JPH0350834B2 - - Google Patents
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- JPH0350834B2 JPH0350834B2 JP56079953A JP7995381A JPH0350834B2 JP H0350834 B2 JPH0350834 B2 JP H0350834B2 JP 56079953 A JP56079953 A JP 56079953A JP 7995381 A JP7995381 A JP 7995381A JP H0350834 B2 JPH0350834 B2 JP H0350834B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は通常CMT又はMCTと称される物質、
テルル化カドミウム・水銀即ちCdXHg1-XTeの製
造法に係る。 このような物質は熱結像システムにおいて、半
導体形状で赤外線検出器として用いられる。これ
らの検出器は、CMTの小片及び電気的接触で研
摩した平面を含む。1961年1月25日に公告された
英国特許第859588号明細書に、CMT検出器の製
造及び利用について記載されている。 現在CMTは全ての赤外線検出器に最も有用で
あり、従つて大部分の高性能熱結像システムに用
いられている。 CMTは、部分的には成分の揮発性のために、
成長及び取扱いが難かしい物質である。 現在の製造法は、大きく分けてバルク融液成長
(bulk melt growth)法及びエピタキシアル法に
分類され得る。 最も重要な融液成長法は次のようなものであ
る。即ち、密封容器中垂直又は水平模式で行なわ
れる成長工程を含むブリツジマン(Bridgman)
法、急冷−焼なまし鋳造法、再結晶焼なまし鋳造
法及びいわゆる半融法である。これらの方法は全
てバツチ(batch)生成工程を含んでおり、これ
を完遂するには幾日というより幾週もかかり長期
且つ費用のかかるものである。更に次のような欠
点がある。即ち、生成する結晶はほぼ円柱状であ
り、例えば検出器に利用するには、薄片にし、研
摩、琢摩、食刻および小片に切る必要がある。 一方、しばしば数時間又は数分程度で基板上に
半導体物質の薄層を直接生成するという点につい
ていえば、エピタキシアル法は本質的により短時
間で行なわれる半導体製造法である。GaAs,
InP及びGaPの如き物質の場合には充分開発され
た方法があり、液相又は気相工程による、母体の
半導体基板上での、上記化合物のホモエピタキシ
アル層の成長に有用な方法である。しかしなが
ら、このような充分開発された技術はCMTの場
合には有用でない。 液体からのCMTのエピタキシアル成長につい
ては以下のような報告がなされている。即ち、過
剰のテルル又は水銀を含む過飽和溶液から、テル
ル化カドミウム(CdTe)基板上にCMT層を成
長させることが可能である。(ハーマン、ジエイ.
エレクトロニツク マテリアルズ(Harman,J.
Electronic Materials)8(1979)191;シユミ
ツト及びボウワーズ、アプル.フイズ.レターズ
(Schmit and Bowers,Appl.Phys.Letters)35
(1979)457;ワング等、ジエイ.エレクトロケ
ム.ソス.(Wang et al,J.Elctrochem.Soc.)
127(1980)175;ボウワーズ等、アイ.イー.イ
ー.イー.トランス.エレクトロン デバイシー
ズ イーデイー(Bowers et al,I.E.E.E.Trans.
Electron Devices ED)27(1980)24;及びワン
グ等、アイ.イー.イー.イー.トランス.エレ
クトロン デバイシーズ イーデイー(Wang
et al,I.E.E.E.Trans.Electron Devices ED)27
(1980)154参照。)このような工程は、多くの技
能且つ極めて長い開発期間を要する。エピタキシ
アル層はしばしば表面にきずができ、これによつ
てエピタキシアル層がデバイス製造に使用できな
くなる。更にこれらの方法には組成制御に関して
根本的な制限がある。即ち、(CdXHg1-XTeにお
ける)xの値を独立に制御することができない。
従つて異なるxの値を有するエピタキシアル層を
生成するためには、異なる組成のCMTのTe溶液
を使用する必要がある。 CMT成長の気相エピタキシアル(VPE)工程
が、ボール及びウルフ(Vohl & Wolfe)に
よつて報告されている(ジエイ.エレクトロニツ
ク マテリアルズ(J.Electronic Materials)7
(1978)659参照)。 これは、独立に制御されたCd、Hg及びTeの元
素源を有するオープンフロー(open flow)工程
を使用するものである。しかしながら、この方法
には次のような根本的制限がある。即ち、特に重
要な範囲x=0.2〜0.3のCMTを生成する際に必
要とされる低い堆積温度ではxの値を適当に制御
できない。400℃程度の温度領域ではCd及びTe
の蒸気圧が低いために、インプツト蒸気は基板に
到達する前に組成が急激に減少する。基板がエピ
タキシアルCMT成長に適した温度に保たれてい
るとき、堆積チヤンバ内の温度勾配は基板の上方
でのCdTeの凝縮を妨げるのに充分な程には高く
ない。 CMTエピタキシアル層は、付加的なHgの存在
下又は存在しない条件下、近接(close
proximity)−いわゆる近接した間隔でのエピタ
キシ−して、CdTe基板上にHgTe源を昇華させ
ることによつても生成される。この例としては、
コーエン−ソラル(Cohen−Solal)等並びにタ
フト及びステルザー(Tufte and Stelzer)の研
究がある。これらの研究の参照文献は、ジエイ.
