JPH0478144A - 化合物半導体結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体結晶の製造方法Info
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- JPH0478144A JPH0478144A JP19247690A JP19247690A JPH0478144A JP H0478144 A JPH0478144 A JP H0478144A JP 19247690 A JP19247690 A JP 19247690A JP 19247690 A JP19247690 A JP 19247690A JP H0478144 A JPH0478144 A JP H0478144A
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- cdte
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
化合物半導体結晶の製造方法に関し、
シリコンやガリウム砒素等の半導体基板上にカドミウム
を含む化合物半導体結晶が表面に凹凸を生じず、結晶品
質の良好な結晶として気相成長する方法を目的とし、 ＜１００＞軸に垂直な方向の（１００）面の面方位を有
する結晶面を（１１１）面方向に所定の角度傾けた結晶
面を有する半導体結晶を基板として用い、該基板上に前
記カドミウムを含む化合物半導体結晶を気相成長するこ
とで構成する。
を含む化合物半導体結晶が表面に凹凸を生じず、結晶品
質の良好な結晶として気相成長する方法を目的とし、 ＜１００＞軸に垂直な方向の（１００）面の面方位を有
する結晶面を（１１１）面方向に所定の角度傾けた結晶
面を有する半導体結晶を基板として用い、該基板上に前
記カドミウムを含む化合物半導体結晶を気相成長するこ
とで構成する。
本発明は化合物半導体結晶の製造方法に係り、特にシリ
コン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の半導体基
板上にカドミウム（Ｃｄ）を含む化合物半導体結晶を気
相成長する方法に関する。
コン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の半導体基
板上にカドミウム（Ｃｄ）を含む化合物半導体結晶を気
相成長する方法に関する。
赤外線検知素子の形成材料として水銀・カドミウム・テ
ルルの化合物半導体結晶が用いられており、この結晶を
気相エピタキシャル成長するための基板としてカドミウ
ム・テルル（ＣｄＴｅ）、或いはカドミウム・亜鉛・テ
ルル（ＣｄＺｎＴｅ）等の化合物半導体結晶が用いられ
ている。
ルルの化合物半導体結晶が用いられており、この結晶を
気相エピタキシャル成長するための基板としてカドミウ
ム・テルル（ＣｄＴｅ）、或いはカドミウム・亜鉛・テ
ルル（ＣｄＺｎＴｅ）等の化合物半導体結晶が用いられ
ている。
ところで上記ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等の結晶は大面積
の単結晶が得難いために、既に大型の単結晶が得られて
いるＳｉやＧａＡｓを結晶成長用基板として用い、その
上にＣｄＺａＴｅやＣｄＴｅ結晶を分子線エビタキシャ
ル成長方法、ホットウォールエピタキシャル成長方法、
有機金属気相成長方法（ＭＯＣＶＤ方法）等を用いて成
長する方法が注目されている。
の単結晶が得難いために、既に大型の単結晶が得られて
いるＳｉやＧａＡｓを結晶成長用基板として用い、その
上にＣｄＺａＴｅやＣｄＴｅ結晶を分子線エビタキシャ
ル成長方法、ホットウォールエピタキシャル成長方法、
有機金属気相成長方法（ＭＯＣＶＤ方法）等を用いて成
長する方法が注目されている。
このようなＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの結晶は、本出願人
が以前に特願平１−１１８３５２号に於いて出願したよ
うに（１００）面を結晶成長面とするＧａＡｓ基板上に
結晶成長面が（１１１）面のＣｄＴｅ、或いはＣｄＺｎ
Ｔｅ結晶を気相成長することができる。
