient D (x, T) of the mutual diffusion. FIG. 8A shows an example of this distribution. Conventionally, D = 3.15 × 10 10-3.53x · exp (−2.24 × 1
0 4 / T) was used (K. Zanio and T. Massoput,
J. Electron. Mater., 15 (1986), 103).

【００６４】しかし、この式を用いても実際とのフィッ
ティング精度が良くないことがわかった。そこで、上式
にパラメータＡ、Ｂ及びＣを次のように入れた式、 Ｄ＝Ａ・３．１５×１０10-3.53xB ・ｅｘｐ（−２．２
４×１０4 Ｃ／Ｔ） を用い、計算された組成分布と実際の組成分布とのフィ
ッティング精度を良くするためのパラメータＡ、Ｂ及び
Ｃの値を求めたところ、Ａ＝０．７５，Ｂ＝０．８５，
Ｃ＝１のときに、実際の組成分布に合うことがわかっ
た。実際の相互拡散層の組成分布は、試料Ｈｇ1-x Ｃｄ
x Ｔｅ/ Ｃｄ1-z Ｚｎz Ｔｅ劈開断面をＥＰＭＡ（電子
プローブマイクロアナリシス）で分析して、厚み方向各
位置での組成ｘを求めた。However, it was found that the actual fitting accuracy was not good even if this formula was used. Therefore, an equation in which the parameters A, B, and C are inserted in the above equation as follows, D = A.3.15 × 10 10 −3.53xB · exp (−2.2
4 × 10 4 C / T), the values of parameters A, B, and C for improving the fitting accuracy between the calculated composition distribution and the actual composition distribution were obtained, and A = 0.75, B = 0.85
It was found that when C = 1, the actual composition distribution was met. The actual composition distribution of the interdiffusion layer is shown in the sample Hg 1-x Cd
The cleaved cross section of x Te / Cd 1-z Zn z Te was analyzed by EPMA (electron probe microanalysis) to determine the composition x at each position in the thickness direction.

【００６５】このフィッティングは、成長前のＣｄ1-z
Ｚｎz Ｔｅ基板の表面位置を、試料Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ
/ Ｃｄ1-z Ｚｎz Ｔｅ劈開断面上の図８（Ｂ）に示すよ
うなエッチピット列１ｃのある位置として行った。エッ
チピット列１ｃは、CrO3：H2SO4 ：HCl ：H20 ＝２０
ｇ：７５ｃｃ：３５ｃｃ：２４０ｃｃの液で１０秒エッ
チングして出した。This fitting is based on Cd 1-z before growth.
The surface position of the Zn z Te substrate was measured using the sample Hg 1-x Cd x Te
/ Cd 1-z Zn z Te It was performed at a position where there was an etch pit row 1c as shown in FIG. 8B on the cleavage section. Etch pit row 1c is CrO3: H2SO4: HCl: H20 = 20
It was etched out for 10 seconds with a liquid of g: 75 cc: 35 cc: 240 cc.

【００６６】以上述べた数値例で精度確保のための他の
条件は、Ｃｄ1-z Ｚｎz Ｔｅ基板の組成z の範囲が０≦
ｚ≦０．０７であり、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の厚さ
ｔの範囲が１μｍ＜ｔ＜１００μｍである。後者につい
ては、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の厚さが１μｍ以下だ
と干渉フリンジが1 周期もでなくなり、100 μｍ以上だ
と干渉フリンジが小さくなり過ぎて、バックグラウンド
のノイズと区別できなくなるためである。Another condition for ensuring accuracy in the above-mentioned numerical example is that the range of the composition z of the Cd 1 -z Zn z Te substrate is 0≤.
z ≦ 0.07, and the thickness t of the Hg 1-x Cd x Te crystal layer is in the range of 1 μm <t <100 μm. Regarding the latter, if the thickness of the Hg 1-x Cd x Te crystal layer is 1 μm or less, the interference fringe becomes less than one cycle, and if it is 100 μm or more, the interference fringe becomes too small to be distinguished from the background noise. Because it will disappear.

【００６７】また、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層がＺｎを
含み、４元のＨｇ1-x-w Ｃｄx Ｚｎ w Ｔｅと表されると
き、その組成ｗが０＜ｗ＜０．０１の範囲内であれば、
以上の具体的数値を含む計算式でＨｇ1-x-w Ｃｄx Ｚｎ
w Ｔｅ結晶層の厚さｔ及び組成ｘを測定することがで
き、この場合、４元であっても実質的には３元の化合物
半導体結晶であり、本発明に含まれる。Also, Hg1-xCdxTe crystal layer is Zn
Including 4 yuan Hg1-xwCdxZn wWhen expressed as Te
If the composition w is within the range of 0 <w <0.01,
Hg is calculated using the above formula1-xwCdxZn
wIt is possible to measure the thickness t and the composition x of the Te crystal layer.
In this case, even if it is quaternary, it is essentially a ternary compound
It is a semiconductor crystal and is included in the present invention.