アプル.フイズ.(J.Appl.Phys.)40(1969)に
掲げられている。 この技術は、基板とエピタキシアル層の間での
Cd及びHgの相互拡散によるCMT生成に依つて
いる。この技術には、層面に垂直な方向での組成
の不均一性の問題がある。これには、オープンフ
ロー技術における組成の独立的制御という利点は
ない。 GaAsのエピタキシアル層は、アルキルガリウ
ム及び水素化ヒ素を用いてVPEによつて好結果
で成長させられていた。 このことはCMTに関する状況と対照的である。
即ち、Cd、Hg及びTeの3元素のアルキル化物を
組み合わせて使用する所望のCMT成長では良好
な結果が得られていなかつたことは公知である。 1961年以来CMT成長の比較的簡単な方法の要
求があつたにもかかわらず、現存していたバルク
成長及びエピタキシアル成長の技術は、生成速度
及び所望の組成の成長物質の多目的性という点で
適当ではなかつた。従つて、CdXHg1-XTeの組成
を独立に制御でき且つドーピングの独立な制御が
好ましくできる、CMT層の効果的な製造法を提
供する必要がある。 本発明の製造法は、基板上にテルル化カドミウ
ム・水銀から成る3元合金の層を成長させる方法
であり、下記段階: −容器中に所要の温度及び圧力の水銀蒸気雰囲気
を提供すること; −前記容器に据え付けられた基板の温度を制御す
ること; −前記容器壁の温度を基板温度から独立的に且つ
基板温度より低温に制御すること; −前記容器中基板上に揮発性アルキルカドミウム
を供給すること;及び −前記容器中基板上にアルキルテルルを供給する
こと; から成り、これらの段階はアルキルカドミウム及
びアルキルテルルが基板領域で分解し且つカドミ
ウム及びテルルが基板上で水銀と結合してテルル
化カドミウム・水銀の層を形成するように調整さ
れており、前記層のカドミウム組成はカドミウム
の供給によつて制御され、陽イオン含量の全体の
組成はテルル化合物の供給によつて制御され、水
銀蒸気圧は成長層の分解圧より高く保たれる。 成長層は単一のエピタキシアル層でもよいし又
は多重層でもよい。このような単一層又は多重層
は組成が漸次変化してあつてもよい。又、適当に
ドープされていてもよい。例えば2つの異なるx
の値を有する2つの層を成長させて、3乃至5及
び8乃至14μmの波長バンドの両方に感度を有す
る検出器を作り得る。更に、CdXHg1-XTe層上に
CdTeの不動態層を成長させてもよい。適当な
〜族化合物又は混合合金を層上に成長させても
よい。例えばCdTe,ZnS,CdTeXSe(1-X)であり、
これはヘテロ接合を作るか又は反射防止膜を形成
するため等に利用し得る。 前記基板は、CdTe、〜族化合物又は〜
族混合合金でもよい。又、シリコン(Si)、ヒ
素化ガリウム(GaAs)、スピネル(MgAl2o4)、
アルミナ若しくはサフアイア(Al2o3)等でもよ
い。 揮発性アルキルカドミウムは、ジメチルカドミ
ウム、ジエチルカドミウム又はジプロピルカドミ
ウム等でもよい。 揮発性アルキルテルルは、ジエチルテルル、ジ
メチルテルル、ジプロピルテルル若しくはジブチ
ルテルル等又は例えば水素エチルテルル〔H
(C2H5)Te〕の如き同等の水素置換アルキルテ
ルルでもよい。 本発明方法によるテルル化カドミウム・水銀層
を成長させるための装置は、基板を含有する容
器、容器を加熱するための加熱手段、基板ヒータ
ー、容器内に水銀蒸気を供給する手段、容器内に
アルキルカドミウムを供給する手段、及び容器内
にアルキルテルル又は水素置換アルキルテルルを
供給するための手段から成り、これらの手段はカ
ドミウム化合物及びテルル化合物が水銀雰囲気中
で分解して基板表面上に化合物CdXHg1-xTeを形
成するようになつている。 水銀蒸気は容器内で基板に隣接する水銀浴によ
つて供給してもよい。 容器のヒータは、容器及び水銀浴の両方を加熱
するために、容器の周囲に巻いた電気抵抗ヒータ
ーでもよい。 前記基板は、カーボンサセプター
(carbonsusceptor)上に装備し、容器の一部に
巻いたRFコイルで加熱してもよい。代わりに、
抵抗ヒーターは容器の内側で用いられてもよい。
又、赤外線ヒーターによつて基板表面を照らして
もよい。 Cd及びTeの化合物は、Cd及びTeの適当な化
合物を含有する2つのバブラーを介して高純度の
水素を通すことによつて供給され得る。 添附のフローチヤートを参照しながら以下に本
