JPH0697180A - 化合物半導体基板の熱処理方法 - Google Patents
化合物半導体基板の熱処理方法Info
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- JPH0697180A JPH0697180A JP24470392A JP24470392A JPH0697180A JP H0697180 A JPH0697180 A JP H0697180A JP 24470392 A JP24470392 A JP 24470392A JP 24470392 A JP24470392 A JP 24470392A JP H0697180 A JPH0697180 A JP H0697180A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 化合物半導体、Hg1-x Cdx Te基板の熱処理に
関し、p 型のキャリア濃度が所定の値に制御して得られ
るような熱処理方法を目的とする。 【構成】 水銀１を収容する液溜２と、熱処理すべき化
合物半導体基板３を設置する基板設置治具４とを所定の
距離を隔てて収容した熱処理容器５を加熱し、前記水銀
１のガスを前記化合物半導体基板３に導入して、前記化
合物半導体基板３のキャリア濃度を制御する熱処理方法
に於いて、前記基板３を加熱する加熱領域の温度と、前
記水銀１を加熱する加熱領域の温度が異なる加熱炉内
で、前記熱処理容器５を加熱することで構成する。
関し、p 型のキャリア濃度が所定の値に制御して得られ
るような熱処理方法を目的とする。 【構成】 水銀１を収容する液溜２と、熱処理すべき化
合物半導体基板３を設置する基板設置治具４とを所定の
距離を隔てて収容した熱処理容器５を加熱し、前記水銀
１のガスを前記化合物半導体基板３に導入して、前記化
合物半導体基板３のキャリア濃度を制御する熱処理方法
に於いて、前記基板３を加熱する加熱領域の温度と、前
記水銀１を加熱する加熱領域の温度が異なる加熱炉内
で、前記熱処理容器５を加熱することで構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水銀・カドミウム・テル
ル（Hg1-x Cdx Te）のような水銀を含む化合物半導体基
板の熱処理方法に関する。
ル（Hg1-x Cdx Te）のような水銀を含む化合物半導体基
板の熱処理方法に関する。
【０００２】赤外線検知素子形成材料として、エネルギ
ーギャップの狭い水銀・カドミウム・テルル（Hg1-x Cd
x Te）のような水銀を含む化合物半導体基板が用いられ
ており、ｐｎ接合を形成してフォトダイオードのような
赤外線検知素子を形成するには、ｐ型のHg1-x Cdx Te基
板が必要とされている。
ーギャップの狭い水銀・カドミウム・テルル（Hg1-x Cd
x Te）のような水銀を含む化合物半導体基板が用いられ
ており、ｐｎ接合を形成してフォトダイオードのような
赤外線検知素子を形成するには、ｐ型のHg1-x Cdx Te基
板が必要とされている。
【０００３】このようなｐ型のHg1-x Cdx Te基板を形成
するには、上記Hg1-x Cdx Te基板を水銀雰囲気内で熱処
理すると、この熱処理によってHg1-x Cdx Te基板より水
銀が蒸発して抜け出して水銀空孔が形成され、この水銀
空孔がｐ型のキャリアと成るのを利用してｐ型のHg1-x
Cdx Te基板を得ている。
するには、上記Hg1-x Cdx Te基板を水銀雰囲気内で熱処
理すると、この熱処理によってHg1-x Cdx Te基板より水
銀が蒸発して抜け出して水銀空孔が形成され、この水銀
空孔がｐ型のキャリアと成るのを利用してｐ型のHg1-x
Cdx Te基板を得ている。
【０００４】
【従来の技術】従来、このようなｐ型のHg1-x Cdx Te基
板を得るための熱処理方法として図7(a)に示すように、
水銀１を収容する液溜２と、熱処理すべきHg1-x Cdx Te
基板３を設置する石英製の基板設置治具４を所定の距離
を隔てた状態で、石英よりなる熱処理容器５内に封入す
る。
板を得るための熱処理方法として図7(a)に示すように、
水銀１を収容する液溜２と、熱処理すべきHg1-x Cdx Te
基板３を設置する石英製の基板設置治具４を所定の距離
を隔てた状態で、石英よりなる熱処理容器５内に封入す
る。
【０００５】そしてこの熱処理容器５を450 ℃程度の均
一な温度に加熱された加熱炉（図示せず）内に設置し、
所定時間加熱して前記水銀１が蒸発した雰囲気内で、前
記基板３を熱処理後、該熱処理容器５を加熱炉より取り
出して室温迄、放置して急冷する処理を採っていた。
一な温度に加熱された加熱炉（図示せず）内に設置し、
所定時間加熱して前記水銀１が蒸発した雰囲気内で、前
記基板３を熱処理後、該熱処理容器５を加熱炉より取り
出して室温迄、放置して急冷する処理を採っていた。
【０００６】このような熱処理温度とｐ型のHg1-x Cdx
Te基板のキャリア濃度との関係図を図7(b)に示す。図7
