JPH01245529A

JPH01245529A - 化合物半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH01245529A
Application number: JP63071897A
Authority: JP
Inventors: Keitaro Shigenaka; 圭太郎重中; Masahiko Hatada; 畑田　雅彦; Yujiro Naruse; 雄二郎成瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1989-09-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明のＬｌ的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば、赤外線受光素子とし″Ｃ使用され
る化合物半導体装置の製造方法の改良に関する。

（従来の技術）水銀を構成元素の１つに含む化合物半導体を異種又は同
種の結晶基板（ウェハ）上に成長させる気相成長法にお
いては、水銀の原料として金属水銀蒸気を、また他の構
成元素の原料として有機化合物を用いる方法が知られで
いる。水銀を構成元素の１つとして含む化合物には、Ｃ
ｄｔｌｇＴｅ、　２ｎｔ１ｇＴｃ。

）１ｇｌ１ｇ丁ｅｉるいはＨｎＨｇＴｅがあるが、これ
らの中で１つを使用する代表的な例として、Ｃｄｘｆｉ
ｇ、ｘｌ−ｅ　（以下、Ｘは成分割合を示し、この場合
１〉Ｘ≧０の範囲とする）化合物の有機金属化学気相成
長（）ＩＯｃＶＤ）法かある。

）１０ＣＶＤ法とは、一般的には、反応管の中に金属水
銀を置き、反応管壁の温度を制御することににつて所定
の水銀蒸気圧を得、これを別途送り込まれた’４：ｉ機
Ｃｄ及び有機ＴＱと混合した後、加熱した基板上にＣｄ
１（］Ｔｅをエピタキシャル成長を行わせる方法である
。

従来は、成長中における水銀蒸気圧を十分高めに設定し
、Ｃｄ１ｌ（Ｊ丁ｅやｌＩｇ丁ｅの成長に支障がないよ
うにしていた。特にＣｄ　ｔｌａ　　ｅ（Ｘ＜０．５）
を成長ざＵる　　１−ｘるとぎ、水銀の空孔がアクセプタとして振ｍうため、過
剰な水銀蒸気圧をがけて成長さぜるＨＯＣＶＤ法では一
般的に１４形の半導体が１１１られる。一方、逆に過少
水銀圧力は成長停止や常に同じ品質のＣｄｌｌｇＴｃ層
や１１ｇＴｅ層が１１１られない欠点があった。なお、
このように再現性がないということは、例えば成長温度
を変えてみても同じであった。

（発明か解決しようとり゛る課題）以上のように、従来の製造方法では水銀蒸気圧・　　　
の制御か難して、再現性のある良品質の化合物半導体装
置を得ることは困難であった。

この発明は、金属水銀蒸気を用いて丁ｅを○む化合物半
導体装置を１ｑるのに、再現性の良い製造方法を得るこ
とを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明による化合物半導体装置の製造方法は、■族元
素として少なくとも水銀含みＶｌ族元素としてＴｅを含
む化合物半導体を気相成長により形成して化合物半導体
装置を製造する際、前記水銀の原料として金属水銀蒸気
を用い、かつ前記下ｅを含む他の（１４成元素の原料と
して有機化合物を用いて気相成長を開始し、この気相成
長開始後における排出ガス中の水銀の温度をはば一定に
なるよう制御することを１で首毀とする。

（作用）この発明による化合物半導体装置の製造方法は、化学反
応後の排出ガス中の水銀の温度かはぽ一定になるよう制
御しつつ前記気相成長を行う結果、再現性の良い化合物
半導体装置の得ることかできるものである。

（実施例）以下、この発明による化合物半導体装置の製造方法の一
実施例を図面を参照して詳細に説明づ−る。

水銀は単体でも液体であるため、結晶中においても非常
に熱解離しやすい性質かある。一般に気相からの成長は
、水銀分圧を高めでおかな【プればうまく行かない。ま
た、水銀は仙の元素と化合物を作り易く、例えば１１ｇ
Ｔｅ　　（Ｘ＜０．５）のにうにＨ（］Ｘ１−× とＴｅとの割合が１；１以外の混晶を作ることも知られ
ている。そこで、例えばＨ（］とＴｅとの割合が１．１
のＨｇＴｅ結晶を得るには、ｌｌｑとＴｅの原料供給比
を予め一定の範囲内に制御することが必要であることが
分った。

この発明は、化学反応後における排出ガス中の水銀濃度
を測定することによって、ＩＩ（Ｊと１０の占める割合
をλｌす１ｑることに着目し、排出ガス中における水銀
濃度を制御することによって、再現性の良い化合物半導
体装置を得る製造方法を提供するものである。