【００６８】［結晶層製造方法及び装置］次に、上記厚
さ・組成決定方法２を利用した組成精度及び再現性の良
いＨｇ1- x Ｃｄx Ｔｅ結晶層の製造方法及び装置（図
１）について説明する。図９は、結晶層製造手順を示す
フローチャートである。 （１e ）基板１ａ上に結晶層１ｂをエピタキシャル成長
させる。[Crystal Layer Manufacturing Method and Apparatus] Next, a method and apparatus for manufacturing a Hg 1- x Cd x Te crystal layer with good composition accuracy and reproducibility using the thickness / composition determining method 2 (FIG. 1). Will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a crystal layer manufacturing procedure. (1e) The crystal layer 1b is epitaxially grown on the substrate 1a.

【００６９】（２e ）上記厚さ・組成決定方法２を、例
えば一辺が３〜５ｃｍ□の試料に対しその面内の９点に
ついて、実施する。 （３e ）組成ｘが許容誤差範囲内で目標値（以下に述べ
るステップ６e での研磨量、及び、エッチング面と研磨
面との間の上式（１２）による補正を考慮した目標値）
になっていれば、最終的に得られた厚さｔ及び組成ｘの
データを、エピタキシャル成長装置２０での成長条件と
関連付けて記憶装置に記憶し、ステップ６e へ進む。(2e) The above-mentioned thickness / composition determining method 2 is carried out, for example, for a sample having a side of 3 to 5 cm square for 9 points in the plane. (3e) Composition x is a target value within an allowable error range (a target value in consideration of the polishing amount in step 6e described below and the correction between the etching surface and the polishing surface according to the above formula (12)).
If so, the finally obtained data of the thickness t and the composition x are stored in the storage device in association with the growth conditions in the epitaxial growth apparatus 20, and the process proceeds to step 6e.

【００７０】（４e ）得られた組成ｘの勾配δｘの値に
基づいて、結晶層１ｂの表面の組成ｘの平均値（上記の
場合、９点の平均値）を上記目標値にするためのエッチ
ング時間を決定する。 （５e ）結晶層１ｂに対しエッチング装置２３で、決定
した時間だけエッチングする。例えば、臭素とメタノー
ルの混合液（１０ｇ／３００ｃｃ）でのエッチング速度
は約６μｍ／ｍｉｎである。このエッチングは、図７の
ステップ２ｄでのエッチングであって、これと独立に行
われるものではない（前回エッチングしたものが図７の
ステップ１d の試料１となる）。次にステップ２e （図
７のステップ３d ）へ戻る。(4e) Based on the obtained value of the gradient δx of the composition x, the average value of the composition x on the surface of the crystal layer 1b (in the above case, the average value of 9 points) is set to the above target value. Determine the etching time. (5e) The crystal layer 1b is etched by the etching device 23 for the determined time. For example, the etching rate in a mixed solution of bromine and methanol (10 g / 300 cc) is about 6 μm / min. This etching is performed in step 2d of FIG. 7 and is not performed independently (the previously etched sample is the sample 1 in step 1d of FIG. 7). Then, return to step 2e (step 3d in FIG. 7).

【００７１】（６e ）結晶層１ｂのエッチング面を平坦
にするために、結晶層１ｂの表面をポリッシングする。
研磨傾きを避けるために、研磨量δｔは０．５μｍ＜δ
ｔ＜３μｍの範囲内にしたほうがよい。例えば、δｔ＝
１．５μｍとする。次に、ステップ２e へ戻る。ステッ
プ３e で、組成ｘが目標値になったときの結晶層厚ｔが
目標値になっていなければ、ステップ３e でのデータ記
憶で蓄積されたデータに基づいて、結晶層厚ｔが目標値
になるように、エピタキシャル成長装置２０での原料比
調整などのエピタキシャル成長条件を変更する。これに
より、組成の均一性と再現性のよい結晶層を製造するこ
とができ、良質なデバイスを得ることが可能となる。(6e) The surface of the crystal layer 1b is polished in order to make the etching surface of the crystal layer 1b flat.
In order to avoid polishing inclination, the polishing amount δt is 0.5 μm <δ
It is better to set it within the range of t <3 μm. For example, δt =
It is set to 1.5 μm. Then return to step 2e. In step 3e, if the crystal layer thickness t when the composition x reaches the target value is not the target value, the crystal layer thickness t reaches the target value based on the data accumulated in the data storage in step 3e. Therefore, the epitaxial growth conditions such as adjustment of the raw material ratio in the epitaxial growth apparatus 20 are changed. As a result, it is possible to manufacture a crystal layer having a uniform composition and good reproducibility, and it is possible to obtain a high quality device.