(b)の縦軸はｐ型のHg1-x Cdx Te基板のキャリア濃度、
上部の横軸は熱処理温度（℃）、下部の横軸は熱処理温
度〔（1/T(×10-3) 〕を示している。熱処理に用いたHg
1-x Cdx Te基板はｘ＝0.2 のHg1-x Cdx Te基板である。
Te基板のキャリア濃度との関係図を図7(b)に示す。図7
(b)の縦軸はｐ型のHg1-x Cdx Te基板のキャリア濃度、
上部の横軸は熱処理温度（℃）、下部の横軸は熱処理温
度〔（1/T(×10-3) 〕を示している。熱処理に用いたHg
1-x Cdx Te基板はｘ＝0.2 のHg1-x Cdx Te基板である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】然し、上記した従来の
熱処理方法では、(1〜20) ×1016/cm3のp 型のキャリア
濃度を得るためには、上記した図7(b)に示すように、Hg
1-x Cdx Te基板の熱処理温度を430 〜560 ℃に保つ必要
がある。そしてこの熱処理温度よりHg1-x Cdx Te基板を
室温迄急冷すると、冷却に長時間を必要とし、この冷却
過程で水銀の空孔濃度が拡散等の要因で変動し、熱処理
されたHg1-x Cdx Te基板のキャリア濃度が所定の値に制
御できない問題が生じる。
熱処理方法では、(1〜20) ×1016/cm3のp 型のキャリア
濃度を得るためには、上記した図7(b)に示すように、Hg
1-x Cdx Te基板の熱処理温度を430 〜560 ℃に保つ必要
がある。そしてこの熱処理温度よりHg1-x Cdx Te基板を
室温迄急冷すると、冷却に長時間を必要とし、この冷却
過程で水銀の空孔濃度が拡散等の要因で変動し、熱処理
されたHg1-x Cdx Te基板のキャリア濃度が所定の値に制
御できない問題が生じる。
【０００８】またHg1-x Cdx Te基板温度が、熱処理温度
に到達する迄の基板の加熱時に於いて、水銀の蒸気が熱
処理すべきHg1-x Cdx Te基板の表面に到達して該基板の
表面が荒れるような現象が生じる。また熱処理後、Hg
1-x Cdx Te基板を冷却する過程で、やはり水銀蒸気が該
基板の表面に付着して該基板の表面が曇ったり、或いは
荒れる現象が生じる。
に到達する迄の基板の加熱時に於いて、水銀の蒸気が熱
処理すべきHg1-x Cdx Te基板の表面に到達して該基板の
表面が荒れるような現象が生じる。また熱処理後、Hg
1-x Cdx Te基板を冷却する過程で、やはり水銀蒸気が該
基板の表面に付着して該基板の表面が曇ったり、或いは
荒れる現象が生じる。
【０００９】このように表面が荒れたり、曇ったHg1-x
Cdx Te基板はエッチング等の処理を行う必要があり、作
業に手間が掛かって煩雑となる欠点がある。また基板の
熱処理時間は数10時間を必要とする場合があり、この熱
処理時間を出来るだけ短縮した熱処理方法が望まれる。
Cdx Te基板はエッチング等の処理を行う必要があり、作
業に手間が掛かって煩雑となる欠点がある。また基板の
熱処理時間は数10時間を必要とする場合があり、この熱
処理時間を出来るだけ短縮した熱処理方法が望まれる。
【００１０】本発明は上記した問題点を解決し、熱処理
温度より室温迄に冷却する冷却時間を短縮して冷却過程
に於けるキャリア濃度の変動を防止し、また冷却時に基
板表面が荒れないようにした化合物半導体基板の熱処理
方法の提供を目的とする。
温度より室温迄に冷却する冷却時間を短縮して冷却過程
に於けるキャリア濃度の変動を防止し、また冷却時に基
板表面が荒れないようにした化合物半導体基板の熱処理
方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体基
板の熱処理方法は、請求項１に示すように、拡散源を収
容する液溜と、熱処理すべき化合物半導体基板を設置す
る治具とを所定の距離を隔てて収容した熱処理容器を加
熱し、前記拡散源のガスを前記化合物半導体基板に導入
して、前記化合物半導体基板のキャリア濃度を制御する
熱処理方法に於いて、前記基板を加熱する加熱領域の温
度と、前記拡散源を加熱する加熱領域の温度が異なる加
熱炉内で、前記熱処理容器を加熱することを特徴とす
る。
板の熱処理方法は、請求項１に示すように、拡散源を収
容する液溜と、熱処理すべき化合物半導体基板を設置す
る治具とを所定の距離を隔てて収容した熱処理容器を加
熱し、前記拡散源のガスを前記化合物半導体基板に導入
して、前記化合物半導体基板のキャリア濃度を制御する
熱処理方法に於いて、前記基板を加熱する加熱領域の温
度と、前記拡散源を加熱する加熱領域の温度が異なる加
熱炉内で、前記熱処理容器を加熱することを特徴とす
る。
【００１２】また請求項２に示すように、前記熱処理容
器を、基板を加熱する加熱領域の温度と拡散源を加熱す
る加熱領域の温度が等しい第１の加熱炉内で所定時間熱
処理した後、基板を加熱する加熱領域の温度と、拡散源
を加熱する温度が異なり、前記基板を加熱する加熱領域