が以前に特願平１−１１８３５２号に於いて出願したよ
うに（１００）面を結晶成長面とするＧａＡｓ基板上に
結晶成長面が（１１１）面のＣｄＴｅ、或いはＣｄＺｎ
Ｔｅ結晶を気相成長することができる。
上記したように（１００）面を結晶成長面としたＧａＡ
ｓ基板、或いはＳｉ基板上に（１１１）面を結晶成長面
としたＣｄＴｅ、或いはＣｄＺｎＴｅ結晶を気相成長し
た場合は、（１００）面を結晶成長面とするＳｉ、また
はＧａＡｓ基板上に同一結晶軸の（１００）面の結晶成
長面を有するＣｄＴｅ、或いはＣｄＺｎＴｅ結晶を成長
した場合に比較して表面の凹凸や、Ｘ線回折で結晶検査
を行った際の半値幅の値が小さくなり、結晶品質の良好
な結晶が得られる。
ｓ基板、或いはＳｉ基板上に（１１１）面を結晶成長面
としたＣｄＴｅ、或いはＣｄＺｎＴｅ結晶を気相成長し
た場合は、（１００）面を結晶成長面とするＳｉ、また
はＧａＡｓ基板上に同一結晶軸の（１００）面の結晶成
長面を有するＣｄＴｅ、或いはＣｄＺｎＴｅ結晶を成長
した場合に比較して表面の凹凸や、Ｘ線回折で結晶検査
を行った際の半値幅の値が小さくなり、結晶品質の良好
な結晶が得られる。
［発明が解決しようとする課題］
然し、ホットウォールエピタキシャル成長方法を用いて
、同一の結晶成長条件で（１００）面を結晶成長面とす
るＧａＡｓ基板上に（１１１）面を結晶成長面とするＣ
ｄＴｅ結晶をエピタキシャル成長した場合でも、このＣ
ｄＴｅ結晶をＸ線回折した場合、このＸ線回折の半値幅
の値が安定した良好な結晶は得られず、結晶品質の高い
ＣｄＴｅ結晶は得られ難い。
、同一の結晶成長条件で（１００）面を結晶成長面とす
るＧａＡｓ基板上に（１１１）面を結晶成長面とするＣ
ｄＴｅ結晶をエピタキシャル成長した場合でも、このＣ
ｄＴｅ結晶をＸ線回折した場合、このＸ線回折の半値幅
の値が安定した良好な結晶は得られず、結晶品質の高い
ＣｄＴｅ結晶は得られ難い。
本発明者等はこの理由に付いて種々検討した。
第３図に基板となるＧａＡｓ結晶と、その上にエピタキ
シャル成長するＣｄＴｅ結晶との原子配列の関係図を示
す。
シャル成長するＣｄＴｅ結晶との原子配列の関係図を示
す。
図はＧａＡｓ基板の（１００）面上に（１１１）面のＣ
ｄＴｅ結晶を成長した場合の上記ＧａＡｓ基板とＣｄＴ
ｅ結晶との境界面に沿って切断した平面図で、図の白丸
はＧａ原子、黒丸はＴｅ原子を示す。境界面に於いては
Ａｓ原子は蒸発するために現れ難＜、Ｃｄ原子も現れ難
いのでＧａ原子とＴｅ原子のみを表している。
ｄＴｅ結晶を成長した場合の上記ＧａＡｓ基板とＣｄＴ
ｅ結晶との境界面に沿って切断した平面図で、図の白丸
はＧａ原子、黒丸はＴｅ原子を示す。境界面に於いては
Ａｓ原子は蒸発するために現れ難＜、Ｃｄ原子も現れ難
いのでＧａ原子とＴｅ原子のみを表している。
第３図の矢印Ａに示すように、ＧａＡｓ基板のく０１１
〉方向とＣｄＴｅ結晶の＜０１１＞方向は同一方向と成
ることを示し、矢印Ｂに示すようにＧａＡｓｇ板の＜０
１１＞方向とＣｄＴｅ結晶の＜２１１＞方向とは、同一
方向と成ることを示し、前記矢印六方向と直角の方向を
示す。
〉方向とＣｄＴｅ結晶の＜０１１＞方向は同一方向と成
ることを示し、矢印Ｂに示すようにＧａＡｓｇ板の＜０
１１＞方向とＣｄＴｅ結晶の＜２１１＞方向とは、同一
方向と成ることを示し、前記矢印六方向と直角の方向を
示す。
このＧａＡｓ基板の（１００）面上に成長した（１１１
）面のＣｄＴｅ結晶は、上記ＧａＡｓ基板の（１００）
面内で９０度何回転ると、９０度何回転た軸を対称とし
て同一の結晶構造の（１１１）面を結晶成長面とするＣ
ｄＴｅ結晶が双晶として形成され易い。
）面のＣｄＴｅ結晶は、上記ＧａＡｓ基板の（１００）
面内で９０度何回転ると、９０度何回転た軸を対称とし
て同一の結晶構造の（１１１）面を結晶成長面とするＣ
ｄＴｅ結晶が双晶として形成され易い。
このＧａＡｓ基板の（１００）面内で９０度何回転、（
１１１）面を結晶成長面とするＣｄＴｅ結晶は、９０度
何回転ない場合の（１，１１）面を結晶成長面とするＣ
ｄＴｅ結晶とは双晶の関係にあり、この二種類の（１１
１）面のＣｄＴｅ結晶が（１００）面のＧａＡｓ基板上