【００７２】上記厚さ・組成決定方法２によれば、上記
具体的数値例の場合に厚さ誤差１％以内、組成の精度Δ
ｘ＝０．０００５以内で測定できるので、この製造方法
によれば、面内の厚さ、組成が保証された良質なＨｇ
1-x Ｃｄx Ｔｅ結晶層を製造することができる。特に、
ＬＰＥ成長では、成長表面が略等組成面となるので、本
発明によれば製造された結晶層の組成ばらつきを従来の
１／２以下にすることができる。According to the above thickness / composition determining method 2, in the case of the above specific numerical example, the thickness error is within 1%, the composition accuracy Δ
Since the measurement can be made within x = 0.005, this manufacturing method ensures that the in-plane thickness and composition are high-quality Hg.
A 1-x Cd x Te crystal layer can be produced. In particular,
In the LPE growth, the growth surface has a substantially equal composition surface, and therefore, according to the present invention, the composition variation of the manufactured crystal layer can be reduced to 1/2 or less of the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施形態に係る結晶層製造装置の概略
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a crystal layer manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】結晶層厚の異なる４つの試料の分光透過率測定
結果及びカットオフ波数に対応した透過率を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing spectral transmittance measurement results of four samples having different crystal layer thicknesses and transmittances corresponding to cutoff wave numbers.

【図３】干渉フリンジができないと仮定したときの透過
率最大値Ｔmax 決定方法及び略カットオフ波数νcoの求
め方を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a method of determining a maximum transmittance Tmax and a method of obtaining a substantially cutoff wave number νco when it is assumed that no interference fringe is possible.

【図４】結晶層厚決定手順を示すフローチャートであ
る。FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for determining a crystal layer thickness.

【図５】結晶層組成決定手順を示すフローチャートであ
る。FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for determining a crystal layer composition.

【図６】結晶層厚・組成決定手順を示すフローチャート
である。FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for determining a crystal layer thickness / composition.

【図７】組成勾配を考慮した結晶層厚・組成決定手順を
示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a crystal layer thickness / composition determination procedure in consideration of a composition gradient.

【図８】（Ａ）は基板／結晶層界面付近の拡散による組
成分布を示す線図であり、（Ｂ）はこの分布の界面位置
に結晶層のエッチピット列を対応させて示す図である。FIG. 8A is a diagram showing a composition distribution due to diffusion in the vicinity of a substrate / crystal layer interface, and FIG. 8B is a diagram showing an etch pit row of a crystal layer corresponding to the interface position of this distribution. .

【図９】結晶層製造手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a crystal layer manufacturing procedure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 試料 １ａ 基板 １ｂ 結晶層 ２０ エピタキシャル成長装置 ２１ 分光測定装置 ２２ 結晶層厚・組成算出装置 ２３ エッチング装置 1 sample 1a substrate 1b Crystal layer 20 Epitaxial growth equipment 21 Spectrometer 22 Crystal layer thickness / composition calculator 23 Etching equipment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−474（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50936（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 ＰＡＴＯＬＩＳ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-63-474 (JP, A) JP-A-5-79972 (JP, A) JP-A-60-50936 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/01 G01N 21/17-21/61 PATOLIS