の温度が第１の加熱炉より低い第２の加熱炉内で所定時
間熱処理することを特徴とする。
器を、基板を加熱する加熱領域の温度と拡散源を加熱す
る加熱領域の温度が等しい第１の加熱炉内で所定時間熱
処理した後、基板を加熱する加熱領域の温度と、拡散源
を加熱する温度が異なり、前記基板を加熱する加熱領域
の温度が第１の加熱炉より低い第２の加熱炉内で所定時
間熱処理することを特徴とする。
【００１３】また請求項３に示すように、前記化合物半
導体基板の設置治具が円筒状部材に前記化合物半導体基
板の厚さより大きい寸法の開口部を有する基板挿入溝を
設けて形成され、前記加熱炉の昇温時と冷却時で該設置
治具を回転して基板裏面側が露出し、前記加熱炉の熱処
理温度時では基板表面が露出するようにしたことを特徴
とする。
導体基板の設置治具が円筒状部材に前記化合物半導体基
板の厚さより大きい寸法の開口部を有する基板挿入溝を
設けて形成され、前記加熱炉の昇温時と冷却時で該設置
治具を回転して基板裏面側が露出し、前記加熱炉の熱処
理温度時では基板表面が露出するようにしたことを特徴
とする。
【００１４】また請求項４に示すように、前記化合物半
導体基板が水銀を含む化合物半導体基板であり、拡散源
が水銀であることを特徴とする。また請求項５に示すよ
うに、一対の治具に支持された水銀を含む化合物半導体
基板と、水銀を含むエピタキシャル成長用合金をアンプ
ル内に封入し、前記アンプルを加熱して前記合金を溶融
し、該溶融した合金と前記基板を接触させて基板上に水
銀を含むエピタキシャル結晶を成長後、前記溶融合金の
温度を降下して所定時間保持し、水銀を含むエピタキシ
ャル結晶を前記溶融合金の雰囲気内で熱処理することを
特徴とする。
導体基板が水銀を含む化合物半導体基板であり、拡散源
が水銀であることを特徴とする。また請求項５に示すよ
うに、一対の治具に支持された水銀を含む化合物半導体
基板と、水銀を含むエピタキシャル成長用合金をアンプ
ル内に封入し、前記アンプルを加熱して前記合金を溶融
し、該溶融した合金と前記基板を接触させて基板上に水
銀を含むエピタキシャル結晶を成長後、前記溶融合金の
温度を降下して所定時間保持し、水銀を含むエピタキシ
ャル結晶を前記溶融合金の雰囲気内で熱処理することを
特徴とする。
【００１５】
【作用】水銀の液溜を加熱する加熱領域の温度と、熱処
理すべきHg1-x Cdx Te基板を加熱する加熱領域の温度が
相互に異なる２つの加熱領域を有する２ゾーンの加熱炉
内に前記基板と水銀を封入した熱処理容器とを設置す
る。
理すべきHg1-x Cdx Te基板を加熱する加熱領域の温度が
相互に異なる２つの加熱領域を有する２ゾーンの加熱炉
内に前記基板と水銀を封入した熱処理容器とを設置す
る。
【００１６】図６に水銀の液溜の温度を241 ℃とした場
合のHg1-x Cdx Te基板の熱処理温度と、キャリア濃度の
関係図を示す。更に実験を繰り返した結果、基板の温度
を150 〜400 ℃、水銀溜めの温度を20℃〜250 ℃とする
と、赤外線検知素子形成に必要な(1〜20) ×1016の所望
のp 型のキャリア濃度が得られることを実験的に確認し
ている。
合のHg1-x Cdx Te基板の熱処理温度と、キャリア濃度の
関係図を示す。更に実験を繰り返した結果、基板の温度
を150 〜400 ℃、水銀溜めの温度を20℃〜250 ℃とする
と、赤外線検知素子形成に必要な(1〜20) ×1016の所望
のp 型のキャリア濃度が得られることを実験的に確認し
ている。
【００１７】そして400 ℃の基板の熱処理温度より室温
迄、基板を急冷する工程を採っても、基板の温度が400
℃以下となると、基板に於ける水銀の拡散係数が、非常
に小さくなるので、この急冷過程で基板のキャリア濃度
が従来のように、変動する恐れは無くなる。
迄、基板を急冷する工程を採っても、基板の温度が400
℃以下となると、基板に於ける水銀の拡散係数が、非常
に小さくなるので、この急冷過程で基板のキャリア濃度
が従来のように、変動する恐れは無くなる。
【００１８】このことを図5(a)と図5(b)に示す。図5(a)
は熱処理時のHg1-x Cdx Te基板３の状態を示し、図5(b)
は熱処理した後、室温に急冷した時のHg1-x Cdx Te基板
３の状態を示し、図5(a)と図5(b)の黒丸は水銀蒸気８を
示し、白丸は水銀空孔９を示す。図5(a)と図5(b)に示す
ように、熱処理した場合のHg1-x Cdx Te基板３のキャリ
ア濃度、つまり水銀空孔濃度は、Hg1-x Cdx Te基板３か
ら水銀が抜け出そうとする圧力（基板の熱処理温度）
と、水銀がHg1-x Cdx Te基板３内に入り込もうとする圧
力、( 水銀の分圧）の両者のバランスで決まる。
は熱処理時のHg1-x Cdx Te基板３の状態を示し、図5(b)
は熱処理した後、室温に急冷した時のHg1-x Cdx Te基板
３の状態を示し、図5(a)と図5(b)の黒丸は水銀蒸気８を
示し、白丸は水銀空孔９を示す。図5(a)と図5(b)に示す
ように、熱処理した場合のHg1-x Cdx Te基板３のキャリ