いま、Ｃｄ、ｌＩｇ、−ｘＴｅ層をＸ＝０．２で波長１
０μｍ帯、またＸ＝０．３で波長５μｍ帯の赤外線セン
ザー用化合物半導体装置を製造するにはＰ形つェハが必
要とされる。ＭＯＣＶＤ法でＣｄｌｌｇＴｅ層を成長さ
せるときには、Ｎ形とならないよう結晶生成中から水銀
の空孔を制御することが必要となる。

なお、右機丁ｅ原料を他の原オ旧こ代えた場合、−般的
には成長温度は変化する。また、原オ′３１が同じ場合
でも、成長温度を変えると結晶性か変化し向上する場合
がある。また、ある混晶組成比からなるＣｄｌｌｇＴｅ
層を成長させるのに必要な最低水銀圧力は、Ｃｄ１ｌ（
ＩＴＯの性質で決まるが、Ｔｅ分圧の大小ににっでも左
右される。１０分圧は有機丁ｅ原お１の熱分解率によっ
て定まる。

第１図はこの発明による製造方法を使用する装置の構成
略図である。

即ち、供給パイプ（１）からの水素キャリノ′刀スは各
マスフローコント１］−ラ（２）によって、流量を精密
に制御される。次に、これら水素キャリアガスは右Ｕｕ
Ｃ（１（３）、有機Ｔｅ（４）及び水銀（５）を収°Ｒ
した各容器の中でバブリングされることによって、必要
な供給量を得、反応管（６）に供給される。なお、前記
各容器の出入り口には調整バルブ（７）が設けられてい
る。

反応管（６）に供給されたこれらの混合ガスは、高周波
コイル（６１）によってｇ４加熱されたプラノアイ１〜
サセプタ（６２）上の結晶基板（７）上に成ＩＱする。

成長に関与しなかった原料ガスのうち、いくらかは単体
あるいは何らかの化合物の形で反応管（６）の低温部に
用積し、仙の残りは処理装置（８）内に導入される。

処理）装置（８）に１．１、低温１〜ラツプ容器（８１
）と水ｉ［送力ス吸着剤（８２）かあり、ここで水銀ガ
スかその♀にはば比）９すして除去される。処理装置（
８）の出ｍｌ　”Ｃの排出ガス中での水ｔｌＪ濶１食か
一定−（“あれば、反応色・（６）出に１での水銀溜１
哀が一定であると考えることかできる。従つ−Ｃ，処理
装置（８）出ロバル１に接続された水銀ｓｌ哀ｔｉｔ（
９）の測定値か一定になるＪ、う水銀（５）溜のし−タ
（５１）を制御Ｊ−る。なお、水銀溜）哀計（９）とし
て、金）′？ル刀ム冷原子吸光法を用いた。

いま、第１図に示す装置において、Ｉｆ　ｇ　Ｔ　ｃ層
の成長をＧａＡｓ結晶阜仮を草根て、行わせた。成長層
の形成には水銀供給品を一定にして成長温度（「ｇ）を
（・干々変化させ、第２図に示した特１（１曲線か１５
〕られだが、成艮温Ｕ（Ｔｇ）を高めるにつれて、処理
装置（８）　ｊｔｉｌＪ即ら排出ガス中での水銀濃度は
低下することを示しでいる。

また、成長温度一定では、水銀）閉度つまり供給品に比
例することが分った。

また、右機丁Ｃ（ジ・イソプロピルテルル度に対する分
解率は第３図に示す通りで、相対的にＴｅのけが多くな
ると測定される水銀）閉度は低下し、ＧａＡＳ結晶基板
上に成長するものは、Ｔｅ含有率の多いものであった。

これら一連の実験の結果、水銀分圧１．２　ＸＩＯ−２
ａｔｍで成艮温ＩＭ　（　Ｔ（］　）３４　８°Ｃのも
のは、水銀とＴｅの比か１：１になっており、ＣｄＴｅ
Ｍ板上ではｌ１ｇＴｅの単結晶が最大の成長速度で成長
していた。また、水銀供給品を１．７　ｘｌＯ−２ａｔ
ｍと多くして同様に実験したところ、処理装置（８）出
口での水銀濃度かほぼ等して、成長温度（Ｔ（］）３６
６°Ｃのものでも水銀とＴｅの比が前記２つの条件とほ
ぼ同じになるようにして成長温度（Ｔｇ）３８０°Ｃで
実験したところ、同様な結果が得られた。