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 実質的な３元化合物半導体ＡxＢ1-xＣ
（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャル成長され
た試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射率である分
光透過／反射率を測定して該結晶層での光路差に基づく
干渉フリンジの周期ｃを求め、 干渉フリンジ周期ｃ、組成ｘ及び式ｔ＝１／｛（２（β
−γ・ｘ）ｃ｝に基づいて該結晶層の厚さｔを求め、こ
こにβ及びγは定数であることを特徴とする結晶層厚決
定方法。1. A substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C
The spectral transmittance of the sample in which the crystal layer of (composition x) is epitaxially grown on the substrate or the spectral transmittance / reflectance, which is the spectral reflectance of the crystal layer, is measured to determine the interference fringes based on the optical path difference in the crystal layer. The period c is obtained, and the interference fringe period c, the composition x, and the equation t = 1 / {(2 (β
A method for determining a crystal layer thickness, wherein a thickness t of the crystal layer is obtained based on −γ · x) c}, and β and γ are constants. 【請求項２】 上記組成ｘの関数として表された上記３
元化合物半導体のエネルギーギャップＥgの式に、上記
分光透過／反射率から求めたエネルギーギャップの値を
代入して、該組成ｘを求めることを特徴とする請求項１
記載の結晶層厚決定方法。2. The above 3 expressed as a function of the above composition x.
The composition x is obtained by substituting the value of the energy gap obtained from the spectral transmittance / reflectance into the formula of the energy gap Eg of the original compound semiconductor.
The method for determining a crystal layer thickness described. 【請求項３】 上記結晶層の厚さｔ及び組成ｘの異なる
複数の試料を作成し、該複数の試料について、 上記分光透過／反射率を測定し、その結果から上記干渉
フリンジ周期ｃを求め、 上記組成ｘを求め、該結晶層を劈開してその厚さｔを測
定し、 該干渉フリンジ周期ｃと該組成ｘと該厚さｔとから最小
自乗法により上記定数β及びγを決定することを特徴と
する請求項１又は２記載の結晶層厚決定方法。3. A plurality of samples having different crystal layer thicknesses t and compositions x are prepared, the spectral transmittance / reflectance of the plurality of samples is measured, and the interference fringe period c is determined from the results. , The composition x is determined, the crystal layer is cleaved to measure the thickness t, and the constants β and γ are determined from the interference fringe period c, the composition x and the thickness t by the least square method. The crystal layer thickness determining method according to claim 1 or 2, characterized in that. 【請求項４】 上記３元化合物半導体はＨｇ1-xＣｄxＴ
ｅ結晶であり、上記厚さｔ及び上記干渉フリンジ周期ｃ
の単位がそれぞれｃｍ及びｃｍ-1のとき上記定数β及び
γはそれぞれ略４．６６及び略４．６９であることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の結晶層
厚決定方法。4. The ternary compound semiconductor is Hg 1-x Cd x T
e crystal, the thickness t and the interference fringe period c
4. The crystal layer thickness according to claim 1, wherein the constants β and γ are about 4.66 and about 4.69, respectively, when the units of cm are cm and cm −1 , respectively. How to decide. 【請求項５】 実質的な３元化合物半導体ＡxＢ1-xＣ
（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャル成長され
た試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射率である分
光透過／反射率を測定して該結晶層の厚さｔ及び組成ｘ
を求める結晶層厚・組成決定方法において、 該分光透過／反射率から該結晶層での光路差に基づく干
渉フリンジの周期ｃを求め、該干渉フリンジが無いと仮
定したときの、該分光透過／反射率の分光透過率略最大
値Ｔmax1又はこれに相当する分光反射率略最小値を求
め、 組成ｘ0の初期値を求め又は該初期値が与えられ、 （１）式ｔ＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ0）ｃ｝に基づ
き該厚さｔを求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）該組成ｘ0の関数として表された該３元化合物半
導体のエネルギーギャップＥgの式に、該分光透過／反
射率が透過率Ｔmax・ｅｘｐ（−αｔ）又はこれに相当
する反射率になるときの波数に対応したエネルギーギャ
ップの値を代入して、該組成ｘ0を算出し、ここに吸収
係数αは定数であり、 該厚さｔ及び該組成ｘ0が収束するまでステップ（１）
及び（２）を繰り返し実行し、その収束後、該組成ｘ0
を補正式ｘ＝η・ｘ0＋μで補正し、ここにη及びμは
定数である、 ことを特徴とする結晶層厚・組成決定方法。5. A substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C
The thickness t of the crystal layer and the composition x are measured by measuring the spectral transmittance of the sample in which the crystal layer of (composition x) is epitaxially grown on the substrate or the spectral transmittance / reflectance which is the spectral reflectance of the crystal layer.
In the method for determining the crystal layer thickness / composition, the period c of the interference fringes based on the optical path difference in the crystal layer is obtained from the spectral transmission / reflectance, and the spectral transmission / The spectral transmittance approximately maximum value Tmax1 of the reflectance or the spectral reflectance approximately minimum value corresponding thereto is obtained, and the initial value of the composition x0 is obtained or the initial value is given. (1) Formula t = 1 / {(2 The thickness t is determined based on (β0-γ0 · x0) c}, where β0 and γ0 are constants, and (2) the energy gap Eg of the ternary compound semiconductor expressed as a function of the composition x0. The composition x0 is calculated by substituting the value of the energy gap corresponding to the wave number when the spectral transmission / reflectance becomes the transmittance Tmax · exp (−αt) or the reflectance corresponding to this into the formula, Here, the absorption coefficient α is a constant, and the thickness t and the composition x0 are Step (1) until convergence
And (2) are repeatedly executed, and after the convergence, the composition x0
Is corrected by a correction formula x = η · x0 + μ, where η and μ are constants. 【請求項６】 上記３元化合物半導体はＨｇ1-xＣｄxＴ