ア濃度、つまり水銀空孔濃度は、Hg1-x Cdx Te基板３か
ら水銀が抜け出そうとする圧力（基板の熱処理温度）
と、水銀がHg1-x Cdx Te基板３内に入り込もうとする圧
力、( 水銀の分圧）の両者のバランスで決まる。
【００１９】そのため、Hg1-x Cdx Te基板の熱処理温度
と、水銀を加熱する温度を適宜変化させた加熱領域を２
箇所有する２ゾーンの加熱炉を用いて熱処理を行うと、
赤外線検知素子形成に必要な(1〜20) ×1016の所望のp
型のキャリア濃度を得るための基板の熱処理温度は、15
0 〜400 ℃で、水銀の液溜の温度は20〜250 ℃の範囲と
なり、急冷してもキャリア濃度の変動の生じない熱処理
が実施できる。
と、水銀を加熱する温度を適宜変化させた加熱領域を２
箇所有する２ゾーンの加熱炉を用いて熱処理を行うと、
赤外線検知素子形成に必要な(1〜20) ×1016の所望のp
型のキャリア濃度を得るための基板の熱処理温度は、15
0 〜400 ℃で、水銀の液溜の温度は20〜250 ℃の範囲と
なり、急冷してもキャリア濃度の変動の生じない熱処理
が実施できる。
【００２０】ここで、熱処理すべきHg1-x Cdx Te基板の
厚さが1mm 程度に厚くなると、熱処理に要する時間が長
く必要となる。例えば100 〜1000μm の厚さの基板で熱
処理に２日より10数日掛かる問題点があるため、それを
解決するために次の方法を行う。
厚さが1mm 程度に厚くなると、熱処理に要する時間が長
く必要となる。例えば100 〜1000μm の厚さの基板で熱
処理に２日より10数日掛かる問題点があるため、それを
解決するために次の方法を行う。
【００２１】この方法は熱処理すべき基板の加熱領域の
温度と、水銀の液溜を加熱する加熱領域の温度が同一の
1 ゾーンの加熱炉で、例えば500 ℃の基板熱処理温度で
熱処理した後、基板の加熱領域の温度と水銀の液溜を加
熱する加熱領域の温度が異なる２ゾーンの加熱領域を有
する加熱炉で、例えば400 ℃の基板熱処理温度で熱処理
を行うと、１ゾーンの加熱炉で高温で熱処理をしている
ので、その分丈熱処理に要する時間が短縮される。
温度と、水銀の液溜を加熱する加熱領域の温度が同一の
1 ゾーンの加熱炉で、例えば500 ℃の基板熱処理温度で
熱処理した後、基板の加熱領域の温度と水銀の液溜を加
熱する加熱領域の温度が異なる２ゾーンの加熱領域を有
する加熱炉で、例えば400 ℃の基板熱処理温度で熱処理
を行うと、１ゾーンの加熱炉で高温で熱処理をしている
ので、その分丈熱処理に要する時間が短縮される。
【００２２】上記した方法を実施するには、１ゾーンの
加熱炉と、２ゾーンの加熱炉を連続して設け、両者の加
熱炉内に石英管を連通して挿入し、この挿入した石英管
内で、熱処理容器を１ゾーンの加熱炉より２ゾーンの加
熱炉に向かって移動させて加熱すると、容易に熱処理容
器を１ゾーンの加熱炉より２ゾーンの加熱炉に移動させ
ることが可能となる。
加熱炉と、２ゾーンの加熱炉を連続して設け、両者の加
熱炉内に石英管を連通して挿入し、この挿入した石英管
内で、熱処理容器を１ゾーンの加熱炉より２ゾーンの加
熱炉に向かって移動させて加熱すると、容易に熱処理容
器を１ゾーンの加熱炉より２ゾーンの加熱炉に移動させ
ることが可能となる。
【００２３】また基板の熱処理に於いて基板を熱処理温
度まで上昇する過程、或いは熱処理後、基板を室温迄急
冷する過程で基板表面に水銀の蒸気が付着するのを防止
するために、基板設置治具をカーボン、或いはサファイ
ア等の熱伝導性の良好な部材に基板設置溝を設けて形成
し、この基板設置溝の開口部の断面の短手方向の寸法を
基板の厚さ寸法より大きくなるようにする。
度まで上昇する過程、或いは熱処理後、基板を室温迄急
冷する過程で基板表面に水銀の蒸気が付着するのを防止
するために、基板設置治具をカーボン、或いはサファイ
ア等の熱伝導性の良好な部材に基板設置溝を設けて形成
し、この基板設置溝の開口部の断面の短手方向の寸法を
基板の厚さ寸法より大きくなるようにする。
【００２４】そして基板の熱処理時には、基板の表面が
水銀の蒸気に触れるようにし、基板の昇温時と冷却時に
熱処理容器を、基板の熱処理時に対して180 ℃回転して
基板の裏面側が水銀の蒸気に触れるようにする。
水銀の蒸気に触れるようにし、基板の昇温時と冷却時に
熱処理容器を、基板の熱処理時に対して180 ℃回転して
基板の裏面側が水銀の蒸気に触れるようにする。
【００２５】また基板の熱処理工程を容易に、かつ熱処
理時間を短縮するためには、従来より実施されている傾
斜法による液相エピタキシャル成長後、引き続いて熱処
理する工程を採るようにする。p 型のキャリア濃度は、
基板の熱処理温度に対応する水銀の分圧によって決ま
る。そのため、液相エピタキシャル成長後、このエピタ
キシャル成長後の基板と溶融したエピタキシャル成長用
合金を収容した熱処理容器を、所定の温度で所定時間保
持すると、その熱処理容器内の溶融したエピタキシャル
成長用合金の水銀の分圧に対応するキャリア濃度のHg