に混在して成長すると、ＧａＡｓ基板上に形成されるＣ
ｄＴｅ結晶は、Ｘ線回折の半値幅の値の大きい結晶品質
の悪い結晶となる問題がある。
１１１）面を結晶成長面とするＣｄＴｅ結晶は、９０度
何回転ない場合の（１，１１）面を結晶成長面とするＣ
ｄＴｅ結晶とは双晶の関係にあり、この二種類の（１１
１）面のＣｄＴｅ結晶が（１００）面のＧａＡｓ基板上
に混在して成長すると、ＧａＡｓ基板上に形成されるＣ
ｄＴｅ結晶は、Ｘ線回折の半値幅の値の大きい結晶品質
の悪い結晶となる問題がある。
本発明は上記した問題点を解決し、上記ＧａＡｓ基板を
（１００）面内で９０度何回転た場合、ＧａＡｓ基板上
に（１１１）面を結晶成長面とする双晶のＣｄＴｅ結晶
が形成されないようにして高品質のＣｄＴｅ結晶を得る
方法の提供を目的とする。
（１００）面内で９０度何回転た場合、ＧａＡｓ基板上
に（１１１）面を結晶成長面とする双晶のＣｄＴｅ結晶
が形成されないようにして高品質のＣｄＴｅ結晶を得る
方法の提供を目的とする。
上記目的を達成する本発明の化合物半導体結晶の製造方
法は、半導体結晶にカドミウム（Ｃｄ）を含む化合物半
導体結晶を気相成長する場合に於いて、 ＜１ｏ６＞軸に垂直な方向の（１００）面の面方位を有
する結晶面を（１１１）面方向に所定の角度傾けた結晶
面を有する半導体結晶を基板として用い、該基板上に前
記カドミウムを含む化合物半導体結晶を気相成長する。
法は、半導体結晶にカドミウム（Ｃｄ）を含む化合物半
導体結晶を気相成長する場合に於いて、 ＜１ｏ６＞軸に垂直な方向の（１００）面の面方位を有
する結晶面を（１１１）面方向に所定の角度傾けた結晶
面を有する半導体結晶を基板として用い、該基板上に前
記カドミウムを含む化合物半導体結晶を気相成長する。
第１図（ａ）および第１図（ｂ）はＧａＡｓ結晶の面方
位の説明図で有る。
位の説明図で有る。
特に第１図（ａ）はＧａＡｓ結晶の面方位を示す立体的
なモデルで、第１図（ロ）は平面的なモデルである。
なモデルで、第１図（ロ）は平面的なモデルである。
第３図の矢印Ａに示すように、＜ＯＩ Ｔ＞方向に垂直
なＣｄＴｅの結晶の格子間隔と＜０１１＞方向に垂直な
ＧａＡｓの結晶の格子間隔とでは、格子不整は１４％と
大きいが、矢印Ｂに示すように〈２１１〉方向のＣｄＴ
ｅの結晶の格子間隔と＜０１１＞方向のＧａＡｓの結晶
の格子間隔との間に於ける格子不整は０．４％と低い。
なＣｄＴｅの結晶の格子間隔と＜０１１＞方向に垂直な
ＧａＡｓの結晶の格子間隔とでは、格子不整は１４％と
大きいが、矢印Ｂに示すように〈２１１〉方向のＣｄＴ
ｅの結晶の格子間隔と＜０１１＞方向のＧａＡｓの結晶
の格子間隔との間に於ける格子不整は０．４％と低い。
格子不整の小さい方向で原子が付着し易い。
また基板にオフ角を付けると、オフ角を付けた方向に結
晶が成長し易い。
晶が成長し易い。
そのため、第１図（ａ）に示すように、（１００）Ｇａ
Ａｓ面で矢印Ｃに示す＜Ｏｌｌ＞方向を基準位置とし、
該基板を面内で回転しその回転角αを１８０度とした方
向にオフ角を付すと、オフ角を設けたＧａＡｓの＜０１
１＞方向と、ＣｄＴｅの＜２１１＞方向が平行関係に成
り、この方向に沿ってＣｄＴｅ結晶が成長する。
Ａｓ面で矢印Ｃに示す＜Ｏｌｌ＞方向を基準位置とし、
該基板を面内で回転しその回転角αを１８０度とした方
向にオフ角を付すと、オフ角を設けたＧａＡｓの＜０１
１＞方向と、ＣｄＴｅの＜２１１＞方向が平行関係に成
り、この方向に沿ってＣｄＴｅ結晶が成長する。
このオフ角は例えば第２図に示すように（１００）面３
よりオフ角θだけ傾けて基板を切断した場合、基板の切
断面４は（１００）面に対して６度オフ角を付けられて
いると称する。そして線分５は基板面内でオフ角を付け
る方向を示している。
よりオフ角θだけ傾けて基板を切断した場合、基板の切
断面４は（１００）面に対して６度オフ角を付けられて
いると称する。そして線分５は基板面内でオフ角を付け
る方向を示している。
αは基板の基準位置よりオフ角を付ける方向、つまり回
転角を示しており、この第２図の場合、αは１８０度で
ある。
転角を示しており、この第２図の場合、αは１８０度で
ある。
第１図（ａ）および第１図０））に示すように、上記し