発明を例示的に説明する。 図に示したように、高純度水素は水素マニホル
ド1に供給される。このマニホルドは5個のマス
−フロー コントローラ2,3,4,5、及び2
3へ水素を供給する。マス−フロー コントロー
ラ2は、バイパス14を介して燃焼室31に水素
を供給する。この燃焼室31では排気蒸気を水素
炎で燃焼する。マス−フロー コントラーラ3及
び4は、アルキル化物バブラー6及び7へ水素を
供給する。このアルキル化物バブラー6及び7
は、ジメチルカドミウムの如きアルキルカドミウ
ム及びジエチルテルルの如きアルキルテルルを
夫々含有している。コントローラ3及び4からの
水素流は、バルブ8及び9を介してバイパス14
に又はバルブ10,11及び12,13を介して
進路が変えられる。これによつてアルキル化物の
流れのオン及びオフが可能になる。液体アルキル
化物中をバブルする水素は、液体アルキル化物の
雰囲気温度、典型的には25℃で、アルキル化物蒸
気で飽和する。これらのアルキル化物と水素の流
れはミキサー15でマス−フロー コントローラ
5によつて供給される希釈用水素流と更に混合さ
れる。コントローラ3,4及び5を介した流れの
制御により、混合流中のアルキルカドミウム及び
アルキルテルルの濃度は広い範囲に亘つて独立に
値を決定できる。 アルキル化物と水素の混合物は、反応容器16
内に導入される。反応容器16は電気抵抗炉17
及びR.F.誘導コイル18によつて加熱される。こ
の反応容器内に、水銀浴19及びCMT層でコー
トされるべき基板20を担持しているカーボンサ
セプター21がある。この炉17により水銀リザ
ーバー19から基板20までの反応容器壁の温度
が、水銀リザーバー温度又はそれ以上に保たれて
いる。この水銀リザーバーは反応容器壁24を介
して熱伝導により加熱されている。RF誘導コイ
ル18はカーボンサセプター21内に連結してお
り、これにより基板を反応容器壁24の温度より
高い温度に加熱して、アルキルカドミウム及びア
ルキルテルルが熱分解し基板20の表面上にカド
ミウム及びテルルが堆積するようになつている。
水銀リザーバー19の温度は、成長界面で水銀の
平衡分圧が保たれるように決定される。反応容器
壁24が熱いため、蒸気流中の水銀分圧が基板2
0で水銀リザーバー19上と同じになつている。 CdTe基板上のCMT層の成長に対する典型的
条件は以下の通りである: −アルキル化物バブラー温度;25℃、 容器壁及び水銀浴温度;220〜320℃(例えば
約300℃)、 基板温度;400〜430℃(例えば約410℃)、 −コントローラ5を介する希釈用水素流量;約
500ml/分、 アルキルCdバブラーを介する流量;約2〜200
ml/分(例えば40ml/分) アルキルTeバブラーを介する流量;約500〜
1100ml/分(例えば1000ml/分)。 容器16の壁は充分熱いのでHgの凝縮が妨げ
られアルキル化物の重大な分解もない。一方基板
20の温度は、基板20の表面でアルキル化物が
分解するのに充分である。基板はわずかに例えば
4°傾いていてもよく、この際基板に沿つてより均
一な成長が起こる。 一例として、気流に対して4°傾けたCdTe上に
〔100〕配向から2°ずれた、Cd0.2Hg0.8Te層を成長
させた。このときの条件は以下の通りであつた: −アルキル化物バブラー温度;25℃、 Hg温度;290℃、 基板温度;410℃、 希釈用H2流量;400ml/分、 アルキルCd流量;50ml/分、 アルキルTe流量;950ml/分。 容器16の一端にある冷却水ジヤケツト22は
未反応水銀を凝縮して除き、反応容器及びプレー
トシールの過熱を防止する。この後排気蒸気流は
バイパス14の水素流と混合され安全のため燃焼
室31で燃焼される。 真空ポンプ30は、容器16の初期洗浄のため
のコールド−トラツプ29を介して容器16に接
続される。 基板上に成長したCMT層は、1つ又はそれ以
外のドーパントを含んでもよい。このようなドー
パントはマニホルドからマス−フロー コントロ
ーラ23を介してドーパントのアルキル化物を含
有するバブラー25に水素を通すことで導入され
る。他方、水素中ドーパントの揮発性水素化物を
択一的に使用してもよい。このバブラーからアル
キル化物はミキサー15を通り、それから容器1
6へ導入される。バブル26,27及び28は、