1-x Cdx Te結晶が得られる。
理時間を短縮するためには、従来より実施されている傾
斜法による液相エピタキシャル成長後、引き続いて熱処
理する工程を採るようにする。p 型のキャリア濃度は、
基板の熱処理温度に対応する水銀の分圧によって決ま
る。そのため、液相エピタキシャル成長後、このエピタ
キシャル成長後の基板と溶融したエピタキシャル成長用
合金を収容した熱処理容器を、所定の温度で所定時間保
持すると、その熱処理容器内の溶融したエピタキシャル
成長用合金の水銀の分圧に対応するキャリア濃度のHg
1-x Cdx Te結晶が得られる。
【００２６】その後、急冷すると特別な熱処理工程を設
けずに、液相エピタキシャル成長工程に連続して熱処理
工程を行った液相エピタキシャル成長ができる。
けずに、液相エピタキシャル成長工程に連続して熱処理
工程を行った液相エピタキシャル成長ができる。
【００２７】
【実施例】〔第１実施例〕図1(a)に示すように、底部を
有する管状の石英製の熱処理容器５内の基板設置治具４
に、熱処理すべき厚さが100 μm のHg1-x Cdx Te基板３
を載置し、液溜２に水銀１を充填して、該熱処理容器５
を真空に排気して一端を封止する。
有する管状の石英製の熱処理容器５内の基板設置治具４
に、熱処理すべき厚さが100 μm のHg1-x Cdx Te基板３
を載置し、液溜２に水銀１を充填して、該熱処理容器５
を真空に排気して一端を封止する。
【００２８】この基板設置治具４の平面図を図4(a)に示
し、側面図を図4(b)に示す。図4(a)と図4(b)に示すよう
に、該基板設置治具４は、カーボン、或いはサファイア
等の熱伝導性の良い円筒状部材で形成され、熱処理すべ
きHg1-x Cdx Te基板３を挿入する挿入溝６を有し、この
挿入溝６の開口部の断面の短手方向の寸法ｔ2 は、Hg
1-x Cdx Te基板３の厚さの寸法t1より大きく保ち、この
基板設置治具４を180 度回転した場合、Hg1-x Cdx Te基
板３の表面3A、或いは裏面3Bの何れかが基板設置治具４
に接触するようにし、他方の面は空間部、つまり水銀蒸
気に曝される構造とする。
し、側面図を図4(b)に示す。図4(a)と図4(b)に示すよう
に、該基板設置治具４は、カーボン、或いはサファイア
等の熱伝導性の良い円筒状部材で形成され、熱処理すべ
きHg1-x Cdx Te基板３を挿入する挿入溝６を有し、この
挿入溝６の開口部の断面の短手方向の寸法ｔ2 は、Hg
1-x Cdx Te基板３の厚さの寸法t1より大きく保ち、この
基板設置治具４を180 度回転した場合、Hg1-x Cdx Te基
板３の表面3A、或いは裏面3Bの何れかが基板設置治具４
に接触するようにし、他方の面は空間部、つまり水銀蒸
気に曝される構造とする。
【００２９】このように水銀１とHg1-x Cdx Te基板３を
収容した熱処理容器５を図1(b)に示すように、水銀１を
収容する液溜２の温度が241 ℃、Hg1-x Cdx Te基板３の
温度が350 ℃となるような温度分布を有する加熱炉内に
挿入する。そして100 時間熱処理した後、加熱炉より熱
処理容器５を引出し、室温迄急冷したところ、ｐ型のキ
ャリア濃度が1 ×1016/cm3のHg1-x Cdx Te基板３が得ら
れた。
収容した熱処理容器５を図1(b)に示すように、水銀１を
収容する液溜２の温度が241 ℃、Hg1-x Cdx Te基板３の
温度が350 ℃となるような温度分布を有する加熱炉内に
挿入する。そして100 時間熱処理した後、加熱炉より熱
処理容器５を引出し、室温迄急冷したところ、ｐ型のキ
ャリア濃度が1 ×1016/cm3のHg1-x Cdx Te基板３が得ら
れた。
【００３０】なお、この熱処理時に於いて、Hg1-x Cdx
Te基板３の熱処理時には、図4(a)、図4(b)に示すよう
に、該基板３の表面3Aが上側になるようにして水銀蒸気
に曝されるようにし、基板の急冷時と基板を熱処理温度
に到達する迄の加熱時には、基板設置治具４を180 度回
転して、該基板３の表面3Aが下側になるようにして水銀
蒸気に曝されないようにする。
Te基板３の熱処理時には、図4(a)、図4(b)に示すよう
に、該基板３の表面3Aが上側になるようにして水銀蒸気
に曝されるようにし、基板の急冷時と基板を熱処理温度
に到達する迄の加熱時には、基板設置治具４を180 度回
転して、該基板３の表面3Aが下側になるようにして水銀
蒸気に曝されないようにする。
【００３１】〔第２実施例〕本発明の第２実施例を図２
に示す。図２に示すように、前記第１実施例と同様な熱
処理容器内に同様な方法で水銀とHg1-x Cdx Te基板とを
収容し、基板の加熱領域と水銀の液溜の加熱領域の温度
が430 ℃の温度の１ゾーンの加熱炉で24時間熱処理した
後、第１実施例で示した加熱領域を有する２ゾーンの加
熱炉内に前記熱処理容器を挿入する。
に示す。図２に示すように、前記第１実施例と同様な熱
処理容器内に同様な方法で水銀とHg1-x Cdx Te基板とを