たＧａＡｓの（１００）の結晶面３内には結晶構造的に
は＜０１１＞方向と等価な方向がある。ＧａＡｓの＜０
１１＞方向とＣｄＴｅの＜２ｒＴ＞方向が平行であるが
、例えばＧａＡｓの＜Ｏａｔ＞方向にも同等の関係のあ
るＣｄＴｅの方向が存在する。
たＧａＡｓの（１００）の結晶面３内には結晶構造的に
は＜０１１＞方向と等価な方向がある。ＧａＡｓの＜０
１１＞方向とＣｄＴｅの＜２ｒＴ＞方向が平行であるが
、例えばＧａＡｓの＜Ｏａｔ＞方向にも同等の関係のあ
るＣｄＴｅの方向が存在する。
この＜ｏｒｘ＞方向のＧａＡｓ基板上には、オフ角は付
されていない。そのため、成長速度が遅いので９０度回
転したＣｄＴｅ結晶は付着しない。従って〈ｏｉ’Ｔ＞
方向を基準方向０として回転角αを１８０度とすること
で、（１００） ＧａＡｓ基板上に互いに９０度の回転
軸を対称として相互に双晶となる（１１１）のＣｄＴｅ
結晶の成長を阻止することができる。
されていない。そのため、成長速度が遅いので９０度回
転したＣｄＴｅ結晶は付着しない。従って〈ｏｉ’Ｔ＞
方向を基準方向０として回転角αを１８０度とすること
で、（１００） ＧａＡｓ基板上に互いに９０度の回転
軸を対称として相互に双晶となる（１１１）のＣｄＴｅ
結晶の成長を阻止することができる。
上記した事はαは１８０度、つまり＜０１１＞方向にオ
フ角を付けた場合のみを説明した。然し、（１００）
ＧａＡｓ面内には、結晶構造的には〈０１１〉方向と等
価な方向が存在する。つまり〈０１丁〉、＜ｏＴｌ＞、
＜ｏＩＴ＞の方向がある。
フ角を付けた場合のみを説明した。然し、（１００）
ＧａＡｓ面内には、結晶構造的には〈０１１〉方向と等
価な方向が存在する。つまり〈０１丁〉、＜ｏＴｌ＞、
＜ｏＩＴ＞の方向がある。
このいずれの方向にオフ角を設けても、結晶構造的には
全く等価である。従って上記四つの方向＜０１１＞、く
０ｒＴ〉、＜Ｏａｔ＞、＜ｏｔＴ〉の方向の何れかにオ
フ角を設けても良い。
全く等価である。従って上記四つの方向＜０１１＞、く
０ｒＴ〉、＜Ｏａｔ＞、＜ｏｔＴ〉の方向の何れかにオ
フ角を設けても良い。
この四つの方向を総称して（１００）面方向とした。
以下、図面を用いて本発明の一実施例に付き詳細に説明
する。
する。
本発明の方法はホットウォールエピタキシャル成長装置
を用いて実施した。
を用いて実施した。
図示するように容器３１の内部に（１００）面の結晶面
を（１１１）面方向に２度傾けたオフ角を設けたＧａＡ
ｓ基板３２を、ソース坩堝３３上より所定の間隔を隔て
た位置に設置し、該容器３１内を１０− ’ ｔ。
を（１１１）面方向に２度傾けたオフ角を設けたＧａＡ
ｓ基板３２を、ソース坩堝３３上より所定の間隔を隔て
た位置に設置し、該容器３１内を１０− ’ ｔ。
ｒｒ程度の高真空に排気した後、該基板を６００°Ｃの
温度のヒータ３４で約０．５時間加熱して熱クリーニン
グを行う。
温度のヒータ３４で約０．５時間加熱して熱クリーニン
グを行う。
次いで基板設置台３５を回転して該基板をソース坩堝３
３上に設置し、基板の温度を３５０°Ｃに降下させて、
ソース坩堝の温度を５３０°Ｃとし該ソース坩堝内のＣ
ｄＴｅのソースを蒸発させる。そしてこのソースの蒸発
成分を基板上に付着し、１μ一７１時間の成長速度で基
板上にＣｄＴｅ結晶を成長し、そのＣｄＴｅ結晶をＸ線
回折装置で測定したところ、Ｘ線の半値幅が１３０秒の
（１１１）面を有するＣｄＴｅ結晶が得られた。
３上に設置し、基板の温度を３５０°Ｃに降下させて、
ソース坩堝の温度を５３０°Ｃとし該ソース坩堝内のＣ
ｄＴｅのソースを蒸発させる。そしてこのソースの蒸発
成分を基板上に付着し、１μ一７１時間の成長速度で基
板上にＣｄＴｅ結晶を成長し、そのＣｄＴｅ結晶をＸ線
回折装置で測定したところ、Ｘ線の半値幅が１３０秒の
（１１１）面を有するＣｄＴｅ結晶が得られた。
以上述べたように本発明によれば（１００）のＧａＡｓ
結晶基板上に互いに９０度結晶軸を回転した（１１１）
面の双晶が形成されないので、高品質の（１１１）面の
ＣｄＴｅ結晶が得られる。
結晶基板上に互いに９０度結晶軸を回転した（１１１）
面の双晶が形成されないので、高品質の（１１１）面の
ＣｄＴｅ結晶が得られる。