水素及びアルキル化物の流量を制御する。 ドーパント及びそのアルキル化物の例は次のよ
うなものである: −Al、Ga、As及びP並びにこれらの夫々対応す
るアルキル化物、(CH3)3Al、(CH3)3Ga、
(CH3)3As及び(CH3)3P0 ドーパント及びその水素化物の例は次のような
ものである: −Si、Ge、As及びP並びにこれらの夫々対応す
る水素化物、SiH4、GeH4、AsH3及びPH3。 水素化物例えばSiH4は、ガスシリンダーから
直接供給されてもよい。 カドミウム化合物及びテルル化合物は、改良法
においては、容器16内に一緒に又は独立して直
接供給して基板20の上方で混合してもよい。こ
の際、熱的に絶縁されたチユーブを介して供給さ
れる。 上記の方法及び装置を用いて、赤外線検出器が
製作され得る。このような検出器は、CMT層表
面に酸化物又はCdTeの不動態層を有するCdTe
基板上のCMT層でもよい。この検出器は、表面
上各々の端に電極を有する細片の形状にあつても
よい。これは、英国特許第1488258号明細書に記
載されている。このような検出器は、光伝導性
で、その表面に亘つて走査される熱的シーン
(thermal scene)のイメージを有している。 他の型のIR検出器は、例えばp−n接合例え
ば2種の異なるドープ、p及びnドープの間の接
合を使用する。この際、CMT層は光電検出器
(photo−voltaic detector)を形成する、p−n
接合を横切つて電極に電圧をかけて、電流変化を
測定して検出器に吸収される赤外線光子を測定す
る。このような検出器は、システムを走査するこ
となく、熱的シーンを結像し得るIR検出器の大
きいアレイ(array)に形成されて、いわゆるき
わ立つた(staring)アレイ−システムを形成し
てもよい。 物質CdXHg1-XSe及びCdXHg1-XSは、以上述べ
たのと類似の方法で成長させ得る。
テルル化カドミウム・水銀即ちCdXHg1-XTeの製
造法に係る。 このような物質は熱結像システムにおいて、半
導体形状で赤外線検出器として用いられる。これ
らの検出器は、CMTの小片及び電気的接触で研
摩した平面を含む。1961年1月25日に公告された
英国特許第859588号明細書に、CMT検出器の製
造及び利用について記載されている。 現在CMTは全ての赤外線検出器に最も有用で
あり、従つて大部分の高性能熱結像システムに用
いられている。 CMTは、部分的には成分の揮発性のために、
成長及び取扱いが難かしい物質である。 現在の製造法は、大きく分けてバルク融液成長
(bulk melt growth)法及びエピタキシアル法に
分類され得る。 最も重要な融液成長法は次のようなものであ
る。即ち、密封容器中垂直又は水平模式で行なわ
れる成長工程を含むブリツジマン(Bridgman)
法、急冷−焼なまし鋳造法、再結晶焼なまし鋳造
法及びいわゆる半融法である。これらの方法は全
てバツチ(batch)生成工程を含んでおり、これ
を完遂するには幾日というより幾週もかかり長期
且つ費用のかかるものである。更に次のような欠
点がある。即ち、生成する結晶はほぼ円柱状であ
り、例えば検出器に利用するには、薄片にし、研
摩、琢摩、食刻および小片に切る必要がある。 一方、しばしば数時間又は数分程度で基板上に
半導体物質の薄層を直接生成するという点につい
ていえば、エピタキシアル法は本質的により短時
間で行なわれる半導体製造法である。GaAs,
InP及びGaPの如き物質の場合には充分開発され
た方法があり、液相又は気相工程による、母体の
半導体基板上での、上記化合物のホモエピタキシ
アル層の成長に有用な方法である。しかしなが
ら、このような充分開発された技術はCMTの場
合には有用でない。 液体からのCMTのエピタキシアル成長につい
ては以下のような報告がなされている。即ち、過
剰のテルル又は水銀を含む過飽和溶液から、テル
ル化カドミウム(CdTe)基板上にCMT層を成
長させることが可能である。(ハーマン、ジエイ.
エレクトロニツク マテリアルズ(Harman,J.
Electronic Materials)8(1979)191;シユミ
ツト及びボウワーズ、アプル.フイズ.レターズ
(Schmit and Bowers,Appl.Phys.Letters)35
(1979)457;ワング等、ジエイ.エレクトロケ
ム.ソス.(Wang et al,J.Elctrochem.Soc.)