この発明による仙の実施例として、Ｃｄ　ｘｌｌ　ｇ　
１−　ｘＴｅ（０＜Ｘ＜１）の成長を、同じく第１図の
装置を用いて行った。前記１１ｇ丁ｅが単結晶成長した
３６６℃の条件で、カドミウム原料であるジ・メチルカ
ドミウムを適量加えて成長させたところ、Ｘ＝０．　２
１，絶対温度７７Ｋにおいー（Ｐ形，キＸ・すｊ′濶温
度．Ｏ　Ｘ１０１７Ｃｍ〜３てあった。そのときの排出
ガス中の水銀製１哀持性１；上第４図に承り一通りであ
った。次に、成長温度を３４０°Ｃに下げー（はば第４
図と同様な水銀濃度になるようｉｊｌ罰１１シなから成
長させたところ、Ｘ＝０．　２１．　７７Ｋにおいて、
Ｐ形，４：やリア濃度９．５×１０１０ｃｒｎ−３であ
った。

更に、第１図に示す装置を用い（、よず成艮温＋哀３ｅ
ｅ°Ｃて、［Ｃ原料としてジ・イソブＬ」ピルテルル、
カドミウム原料としてシ・メチルカドミウムにＪ：つて
、ＣｄＴｅ結晶基板−トにＣｆＪｘｌｌ（Ｊｌ−、１０
を成長さＵた。成長層を評価したところ、Ｘ＝０、２２
，Ｐ形，キトリア）農麿３×１０１７ｃｍ−３で必っだ
。そのとき、成長中の排出ガス中の水銀濃度特性は第５
図の通りでＣりっだ。

次に、丁ｅ１京料をジ・丁チルデルルに代えて成長温度
４２０’Ｃて成長さＵた。そのとき、排出ガス中の水銀
濃度を先の成長とほぼ同じ１直を示すＪ：うに水銀供給
品を制御したところ、Ｘ＝０．２２，　　Ｐ形．キャリ
ア濃度３．５　×ＩＱ１７ｃｍー３と非常に特性の類似
したｃｄ＋＋ｇｒｅ層が（！！　らｈ　た。

また、丁ｅ原料をジ・ターシャリブチルデルルに代えて
、同様に水銀供給量を制御しなから成長温度は（］）２
６５°Ｃで成長させたところ、Ｘ＝０．　２３，　Ｐ形
。

キャリア濃度３．　１　Ｘ　１０１７ｃｍ−３と非常に
１ｈ性の似たＣｄｌｌｇＴｅ層が得られた。

以上説明のように、この発明方法によれば、成長温度を
変化させても、処理装置（８）出口等排出ガス中の水銀
濃度を一定に保ことににって、再現性の良好な優れた水
銀含有化合物半導体装置を得ることができることか分っ
た。

なお、この発明の方法は、上記実施例に限られるもので
はなく、例えば、水銀を含む化合物半導体として、Ｃｄ
ｔｌｇＴｅの他に、２ｎｌ１ｇ’ｒｅヤ）ＩｇｌｌｇＴ
ｅ　。

Ｍｇｌ１ｇＴｅなどの化合物半導体を形成さＵることが
できる。また、＋ｉ機原石として、ジ・メチル亜鉛。

ジ・エチル亜鉛，ヒスシクロペンタジエニルマグネシ【
クム，トリカー小ニルメチルシクロペンタジ工二ルマン
ガンを用いても同様な効果か１ワられる。

［発明の効果］この発明の製造方法によれば、水銀を荀１成元素の１つ
に含む化合物半導体を、水銀蒸気と多種の有機原料から
容易にかつ再現↑ノ［よく得ることが（゛きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による化合物半導体装置の製造方法の
一実施例を説明するもので製造を使用Ｊる装置を示す構
成図、第２図ないし第５図は夫々第１図に示した方法を
使用した種々の動作特性図で第２図は水銀温石変化の１
゛ｚ１・［（１図、第３図はイー１機にの分解率の温度
時・［（［図、第４図及び第５図は人々他の例における
水銀温度変化の特４）１図である。（１）・・・水素キＡ・リッツの供給パイゾ（２）・・
・マスノ１」−］ント［！−ラ（３）・・・１１機Ｃｄ（４）・・・有機Ｔｅ（５）・・・水銀（５１）・・・ヒータ（６）・・・反応管（７）・・・結晶基板（９）・・・水銀濶庶ｔ」

Claims

【特許請求の範囲】

　II族元素として少なくとも水銀含みVI族元素としてＴ
ｅを含む化合物半導体を気相成長により形成して化合物
半導体装置を製造する際、前記水銀の原料として金属水
銀蒸気を用い、かつ前記Ｔｅを含む他の構成元素の原料
とし有機化合物を用いて気相成長を聞始し、この気相成
長開始後における排出ガス中の水銀の温度をほぼ一定に
なるよう制御することを特徴とする化合物半導体装置の
製造方法。