ｅ結晶であり、上記厚さｔ、上記干渉フリンジ周期ｃ及
び上記吸収係数αの単位がそれぞれｃｍ、ｃｍ-1及びｃ
ｍ-1のとき上記定数α、β0、γ0、η及びμはそれぞれ
略５００、略４．５３、略４．３４、略１．０８及び略
−０．０３であることを特徴とする請求項５記載の結晶
層厚・組成決定方法。6. The ternary compound semiconductor is Hg 1-x Cd x T
e crystal, the units of the thickness t, the interference fringe period c, and the absorption coefficient α are cm, cm −1, and c, respectively.
The constants α, β0, γ0, η and μ at m −1 are approximately 500, approximately 4.53, approximately 4.34, approximately 1.08 and approximately −0.03, respectively. 5. The crystal layer thickness / composition determining method described in 5. 【請求項７】 実質的な３元化合物半導体ＡxＢ1-xＣ
（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャル成長され
た試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射率である分
光透過／反射率を測定して該結晶層の厚さｔ及び組成ｘ
を求める結晶層厚・組成決定方法において、 該結晶層が未知の厚みｔ1のときとこれをエッチングし
た未知の厚みｔ2のときとの該分光透過／反射率をそれ
ぞれ第１結晶層の第１分光透過／反射率及び第２結晶層
の第２分光透過／反射率として測定し、 該第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路差に
基づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光透過
／反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉フリ
ンジの周期ｃ2を求め、 該干渉フリンジが無いと仮定したときの、該第１分光透
過／反射率の分光透過率略最大値Ｔmax1又はこれに相当
する分光反射率略最小値並びに該第２分光透過／反射率
の分光透過率略最大値Ｔmax2又はこれに相当する分光反
射率略最小値を求め、 該第１結晶層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該
結晶層の未知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及び
ｘ2の初期値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
し、ここに吸収係数αは定数であり、 該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ01及びｘ02が収束するまで
ステップ（１）〜（３）を繰り返し実行し、その収束
後、該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ・
δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ02
＋ξ・δｘで補正し、ここにκ及びξは定数である、 ことを特徴とする結晶層厚・組成決定方法。7. A substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C
The thickness t of the crystal layer and the composition x are measured by measuring the spectral transmittance of the sample in which the crystal layer of (composition x) is epitaxially grown on the substrate or the spectral transmittance / reflectance which is the spectral reflectance of the crystal layer.
In the method for determining the crystal layer thickness / composition, the spectral transmission / reflectance when the crystal layer has an unknown thickness t1 and when the crystal layer has an unknown thickness t2 are respectively measured by the first spectrum of the first crystal layer. The transmittance / reflectance and the second spectral transmission / reflectance of the second crystal layer are measured, and the period c1 of the interference fringe based on the optical path difference in the first crystal layer is obtained from the first spectral transmission / reflectance, and Spectral transmittance of the first spectral transmission / reflectance when the period c2 of interference fringes based on the optical path difference in the second crystal layer is obtained from the second spectral transmission / reflectance, and it is assumed that there is no interference fringe. A substantially maximum value Tmax1 or a spectral reflectance minimum value corresponding thereto and a spectral transmittance substantially maximum value Tmax2 of the second spectral transmission / reflectance or a spectral reflectance minimum value corresponding thereto are obtained, and the first crystal is obtained. If the unknown composition of the layer is x1, then the crystal of the thickness t2 When the unknown composition is defined as x2, initial values x01 and x02 of the compositions x1 and x2 are calculated, and (1) Equation t1 = 1 / {(2 (β0-γ0 · x01) c1} and t2 = 1 / {(2 (β0−γ0 · x02) c), the thicknesses t1 and t2 are obtained, where β0 and γ0 are constants, and (2) the composition gradient δx is δx = (x01−x02) / (t1−
t3), and (3) in the formula of the energy gap Eg of the ternary compound semiconductor expressed as a function of the composition x, the first spectral transmission /
The composition x is calculated as x01 by substituting the value of the energy gap corresponding to the wave number when the reflectance becomes the transmittance Tmax1 · exp (-αt1) or the reflectance corresponding to this, and the composition x is calculated as x01. The value of the energy gap corresponding to the wave number when the second spectral transmission / reflectance becomes the transmittance Tmax2 · exp (-αt2) or the reflectance corresponding to this is substituted into the equation to set the composition x to x02. And the absorption coefficient α is a constant, and steps (1) to (3) are repeatedly executed until the thicknesses t1, t2 and the compositions x01 and x02 converge, and after the convergence, the composition x01 And x02 are respectively expressed by the equation x1 = (1-κ ·
δx) x01 + ξ · δx and x2 = (1-κ · δx) x02
A method for determining a crystal layer thickness / composition, characterized in that correction is made with + ξ · δx, where κ and ξ are constants. 【請求項８】 上記厚みｔ1及びｔ2の上記結晶層の各々
につき、上記分光透過／反射率が最大値の略１／２にな
るときの波数に対応したエネルギーギャップの値を上記
エネルギーギャップＥgの式に代入して、上記組成ｘ1及
びｘ2の初期値ｘ01及びｘ02を求めることを特徴とする