また本実施例ではＧａＡｓを基板として用いたが、Ｇａ
Ａｓ基板の代わりにＳｉ基板を用いても良い。
Ａｓ基板の代わりにＳｉ基板を用いても良い。
また基板上にＣｄＴｅ結晶を気相成長する代わりにカド
ミウム・亜鉛・テルル（ＣｄＺｎＴｅ）を気相成長して
も良い。
ミウム・亜鉛・テルル（ＣｄＺｎＴｅ）を気相成長して
も良い。
基板設置台を示す。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、ＧａＡ
ｓ基板上に双晶を発生しない状態でＣｄＴｅ結晶がエピ
タキシャル成長するので、高品質な化合物半導体結晶が
得られる効果がある。
ｓ基板上に双晶を発生しない状態でＣｄＴｅ結晶がエピ
タキシャル成長するので、高品質な化合物半導体結晶が
得られる効果がある。
第１図（ａ）および（ｂ）はＧａＡｓ結晶の面方位の説
明図、第２図はオフ角の説明図、 第３図はＧａＡｓ結晶とＣｄＴｅ結晶の原子配列の説明
図、 第４図は本発明の方法を実施する装置の模式図である。 図において、 １．２は結晶面、３は（１００）面、４は切断面、５は
オフ角を付ける方向を示す線分、３１は容器、３２はＧ
ａＡｓ基板、３３はソース坩堝、３４はヒータ、３５は
オフＩｉｌ＾跣ｇｑ犯 第２鴫 （：ｘａＡＳ ＄１！ ｎ市１方イｔＬＪＩ’Ｍｍ＠Ｉ
ＩＩ ＧｃＬＡｓＨ晶ｔｃｄＴｅｆｎ品、ｎ［ｆ列、ｐ、ｆｔ
明ｒ第３図
明図、第２図はオフ角の説明図、 第３図はＧａＡｓ結晶とＣｄＴｅ結晶の原子配列の説明
図、 第４図は本発明の方法を実施する装置の模式図である。 図において、 １．２は結晶面、３は（１００）面、４は切断面、５は
オフ角を付ける方向を示す線分、３１は容器、３２はＧ
ａＡｓ基板、３３はソース坩堝、３４はヒータ、３５は
オフＩｉｌ＾跣ｇｑ犯 第２鴫 （：ｘａＡＳ ＄１！ ｎ市１方イｔＬＪＩ’Ｍｍ＠Ｉ
ＩＩ ＧｃＬＡｓＨ晶ｔｃｄＴｅｆｎ品、ｎ［ｆ列、ｐ、ｆｔ
明ｒ第３図
Claims (1)
- ＜１００＞軸に垂直な方向の（１００）面の面方位を有
する半導体結晶の結晶面（３）を（１１１）面方向に所
定の角度傾け、該所定の角度傾けた結晶面を有する半導
体結晶の基板（３２）上に、カドミウムを含む化合物半
導体結晶を気相成長することを特徴とする化合物半導体
結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19247690A JPH0478144A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19247690A JPH0478144A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478144A true JPH0478144A (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=16291927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19247690A Pending JPH0478144A (ja) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0478144A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5945690A (en) * | 1993-11-09 | 1999-08-31 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device |
-
1990
- 1990-07-19 JP JP19247690A patent/JPH0478144A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5945690A (en) * | 1993-11-09 | 1999-08-31 | Fujitsu Limited | Compound semiconductor device |
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