127(1980)175;ボウワーズ等、アイ.イー.イ
ー.イー.トランス.エレクトロン デバイシー
ズ イーデイー(Bowers et al,I.E.E.E.Trans.
Electron Devices ED)27(1980)24;及びワン
グ等、アイ.イー.イー.イー.トランス.エレ
クトロン デバイシーズ イーデイー(Wang
et al,I.E.E.E.Trans.Electron Devices ED)27
(1980)154参照。)このような工程は、多くの技
能且つ極めて長い開発期間を要する。エピタキシ
アル層はしばしば表面にきずができ、これによつ
てエピタキシアル層がデバイス製造に使用できな
くなる。更にこれらの方法には組成制御に関して
根本的な制限がある。即ち、(CdXHg1-XTeにお
ける)xの値を独立に制御することができない。
従つて異なるxの値を有するエピタキシアル層を
生成するためには、異なる組成のCMTのTe溶液
を使用する必要がある。 CMT成長の気相エピタキシアル(VPE)工程
が、ボール及びウルフ(Vohl & Wolfe)に
よつて報告されている(ジエイ.エレクトロニツ
ク マテリアルズ(J.Electronic Materials)7
(1978)659参照)。 これは、独立に制御されたCd、Hg及びTeの元
素源を有するオープンフロー(open flow)工程
を使用するものである。しかしながら、この方法
には次のような根本的制限がある。即ち、特に重
要な範囲x=0.2〜0.3のCMTを生成する際に必
要とされる低い堆積温度ではxの値を適当に制御
できない。400℃程度の温度領域ではCd及びTe
の蒸気圧が低いために、インプツト蒸気は基板に
到達する前に組成が急激に減少する。基板がエピ
タキシアルCMT成長に適した温度に保たれてい
るとき、堆積チヤンバ内の温度勾配は基板の上方
でのCdTeの凝縮を妨げるのに充分な程には高く
ない。 CMTエピタキシアル層は、付加的なHgの存在
下又は存在しない条件下、近接(close
proximity)−いわゆる近接した間隔でのエピタ
キシ−して、CdTe基板上にHgTe源を昇華させ
ることによつても生成される。この例としては、
コーエン−ソラル(Cohen−Solal)等並びにタ
フト及びステルザー(Tufte and Stelzer)の研
究がある。これらの研究の参照文献は、ジエイ.
アプル.フイズ.(J.Appl.Phys.)40(1969)に
掲げられている。 この技術は、基板とエピタキシアル層の間での
Cd及びHgの相互拡散によるCMT生成に依つて
いる。この技術には、層面に垂直な方向での組成
の不均一性の問題がある。これには、オープンフ
ロー技術における組成の独立的制御という利点は
ない。 GaAsのエピタキシアル層は、アルキルガリウ
ム及び水素化ヒ素を用いてVPEによつて好結果
で成長させられていた。 このことはCMTに関する状況と対照的である。
即ち、Cd、Hg及びTeの3元素のアルキル化物を
組み合わせて使用する所望のCMT成長では良好
な結果が得られていなかつたことは公知である。 1961年以来CMT成長の比較的簡単な方法の要
求があつたにもかかわらず、現存していたバルク
成長及びエピタキシアル成長の技術は、生成速度
及び所望の組成の成長物質の多目的性という点で
適当ではなかつた。従つて、CdXHg1-XTeの組成
を独立に制御でき且つドーピングの独立な制御が
好ましくできる、CMT層の効果的な製造法を提
供する必要がある。 本発明の製造法は、基板上にテルル化カドミウ
ム・水銀から成る3元合金の層を成長させる方法
であり、下記段階: −容器中に所要の温度及び圧力の水銀蒸気雰囲気
を提供すること; −前記容器に据え付けられた基板の温度を制御す
ること; −前記容器壁の温度を基板温度から独立的に且つ
基板温度より低温に制御すること; −前記容器中基板上に揮発性アルキルカドミウム
を供給すること;及び −前記容器中基板上にアルキルテルルを供給する
こと; から成り、これらの段階はアルキルカドミウム及
びアルキルテルルが基板領域で分解し且つカドミ
ウム及びテルルが基板上で水銀と結合してテルル
化カドミウム・水銀の層を形成するように調整さ
れており、前記層のカドミウム組成はカドミウム
の供給によつて制御され、陽イオン含量の全体の
組成はテルル化合物の供給によつて制御され、水
銀蒸気圧は成長層の分解圧より高く保たれる。 成長層は単一のエピタキシアル層でもよいし又
は多重層でもよい。このような単一層又は多重層
は組成が漸次変化してあつてもよい。又、適当に
ドープされていてもよい。例えば2つの異なるx
の値を有する2つの層を成長させて、3乃至5及
び8乃至14μmの波長バンドの両方に感度を有す
る検出器を作り得る。更に、CdXHg1-XTe層上に