請求項７記載の結晶層厚・組成決定方法。8. The value of the energy gap corresponding to the wave number when the spectral transmission / reflectance is approximately ½ of the maximum value for each of the crystal layers having the thicknesses t1 and t2 is defined as the energy gap Eg. 8. The crystal layer thickness / composition determining method according to claim 7, wherein the initial values x01 and x02 of the compositions x1 and x2 are obtained by substituting into the formula. 【請求項９】 上記３元化合物半導体はＨｇ1-xＣｄxＴ
ｅ結晶であり、上記厚さｔ、上記干渉フリンジ周期ｃ及
び上記吸収係数αの単位がそれぞれｃｍ、ｃｍ-1及びｃ
ｍ-1のとき上記定数α、β0、γ0、κ及びξはそれぞれ
略５００、略４．５３、略４．３４、略１６２及び略６
１．６であることを特徴とする請求項７又は８記載の結
晶層厚・組成決定方法。9. The ternary compound semiconductor is Hg 1-x Cd x T
e crystal, the units of the thickness t, the interference fringe period c, and the absorption coefficient α are cm, cm −1, and c, respectively.
When m −1, the constants α, β0, γ0, κ and ξ are about 500, about 4.53, about 4.34, about 162 and about 6, respectively.
9. The crystal layer thickness / composition determining method according to claim 7, wherein the crystal layer thickness / composition is 1.6. 【請求項１０】 上記干渉フリンジが無いと仮定したと
きの上記透過率略最大値は、上記分光透過率の干渉フリ
ンジ部をその平均値で置き換えて平坦化したときの最大
値に略相当することを特徴とする請求項５乃至９のいず
れか１つに記載の結晶層厚・組成決定方法。10. The approximate maximum value of the transmittance when it is assumed that there is no interference fringe is substantially equivalent to the maximum value when the interference fringe portion of the spectral transmittance is replaced with its average value to be flattened. The crystal layer thickness / composition determining method according to any one of claims 5 to 9, wherein 【請求項１１】 上記干渉フリンジが無いと仮定したと
きの上記透過率略最大値は、測定した波数域の低域側の
干渉フリンジの各周期での最大値と最小値の平均値を降
順に並べたときの１番目又は２番目の値であることを特
徴とする請求項１０記載の結晶層厚・組成決定方法。11. The transmission maximum value when it is assumed that there is no interference fringe is the average value of the maximum value and the minimum value in each cycle of the interference fringe on the low frequency side of the measured wave number range in descending order. 11. The crystal layer thickness / composition determining method according to claim 10, wherein the value is the first or second value when arranged. 【請求項１２】 上記分光透過／反射率として分光反射
率を測定し、該分光反射率の最大値及び最小値がそれぞ
れ０％及び最大％になるように該分光反射率を１次変換
したものを分光透過率とみなして上記処理を行うことを
特徴とする請求項５乃至１１のいずれか１つに記載の結
晶層厚・組成決定方法。12. The spectral reflectance is measured as the spectral transmittance / reflectance, and the spectral reflectance is linearly converted so that the maximum value and the minimum value of the spectral reflectance are 0% and the maximum value, respectively. 12. The crystal layer thickness / composition determining method according to any one of claims 5 to 11, characterized in that the above-mentioned treatment is performed by regarding that as a spectral transmittance. 【請求項１３】 請求項５乃至１２のいずれか１つに記
載の方法を実施して上記組成ｘを求め、 該基板と該結晶層との界面付近での相互拡散による該組
成の分布を、絶対温度Ｔのときの拡散係数Ｄが、 Ｄ=Ａ×２．３６×１０10-3.53xB×ｅｘｐ（−２．２４
×１０4 ／Ｔ）ｃｍ2／ｓｅｃ に略等しいとして算出し、ここにＡ及びＢは定数である
ことを特徴とする結晶層組成分布決定方法。13. The method according to claim 5, wherein the composition x is obtained, and a distribution of the composition due to mutual diffusion near the interface between the substrate and the crystal layer is calculated. The diffusion coefficient D at the absolute temperature T is: D = A × 2.36 × 10 10 −3.53xB × exp (−2.24
The crystal layer composition distribution determining method is characterized in that the calculation is made to be substantially equal to × 10 4 / T) cm 2 / sec, where A and B are constants. 【請求項１４】 上記結晶層を劈開し、これを所定時間
エッチング液に浸すことによりエッチピット列を生成
し、 上記算出した組成分布の界面位置を該エッチピット列の
位置に対応させることを特徴とする請求項１３記載の結
晶層組成分布決定方法。14. The crystal layer is cleaved, and an etch pit row is generated by immersing the crystal layer in an etching solution for a predetermined time, and the interface position of the calculated composition distribution is made to correspond to the position of the etch pit row. The method for determining a crystal layer composition distribution according to claim 13. 【請求項１５】 （１）実質的な３元化合物半導体Ａx
Ｂ1-xＣ（組成ｘ）の結晶層をエピタキシャル成長さ
せ、 （２）請求項７又は８記載の方法を実施し、その際、上
記エッチングの前に、得られた上記組成ｘの勾配δｘの
値に基づいて、上記結晶層の表面の組成ｘを所定値にす
るためのエッチング時間を決定し、該エッチングでは、
該結晶層に対し該エッチング時間だけエッチングする、 ことを特徴とする結晶層製造方法。15. (1) Substantial ternary compound semiconductor A x
A crystalline layer of B 1-x C (composition x) is epitaxially grown, and (2) the method according to claim 7 or 8 is carried out, wherein the gradient δx of the obtained composition x before the etching is Based on the value, the etching time for setting the composition x of the surface of the crystal layer to a predetermined value is determined, and in the etching,
A method for producing a crystal layer, comprising etching the crystal layer for the etching time. 【請求項１６】 上記結晶層のエッチング面を平坦にす
るために上記ステップ（２）の次に該結晶層の表面をポ
リッシングし、その分だけ上記ステップ（２）でのエッ
チング時間を短縮することを特徴とする請求項１５記載
の結晶層製造方法。16. The surface of the crystal layer is polished after the step (2) in order to flatten the etching surface of the crystal layer, and the etching time in the step (2) is shortened accordingly. 16. The method for producing a crystal layer according to claim 15, wherein. 【請求項１７】 上記結晶層の表面の組成ｘが所定値に
収束するまで上記ステップ（２）を繰り返し実施するこ
とを特徴とする請求項１５又は１６記載の結晶層製造方