収容し、基板の加熱領域と水銀の液溜の加熱領域の温度
が430 ℃の温度の１ゾーンの加熱炉で24時間熱処理した
後、第１実施例で示した加熱領域を有する２ゾーンの加
熱炉内に前記熱処理容器を挿入する。
【００３２】この場合、基板の加熱領域の温度と液溜の
加熱領域の温度が同一な１ゾーンの加熱炉内と基板の加
熱領域の温度と液溜の加熱領域の温度が異なる２ゾーン
の加熱炉内に石英管を連通して挿入し、1 ゾーン加熱炉
で熱処理した熱処理容器を、２ゾーンの加熱炉内に挿入
する。
加熱領域の温度が同一な１ゾーンの加熱炉内と基板の加
熱領域の温度と液溜の加熱領域の温度が異なる２ゾーン
の加熱炉内に石英管を連通して挿入し、1 ゾーン加熱炉
で熱処理した熱処理容器を、２ゾーンの加熱炉内に挿入
する。
【００３３】このような２ゾーンの加熱炉内で６時間熱
処理した後、熱処理容器を加熱炉より引き出して室温迄
急冷したところ１×1016/cm3のキャリア濃度のHg1-x Cd
x Te基板３が得られ、第１実施例に比較して70時間熱処
理に要する時間が短縮された。
処理した後、熱処理容器を加熱炉より引き出して室温迄
急冷したところ１×1016/cm3のキャリア濃度のHg1-x Cd
x Te基板３が得られ、第１実施例に比較して70時間熱処
理に要する時間が短縮された。
【００３４】なお、第２実施例で熱処理する場合は基板
の厚さが100 〜1000μm 程度の厚い場合で、基板の厚さ
が20〜50μm と薄い場合は１ゾーンの加熱炉は省略して
２ゾーンの加熱炉単独に用いる第１実施例で熱処理を行
うと良い。
の厚さが100 〜1000μm 程度の厚い場合で、基板の厚さ
が20〜50μm と薄い場合は１ゾーンの加熱炉は省略して
２ゾーンの加熱炉単独に用いる第１実施例で熱処理を行
うと良い。
【００３５】〔第３実施例〕図3(a)に示すように、液相
エピタキシャル成長用のアンプル11内に、円柱状の固定
治具13でエピタキシャル成長用のCdTe基板12を設置し、
該基板12と対向する位置に、水銀、カドミウム、テルル
の合金より成るエピタキシャル成長用合金14を充填して
封入する。
エピタキシャル成長用のアンプル11内に、円柱状の固定
治具13でエピタキシャル成長用のCdTe基板12を設置し、
該基板12と対向する位置に、水銀、カドミウム、テルル
の合金より成るエピタキシャル成長用合金14を充填して
封入する。
【００３６】次いで該アンプルを図3(b)に示すような温
度分布を有する加熱炉内に挿入し、前記したエピタキシ
ャル成長用合金14を加熱して溶融した後、該アンプル11
を矢印Ａに示すように、180 度回転して基板12に溶融し
たエピタキシャル成長用合金14を接触させ、該合金14の
温度を降下させて該基板12上にHg1-x Cdx Teのエピタキ
シャル結晶を成長する。
度分布を有する加熱炉内に挿入し、前記したエピタキシ
ャル成長用合金14を加熱して溶融した後、該アンプル11
を矢印Ａに示すように、180 度回転して基板12に溶融し
たエピタキシャル成長用合金14を接触させ、該合金14の
温度を降下させて該基板12上にHg1-x Cdx Teのエピタキ
シャル結晶を成長する。
【００３７】次いでアンプル11を矢印Ｂ方向に180 度回
転して該基板12上の溶融したエピタキシャル成長用合金
14を除去した後、加熱炉の温度を400 〜450 ℃の温度迄
降温し、この温度で保持する。そして５時間この温度で
保ち、エピタキシャル成長した結晶を熱処理した後、加
熱炉よりアンプル11を取り出し、室温迄急冷する。
転して該基板12上の溶融したエピタキシャル成長用合金
14を除去した後、加熱炉の温度を400 〜450 ℃の温度迄
降温し、この温度で保持する。そして５時間この温度で
保ち、エピタキシャル成長した結晶を熱処理した後、加
熱炉よりアンプル11を取り出し、室温迄急冷する。
【００３８】但し、この場合は、制御できるキャリア濃
度は溶融したエピタキシャル成長用合金のx 値に依って
影響され、例えばx 値が0.2 のHg1-x Cdx Teのエピタキ
シャル成長用合金の場合、400 ℃より450 ℃の熱処理温
度で、1 〜3 ×1017/cm3のキャリア濃度が得られる。或
る種の赤外線検知用デバイスでは、このようなキャリア
濃度で少々のばらつきがあっても実用上、差支えない。
度は溶融したエピタキシャル成長用合金のx 値に依って
影響され、例えばx 値が0.2 のHg1-x Cdx Teのエピタキ
シャル成長用合金の場合、400 ℃より450 ℃の熱処理温
度で、1 〜3 ×1017/cm3のキャリア濃度が得られる。或
る種の赤外線検知用デバイスでは、このようなキャリア
濃度で少々のばらつきがあっても実用上、差支えない。
【００３９】比較例として上記したエピタキシャル成長
後、熱処理工程を採らずに、ただちに自然冷却を行った
場合は、見掛け上、1017のオーダのキャリア濃度が得ら
れるが、成長したエピタキシャル結晶の厚さ方向にキャ
リア濃度の分布を有し、実用に成らないことが判明し
た。