CdTeの不動態層を成長させてもよい。適当な
〜族化合物又は混合合金を層上に成長させても
よい。例えばCdTe,ZnS,CdTeXSe(1-X)であり、
これはヘテロ接合を作るか又は反射防止膜を形成
するため等に利用し得る。 前記基板は、CdTe、〜族化合物又は〜
族混合合金でもよい。又、シリコン(Si)、ヒ
素化ガリウム(GaAs)、スピネル(MgAl2o4)、
アルミナ若しくはサフアイア(Al2o3)等でもよ
い。 揮発性アルキルカドミウムは、ジメチルカドミ
ウム、ジエチルカドミウム又はジプロピルカドミ
ウム等でもよい。 揮発性アルキルテルルは、ジエチルテルル、ジ
メチルテルル、ジプロピルテルル若しくはジブチ
ルテルル等又は例えば水素エチルテルル〔H
(C2H5)Te〕の如き同等の水素置換アルキルテ
ルルでもよい。 本発明方法によるテルル化カドミウム・水銀層
を成長させるための装置は、基板を含有する容
器、容器を加熱するための加熱手段、基板ヒータ
ー、容器内に水銀蒸気を供給する手段、容器内に
アルキルカドミウムを供給する手段、及び容器内
にアルキルテルル又は水素置換アルキルテルルを
供給するための手段から成り、これらの手段はカ
ドミウム化合物及びテルル化合物が水銀雰囲気中
で分解して基板表面上に化合物CdXHg1-xTeを形
成するようになつている。 水銀蒸気は容器内で基板に隣接する水銀浴によ
つて供給してもよい。 容器のヒータは、容器及び水銀浴の両方を加熱
するために、容器の周囲に巻いた電気抵抗ヒータ
ーでもよい。 前記基板は、カーボンサセプター
(carbonsusceptor)上に装備し、容器の一部に
巻いたRFコイルで加熱してもよい。代わりに、
抵抗ヒーターは容器の内側で用いられてもよい。
又、赤外線ヒーターによつて基板表面を照らして
もよい。 Cd及びTeの化合物は、Cd及びTeの適当な化
合物を含有する2つのバブラーを介して高純度の
水素を通すことによつて供給され得る。 添附のフローチヤートを参照しながら以下に本
発明を例示的に説明する。 図に示したように、高純度水素は水素マニホル
ド1に供給される。このマニホルドは5個のマス
−フロー コントローラ2,3,4,5、及び2
3へ水素を供給する。マス−フロー コントロー
ラ2は、バイパス14を介して燃焼室31に水素
を供給する。この燃焼室31では排気蒸気を水素
炎で燃焼する。マス−フロー コントラーラ3及
び4は、アルキル化物バブラー6及び7へ水素を
供給する。このアルキル化物バブラー6及び7
は、ジメチルカドミウムの如きアルキルカドミウ
ム及びジエチルテルルの如きアルキルテルルを
夫々含有している。コントローラ3及び4からの
水素流は、バルブ8及び9を介してバイパス14
に又はバルブ10,11及び12,13を介して
進路が変えられる。これによつてアルキル化物の
流れのオン及びオフが可能になる。液体アルキル
化物中をバブルする水素は、液体アルキル化物の
雰囲気温度、典型的には25℃で、アルキル化物蒸
気で飽和する。これらのアルキル化物と水素の流
れはミキサー15でマス−フロー コントローラ
5によつて供給される希釈用水素流と更に混合さ
れる。コントローラ3,4及び5を介した流れの
制御により、混合流中のアルキルカドミウム及び
アルキルテルルの濃度は広い範囲に亘つて独立に
値を決定できる。 アルキル化物と水素の混合物は、反応容器16
内に導入される。反応容器16は電気抵抗炉17
及びR.F.誘導コイル18によつて加熱される。こ
の反応容器内に、水銀浴19及びCMT層でコー
トされるべき基板20を担持しているカーボンサ
セプター21がある。この炉17により水銀リザ
ーバー19から基板20までの反応容器壁の温度
が、水銀リザーバー温度又はそれ以上に保たれて
いる。この水銀リザーバーは反応容器壁24を介
して熱伝導により加熱されている。RF誘導コイ
ル18はカーボンサセプター21内に連結してお
り、これにより基板を反応容器壁24の温度より
高い温度に加熱して、アルキルカドミウム及びア
ルキルテルルが熱分解し基板20の表面上にカド
ミウム及びテルルが堆積するようになつている。
水銀リザーバー19の温度は、成長界面で水銀の
平衡分圧が保たれるように決定される。反応容器
壁24が熱いため、蒸気流中の水銀分圧が基板2
0で水銀リザーバー19上と同じになつている。 CdTe基板上のCMT層の成長に対する典型的
条件は以下の通りである: −アルキル化物バブラー温度;25℃、 容器壁及び水銀浴温度;220〜320℃(例えば
約300℃)、 基板温度;400〜430℃(例えば約410℃)、 −コントローラ5を介する希釈用水素流量;約
500ml/分、 アルキルCdバブラーを介する流量;約2〜200
ml/分(例えば40ml/分) アルキルTeバブラーを介する流量;約500〜