法。17. The method for producing a crystal layer according to claim 15, wherein the step (2) is repeatedly carried out until the composition x on the surface of the crystal layer converges to a predetermined value. 【請求項１８】 請求項１５乃至１７のいずれか１つに
記載の方法を実施し、その結果に基づいて、上記結晶層
の上記組成が所定値になったときの該結晶層の厚みが所
定値になるように、上記ステップ（１）におけるエピタ
キシャル成長用原料比を調整することを特徴とする結晶
層製造方法。18. The method according to any one of claims 15 to 17 is carried out, and the thickness of the crystal layer when the composition of the crystal layer reaches a predetermined value is determined based on the result. A method for producing a crystal layer, which comprises adjusting the raw material ratio for epitaxial growth in the step (1) so that the value becomes a value. 【請求項１９】 コンピュータに、 実質的な３元化合物半導体ＡxＢ1-xＣ（組成ｘ）の結晶
層が基板上にエピタキシャル成長された試料の分光透過
率又は該結晶層の分光反射率である分光透過／反射率の
測定データが供給され、該データに基づいて該結晶層の
厚さｔ及び組成ｘを求める結晶層厚・組成算出装置にお
いて、 未知の厚みｔ1の該結晶層である第１結晶層とこれをエ
ッチングした未知の厚みｔ2の該結晶層である第２結晶
層との該分光透過／反射率の測定データがそれぞれ第１
分光透過／反射率及び第２分光透過／反射率として格納
される記憶手段と、 データ処理手段とを有し、該データ処理手段は、 該第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路差に
基づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光透過
／反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉フリ
ンジの周期ｃ2を求め、 該干渉フリンジが無いと仮定したときの、該第１分光透
過／反射率の分光透過率略最大値Ｔmax1又はこれに相当
する分光反射率略最小値並びに該第２分光透過／反射率
の分光透過率略最大値Ｔmax2又はこれに相当する分光反
射率略最小値を求め、 該第１結晶層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該
結晶層の未知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及び
ｘ2の初期値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
し、ここに吸収係数αは定数であり、 該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ01及びｘ02が収束するまで
ステップ（１）〜（３）を繰り返し実行し、その収束
後、該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ・
δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ02
＋ξ・δｘで補正し、ここにκ及びξは定数である、 を実行させるためのプログラムを記録したことを特徴と
するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。19. A computer is provided with a spectral transmittance of a sample in which a crystal layer of a substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C (composition x) is epitaxially grown on a substrate or a spectral reflectance of the crystal layer. In a crystal layer thickness / composition calculation device which is supplied with measurement data of a certain spectral transmission / reflectance and obtains the thickness t and composition x of the crystal layer based on the data, a crystal layer of unknown thickness t1 The measurement data of the spectral transmission / reflectance of one crystal layer and the second crystal layer, which is the crystal layer having an unknown thickness t2 and obtained by etching the crystal layer, are respectively the first measurement data.
It has a storage means for storing the spectral transmittance / reflectance and the second spectral transmittance / reflectance, and a data processing means, and the data processing means uses the first crystal layer to convert the first crystalline layer from the first spectral transmittance / reflectance. When the period c1 of the interference fringe based on the optical path difference is obtained, the period c2 of the interference fringe based on the optical path difference in the second crystal layer is obtained from the second spectral transmission / reflectance, and it is assumed that there is no interference fringe. Of the spectral transmittance / maximum value Tmax1 of the first spectral transmittance / reflectance or a spectral reflectance minimum value corresponding thereto and the spectral transmittance of the second spectral transmission / reflectance maximum value Tmax2 or equivalent thereto. When the unknown composition of the first crystal layer is defined as x1 and the unknown composition of the crystal layer having the thickness t2 is defined as x2, initial values of the compositions x1 and x2 are calculated. x01 and x02 are obtained, and the equation (1) t1 = 1 / {(2 (β0-γ0 · x01 c1} and t2 = 1 / {(2 (seek said thickness t1 and t2 on the basis of the β0-γ0 · x02) c, where a [beta] 0 and [gamma] 0 is a constant, .delta.x (2) compositional gradient .delta.x = (x01 -X02) / (t1-
t3), and (3) in the formula of the energy gap Eg of the ternary compound semiconductor expressed as a function of the composition x, the first spectral transmission /
The composition x is calculated as x01 by substituting the value of the energy gap corresponding to the wave number when the reflectance becomes the transmittance Tmax1 · exp (-αt1) or the reflectance corresponding to this, and the composition x is calculated as x01. The value of the energy gap corresponding to the wave number when the second spectral transmission / reflectance becomes the transmittance Tmax2 · exp (-αt2) or the reflectance corresponding to this is substituted into the equation to set the composition x to x02. And the absorption coefficient α is a constant, and steps (1) to (3) are repeatedly executed until the thicknesses t1, t2 and the compositions x01 and x02 converge, and after the convergence, the composition x01 And x02 are respectively expressed by the equation x1 = (1-κ ·
δx) x01 + ξ · δx and x2 = (1-κ · δx) x02