後、熱処理工程を採らずに、ただちに自然冷却を行った
場合は、見掛け上、1017のオーダのキャリア濃度が得ら
れるが、成長したエピタキシャル結晶の厚さ方向にキャ
リア濃度の分布を有し、実用に成らないことが判明し
た。
【００４０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法を用い
ると、キャリア濃度のばらつきの少ない、表面に水銀の
蒸気が付着せず、清浄に熱処理された半導体基板を得る
ことができる。
ると、キャリア濃度のばらつきの少ない、表面に水銀の
蒸気が付着せず、清浄に熱処理された半導体基板を得る
ことができる。
【００４１】また液相エピタキシャル成長後、引続き熱
処理工程を行うと、エピタキシャル成長作業と連続した
作業で行い得る事ができ、熱処理工程を別個に設ける必
要が無く、加熱炉や反応管を取り替えることなく一貫し
た作業が行い得るので、工程が簡略化できる効果があ
る。
処理工程を行うと、エピタキシャル成長作業と連続した
作業で行い得る事ができ、熱処理工程を別個に設ける必
要が無く、加熱炉や反応管を取り替えることなく一貫し
た作業が行い得るので、工程が簡略化できる効果があ
る。
【図１】 本発明の方法の第１実施例の説明図と加熱炉
の温度分布図である。
の温度分布図である。
【図２】 本発明の方法の第２実施例の説明図である。
【図３】 本発明の方法の第３実施例の説明図と加熱炉
の温度プロフィル図である。
の温度プロフィル図である。
【図４】 本発明の方法に用いる基板設置治具の平面図
と側面図である。
と側面図である。
【図５】 本発明の方法の原理の説明図である。
【図６】 本発明の方法による基板熱処理温度、液溜温
度とキャリア濃度との関係図である。
度とキャリア濃度との関係図である。
【図７】 従来の方法の説明図と、加熱炉の温度とキャ
リア濃度との関係図である。
リア濃度との関係図である。
1 水銀 2 液溜 3 Hg1-x Cdx Te基板 4 基板設置治具 5 熱処理容器 6 挿入溝 8 水銀蒸気 9 水銀空孔 11 アンプル 12 CdTe基板 13 固定治具 14 エピタキシャル成長用合金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 匹田 聡一郎 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 渡邊 芳夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 拡散源(1) を収容する液溜(2) と、熱処
理すべき化合物半導体基板(3) を設置する基板設置治具
(4) とを所定の距離を隔てて収容した熱処理容器(5) を
加熱し、前記拡散源(1) のガスを前記化合物半導体基板
(3) に導入して、前記化合物半導体基板(3) のキャリア
濃度を制御する熱処理方法に於いて、 前記基板(3) を加熱する加熱領域の温度と、前記拡散源
(1) を加熱する加熱領域の温度が異なる加熱炉内で、前
記熱処理容器(5) を加熱することを特徴とする化合物半
導体基板の熱処理方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱処理容器(5) を、基板
(3) を加熱する加熱領域の温度と拡散源(1) を加熱する
加熱領域の温度が等しい第１の加熱炉内で所定時間熱処
理した後、基板(3) を加熱する加熱領域の温度と、拡散
源(1) を加熱する温度が異なり、前記基板(3) を加熱す
る加熱領域の温度が第１の加熱炉より低い第２の加熱炉
内で所定時間熱処理することを特徴とする化合物半導体
基板の熱処理方法。 - 【請求項３】 請求項１、或いは２に記載の化合物半導
体基板(3) の基板設置治具(4) が、導電性円筒状部材に
前記化合物半導体基板(3) を載置する挿入溝(6) を設
け、該挿入溝(6) の開口部の短手方向の寸法が、前記基
板(3) の厚さの寸法より大となるようにして形成し、前
記基板(3) の熱処理時では挿入溝(6) に載置された基板
(3) の表面が露出するようにし、前記基板(3) の熱処理
温度迄の加熱時と該基板(3) の冷却時には、前記基板設
置治具(4) を回転して、該基板(3) の裏面側が露出する
ようにしたことを特徴とする化合物半導体基板の熱処理
方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３記載のいずれかの化合物半
導体基板の熱処理方法に於いて、化合物半導体基板(3)
が水銀を含む化合物半導体基板であり、拡散源(1) が水
銀であることを特徴とする化合物半導体基板の熱処理方
法。 - 【請求項５】 一対の固定治具(13)に支持されたエピタ
キシャル成長用基板(12)と水銀を含むエピタキシャル成
長用合金(14)とをアンプル(11)内に封入し、前記アンプ
ル(11)を加熱して前記エピタキシャル成長用合金(14)を
溶融し、該溶融したエピタキシャル成長用合金(14)と、