1100ml/分(例えば1000ml/分)。 容器16の壁は充分熱いのでHgの凝縮が妨げ
られアルキル化物の重大な分解もない。一方基板
20の温度は、基板20の表面でアルキル化物が
分解するのに充分である。基板はわずかに例えば
4°傾いていてもよく、この際基板に沿つてより均
一な成長が起こる。 一例として、気流に対して4°傾けたCdTe上に
〔100〕配向から2°ずれた、Cd0.2Hg0.8Te層を成長
させた。このときの条件は以下の通りであつた: −アルキル化物バブラー温度;25℃、 Hg温度;290℃、 基板温度;410℃、 希釈用H2流量;400ml/分、 アルキルCd流量;50ml/分、 アルキルTe流量;950ml/分。 容器16の一端にある冷却水ジヤケツト22は
未反応水銀を凝縮して除き、反応容器及びプレー
トシールの過熱を防止する。この後排気蒸気流は
バイパス14の水素流と混合され安全のため燃焼
室31で燃焼される。 真空ポンプ30は、容器16の初期洗浄のため
のコールド−トラツプ29を介して容器16に接
続される。 基板上に成長したCMT層は、1つ又はそれ以
外のドーパントを含んでもよい。このようなドー
パントはマニホルドからマス−フロー コントロ
ーラ23を介してドーパントのアルキル化物を含
有するバブラー25に水素を通すことで導入され
る。他方、水素中ドーパントの揮発性水素化物を
択一的に使用してもよい。このバブラーからアル
キル化物はミキサー15を通り、それから容器1
6へ導入される。バブル26,27及び28は、
水素及びアルキル化物の流量を制御する。 ドーパント及びそのアルキル化物の例は次のよ
うなものである: −Al、Ga、As及びP並びにこれらの夫々対応す
るアルキル化物、(CH3)3Al、(CH3)3Ga、
(CH3)3As及び(CH3)3P0 ドーパント及びその水素化物の例は次のような
ものである: −Si、Ge、As及びP並びにこれらの夫々対応す
る水素化物、SiH4、GeH4、AsH3及びPH3。 水素化物例えばSiH4は、ガスシリンダーから
直接供給されてもよい。 カドミウム化合物及びテルル化合物は、改良法
においては、容器16内に一緒に又は独立して直
接供給して基板20の上方で混合してもよい。こ
の際、熱的に絶縁されたチユーブを介して供給さ
れる。 上記の方法及び装置を用いて、赤外線検出器が
製作され得る。このような検出器は、CMT層表
面に酸化物又はCdTeの不動態層を有するCdTe
基板上のCMT層でもよい。この検出器は、表面
上各々の端に電極を有する細片の形状にあつても
よい。これは、英国特許第1488258号明細書に記
載されている。このような検出器は、光伝導性
で、その表面に亘つて走査される熱的シーン
(thermal scene)のイメージを有している。 他の型のIR検出器は、例えばp−n接合例え
ば2種の異なるドープ、p及びnドープの間の接
合を使用する。この際、CMT層は光電検出器
(photo−voltaic detector)を形成する、p−n
接合を横切つて電極に電圧をかけて、電流変化を
測定して検出器に吸収される赤外線光子を測定す
る。このような検出器は、システムを走査するこ
となく、熱的シーンを結像し得るIR検出器の大
きいアレイ(array)に形成されて、いわゆるき
わ立つた(staring)アレイ−システムを形成し
てもよい。 物質CdXHg1-XSe及びCdXHg1-XSは、以上述べ
たのと類似の方法で成長させ得る。
添附の図は、本発明方法のフローチヤートであ
る。 1……水素マニホルド、2,3,4,5及び2
3……マス−フロー コントローラ、6……アル
キルカドミウムバブラー、7……アルキルテルル
バブラー、15……ミキサー、16……反応容
器、17……電気抵抗炉、18……R.F.誘導コイ
ル、19……水銀リザーバー、20……基板、2
1……カーボンサセプター、25……ドーパント
アルキル化物バブラー、31……燃焼室。
る。 1……水素マニホルド、2,3,4,5及び2
3……マス−フロー コントローラ、6……アル
キルカドミウムバブラー、7……アルキルテルル
バブラー、15……ミキサー、16……反応容
器、17……電気抵抗炉、18……R.F.誘導コイ
ル、19……水銀リザーバー、20……基板、2
1……カーボンサセプター、25……ドーパント
アルキル化物バブラー、31……燃焼室。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 三元合金CdXHg1-XTeの層を基板上に成長さ
せる方法であつて、以下の段階: −容器内に所要の温度及び圧力で水銀蒸気雰囲気
を提供する(水銀蒸気圧は成長層の分解圧より
も大きく保つ)段階; −容器内に装備された基板の温度を制御する段
階; −容器壁の温度を基板温度から独立的に且つ基板