A computer-readable recording medium, characterized in that a program for performing correction of + ξ · δx, where κ and ξ are constants, is recorded. 【請求項２０】 実質的な３元化合物半導体Ａ x Ｂ 1-x Ｃ
（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャル成長され
た試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射率である分
光透過／反射率の測定データに基づいて、該結晶層の厚
さｔ及び組成ｘをコンピュータで求めるプログラムを記
録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、 該測定データは、未知の厚みｔ1の該結晶層である第１
結晶層の第１分光透過／反射率の測定データと、該第１
結晶層をエッチングした未知の厚みｔ2の結晶層である
第２結晶層の第２分光透過／反射率の測定データとを含
み、 該プログラムは、 該第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路差に
基づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光透過
／反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉フリ
ンジの周期ｃ2を求める手順と、 該干渉フリンジが無いと仮定したときの、該第１分光透
過／反射率の分光透過率略最大値Ｔmax1又はこれに相当
する分光反射率略最小値並びに該第２分光透過／反射率
の分光透過率略最大値Ｔmax2又はこれに相当する分光反
射率略最小値を求める手順と、 該第１結晶層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該
結晶層の未知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及び
ｘ2の初期値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
し、ここに吸収係数αは定数であり、 該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ01及びｘ02が収束するまで
ステップ（１）〜（３）を繰り返し実行し、その収束
後、該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ・
δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ02
＋ξ・δｘで補正する手順、 とを有し、ここにκ及びξは定数であることを特徴とす
る記録媒体。 20. A substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C
A crystal layer of (composition x) is epitaxially grown on the substrate.
The spectral transmittance of the sample or the spectral reflectance of the crystal layer
Based on the measurement data of light transmission / reflectance, the thickness of the crystal layer
Write a program to calculate the size t and the composition x by computer.
A recorded computer-readable recording medium, wherein the measurement data is the crystal layer of unknown thickness t1
The measurement data of the first spectral transmission / reflectance of the crystal layer,
It is a crystal layer of unknown thickness t2 obtained by etching the crystal layer.
Measurement data of the second spectral transmission / reflectance of the second crystal layer.
However, the program changes the optical path difference in the first crystal layer from the first spectral transmission / reflectance.
The period c1 of the interference fringe based on
/ Reflectance causes interference fringe due to optical path difference in the second crystal layer.
And the first spectral transmission assuming that there is no interference fringe.
Spectral transmittance of over / reflectance approximately maximum value Tmax1 or equivalent
Spectral reflectance approximately minimum value and the second spectral transmission / reflectance
Spectral transmittance of Tmax2 or its equivalent value
The procedure for obtaining the approximate minimum emissivity, the unknown composition of the first crystal layer being x1, and the thickness t2
When the unknown composition of the crystal layer is x2, the composition x1 and
The initial values x01 and x02 of x2 are obtained, and the equation (1) t1 = 1 / {(2 (β0-γ0 · x01) c1} and
And t2 = 1 / {(2 (β0-γ0 · x02) c
The heights t1 and t2 are obtained, where β0 and γ0 are constants, and (2) the composition gradient δx is δx = (x01−x02) / (t1−
t2) and (3) the ternary compound semiconductor expressed as a function of the composition x
In the equation of the energy gap Eg of the body, the first spectral transmission /
The reflectance is the transmittance Tmax1 exp (-αt1) or this
Energy corresponding to the wave number when the reflectance becomes equivalent
Calculate the composition x as x01 by substituting the gap value
Then, in the equation of the energy gap Eg, the second spectral transmission
/ Reflectance is transmittance Tmax2exp (-αt2) or this
Energy corresponding to the wave number when the reflectance is equivalent to
-Calculate the composition x as x02 by substituting the gap value
Where the absorption coefficient α is a constant, until the thicknesses t1 and t2 and the compositions x01 and x02 converge.
Repeat steps (1) to (3) to converge
Then, the composition x01 and x02 are respectively expressed by the formula x1 = (1-κ ·
δx) x01 + ξ · δx and x2 = (1-κ · δx) x02
+ Ξ · δx correction procedure, and where κ and ξ are constants
Recording medium. 【請求項２１】 実質的な３元化合物半導体ＡxＢ1-xＣ
（組成ｘ）の結晶層を基板上にエピタキシャル成長させ
るエピタキシャル成長装置と、 該基板と該結晶層との接合物の分光透過率又は該結晶層
の分光反射率を測定する分光測定装置と、 エッチングにより該結晶層の表面の組成ｘを所定値にす
るためのエッチング装置と、 請求項１９記載の結晶層厚・組成算出装置と、 を有することを特徴とする結晶層製造装置。21. A substantially ternary compound semiconductor A x B 1-x C
An epitaxial growth apparatus that epitaxially grows a crystal layer of (composition x) on a substrate; a spectroscopic measurement apparatus that measures the spectral transmittance of the junction between the substrate and the crystal layer or the spectral reflectance of the crystal layer; A crystal layer manufacturing apparatus comprising: an etching apparatus for setting the composition x on the surface of the crystal layer to a predetermined value; and the crystal layer thickness / composition calculating apparatus according to claim 19.
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