前記基板(12)を接触させて基板(12)上に水銀を含むエピ
タキシャル結晶を成長後、前記溶融したエピタキシャル
成長用合金(14)の温度を降下して所定時間保持し、水銀
を含むエピタキシャル結晶を前記溶融したエピタキシャ
ル成長用合金(14)の雰囲気内で熱処理することを特徴と
する化合物半導体基板の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24470392A JPH0697180A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 化合物半導体基板の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24470392A JPH0697180A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 化合物半導体基板の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697180A true JPH0697180A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17122675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24470392A Pending JPH0697180A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 化合物半導体基板の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697180A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114300572A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-04-08 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 一种热处理装置及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61252638A (ja) * | 1985-05-02 | 1986-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ａｓ圧制御ＧａＡｓアニ−リング装置 |
| JPS6286830A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体の熱処理用器具 |
| JPH021930A (ja) * | 1988-06-10 | 1990-01-08 | Nec Corp | 砒素を含む化合物半導体素子の熱処理方法 |
| JPH0391935A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体結晶のアニール法 |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP24470392A patent/JPH0697180A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61252638A (ja) * | 1985-05-02 | 1986-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ａｓ圧制御ＧａＡｓアニ−リング装置 |
| JPS6286830A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Nippon Mining Co Ltd | 化合物半導体の熱処理用器具 |
| JPH021930A (ja) * | 1988-06-10 | 1990-01-08 | Nec Corp | 砒素を含む化合物半導体素子の熱処理方法 |
| JPH0391935A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体結晶のアニール法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114300572A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-04-08 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 一种热处理装置及方法 |
| CN114300572B (zh) * | 2021-11-24 | 2024-03-19 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 一种热处理装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971028 |