温度より低温に制御する段階; −容器内及び基板上に揮発性アルキルカドミウム
を供給する段階; −容器内及び基板上に揮発性アルキルテルルを供
給する段階;及び −xの値をコントロールするため容器に供給する
アルキルカドミウム及びアルキルテルルの量を
制御する段階; を含んでおり、 これにより、アルキルカドミウム及びアルキル
テルルが基板領域で分解し且つカドミウム及びテ
ルルが基板上で水銀と結合してCdXHg1-XTeの層
が形成され、前記層のカドミウム組成はカドミウ
ムの供給により制御され前記層の含有陽イオンの
全組成はテルル化合物の供給により制御されるこ
とを特徴とする前記方法。 2 アルキルカドミウムが、ジメチルカドミウ
ム、ジエチルカドミウム及びジプロピルカドミウ
ムから成るグループから選択されることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3 アルキルテルルが、ジエチルテルル、ジメチ
ルテルル及びジプロピルテルル、ジブチルテルル
又は同等の水素置換アルキルテルルから成るグル
ープから選択されることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の方法。 4 基板が温度400〜430℃の範囲に維持され、容
器壁が温度220〜320℃の範囲に維持されることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 5 三元合金CdXHg1-XTeの層を基板上に成長さ
せる方法であつて、以下の段階: −容器内に所要の温度及び圧力で水銀蒸気雰囲気
を提供する(水銀蒸気圧は成長層の分解圧より
も大きく保つ)段階; −容器内に装備された基板の温度を制御する段
階; −容器壁の温度を基板温度から独立的に且つ基板
温度より低温に制御する段階; −容器内及び基板上に揮発性アルキルカドミウム
を供給する段階; −容器内及び基板上に揮発性アルキルテルルを供
給する段階; −xの値をコントロールするため容器に供給する
アルキルカドミウム及びアルキルテルルの量を
制御する段階;及び −容器内及び基板上に揮発性ドーパントを供給す
る段階; を含んでおり、 これにより、アルキルカドミウム及びアルキル
テルル及び揮発性ドーパントが基板領域で分解し
且つカドミウム及びテルルが基板上で水銀と結合
してCdXHg1-XTeの層が形成され、前記層のカド
ミウム組成はカドミウムの供給により制御され前
記層の含有陽イオンの全組成はテルル化合物の供
給により制御されることを特徴とする前記方法。 6 前記揮発性ドーパントが(CH3)3Al、
(CH3)3Ga、(CH3)3As及び(CH3)3Pから成るア
ルキル化物グループ又はSiH4、GeH4、AsH3及
びPH3から成る水素化物グループから選択される
ことを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の
方法。 7 基板を収容する容器と、容器を加熱するため
の加熱手段と、基板温度を容器壁温度より高温に
独立制御するための基板ヒーターと、容器内に水
銀蒸気を供給するための手段と、容器内にアルキ
ルカドミウムとアルキルテルル又は水素置換アル
キルテルルとの双方を独立的に供給するための手
段とを含み、 これにより、アルキルカドミウム及びアルキル
テルルが水銀雰囲気中で分解し基板表面上に化合
物CdXHg1-XTeが形成されることを特徴とする、
基板上にCdXHg1-XTeの層を成長させるための装
置。 8 水銀蒸気が容器内の基板に隣接する水銀浴に
よつて供給されることを特徴とする特許請求の範
囲第7項に記載の装置。 9 容器を加熱するための手段が電気抵抗ヒータ
ーであることを特徴とする特許請求の範囲第7項
に記載の装置。 10 基板ヒーターが、基板を担持し且つ容器の
一部に巻かれた誘導ヒーターコイルと協同するサ
セプターであることを特徴とする特許請求の範囲
第7項に記載の装置。 11 アルキルカドミウムを供給するための手段
がアルキルカドミウムを収容したバブラーを含
み、該バブラーを介して水素が通過して前記アル
キル化物を容器内に輸送することを特徴とする特
許請求の範囲第7項に記載の装置。 12 アルキルテルルを供給するための手段がア
ルキルテルルを収容したバブラーを含み、該バブ
ラーを介して水素が通過して前記アルキル化物を
容器内に輸送することを特徴とする特許請求の範
囲第7項に記載の装置。 13 前記アルキル化物バブラーとは独立に水素
を容器に供給することを可能にするための手段を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第11項に
記載の装置。
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