JPS6021960B2 - Ｈｇ↓１−↓ｘＣｄ↓ｘＴｅ組成層の製法 - Google Patents

Ｈｇ↓１−↓ｘＣｄ↓ｘＴｅ組成層の製法

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JPS6021960B2
JPS6021960B2 JP56024388A JP2438881A JPS6021960B2 JP S6021960 B2 JPS6021960 B2 JP S6021960B2 JP 56024388 A JP56024388 A JP 56024388A JP 2438881 A JP2438881 A JP 2438881A JP S6021960 B2 JPS6021960 B2 JP S6021960B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内部均質度が非常に高くＣｄＴｅ基体への遷
移が急激なＨｇ，〜ＣｄｘＴｅ層の取得を可能にするＣ
ｄＴｅ基体上に形成されるＨｇ，〜ＣｄｘＴｅ組成の層
を製造する製造方法に関する。
Ｈｇ，〜ＣｄｘＴｅ合金は、数値ｘの大きさにより親定
される比率をもつＨｇＴｅとＣｄＴｅとの混合物である
と考えてよく、その禁止帯の幅は７７ＫにおけるＣｄＴ
ｅについてのＥｇ＝１．金Ｖから、数値ｘの関数として
変化する。
ｘ＝０．２０の場合、禁止帯の幅は７７Ｋで約０．１ｅ
Ｖであり、分光感度の対応領域は８〜１小ｍである。こ
こで問題になる数値ｘの大きさは、基体と反対側の表面
においての組成を規定し、カドミウムの比率はこの表面
貝０ち外表面から離れるにつれて１までｘだけ増大する
。
Ｈｇ，‐ｘＣｄｘＴｅのェピタキシャル層は、フランス
国特許第１４４７２５７号に記載されたＥＤＲＩ技術（
等温状態蒸着一拡散法、ＩＳｏｔｈｅｎｎａＩＲｅｇｍ
ｅＥＶａｐｏｒａｔｉｏｎ−Ｄｉｆｆ瓜ｉｏｎ）によっ
て得るのが適当である。
この方法は、真空室中にＣｄＴｅウェフアーとＨｇＴｅ
ウェフアーとを対向しておき、一定の高温、通常５００
０Ｃ〜６０００○の温度にする工程から成るものである
。薄い層の場合、この方法では、表面の組成についての
数値ｘは多くとも０．１０〜０．１５であり、これは要
求値には不足する。数値ｘの所望値例えばｘ＝０．２０
を得るため、米国特許第３７２５１３５号によれば、或
る量の水銀を処理室内に導入することによって処理室中
に過剰な水銀蒸気圧が設定される。
しかしこの方法によって確保される内部均質度は充分で
はない。
換言すれば、表面近くの△ｘ／△ｅ勾配（ｅは層の厚さ
を示す）が過大になる。そのためソリツド材料に適用可
能な技術を後に用いることができない。その上、Ｈ封〜
ＣｄｘＴｅ組成物の表面領域とＣｄＴｅ基体との間の遷
移が非常に緩徐なため、カドミウムの比率ｘが徐々にｘ
＝１まで増大してゆく中間領域の厚さが相当大きくなる
。
そのため、基体側の表面を放射にさらされる表面として
使用できないという不都合が生ずる。
それは表面領域に近接した中間領域の部分の組成、従っ
て禁止帯の幅が表面領域のそれに近以しているからであ
る。基体例の表面を照明する場合、問題のスペクトル帯
城に含まれる例えば８〜１小のの波長の光子は、大さは
幅の禁止帯をもつ基体を通過するが、表面領域い到達す
る前に中間領域により吸収される。
基体側の表面を照明することにはいくつかの利点がある
。
特に集電に必要な電気的接続はｐｎ接合が近傍にある、
基体と反対側の表面に設けねばならないから、この電気
的接続を有する表面は放射にさらされることはないであ
ろう。ころは接合の面積を少〈し、従って活性点の密度
を高くすることを可能にする。更に放射を集中させるレ
ンズの形に基体を形成することもできる。しかし基体側
の表面を照明することは、中間領域による光子の吸収従
って中間領域の厚さを相当減少させた場合にしか試みる
ことができない。
従って本発明の目的はＨｇｈＣｄｘＴｅ表面層の内部均
質度が高く、この表面層と基体との間の急激な遷移を示
す（従って中間領域の厚さが非常に薄い）、ＣｄＴｅ基
体上の薄いＨｇ，‐ｘＣｄｘＴｅェピタキシャル層を製
造するにある。この目的を達成するため、本発明によれ
ば、ＣｄＴｅ基体上にェピタキシャル成長により形成し
たＨｇ，‐ｘ。
Ｃｄ刈Ｔｅ層（ｘ。は所望値ｘより小さい値とする）に
より形成されたウェフアーを融解処理し、次にこのウェ
フアーを急冷する。本発明は、融解範囲に含まれる所定
の温度Ｔにおいて、液相の日９へＣｄｘＴｅと固相Ｈｇ
，★ＣｄｘＴｅとの間に組成差があることに存する。
第１図の状態図からわかるように、液相の組成×しは固
相の組成×ｓと平衡状態にあり、素成×Ｌと×ｓとの中
間組成は存在し得ない。第２図に示すプロフイルをもっ
た、組成ＸＬより少ない組成の表面領域と、組成×Ｌと
×ｓとの中間の組成の中間領域と、組成Ｘｓより大な組
成の領域とから成るウヱフアーを融解処理すると、表面
領域（Ｘ＜×Ｌ）は液相に移行し、基体側の領域（×＞
×ｓ）は固相のままであり、中間層（ＸＬ＜×く×ｓ）
は液体部分と固体部分とに区分される。
冷却により、この状態が固定化され、液相は一たび固化
すると、融解の間液体になった複数領域の出発組成の平
均である均質な組成を呈する。このように液相の固化に
より生じた全表面部分では表面の△ｘ／△ｅ勾配は事実
上ゼロに等しくなる。また固相から生ずる部分は、少く
ともＸｓに等しい組成をもち、これにより表面部分に対
して非常に急激な遷移が実現される。所望値ｘが得られ
るように、所定の最初の組成プロフィルに対する融解温
度Ｔを定めることは容易にできる。
それは、はっきり定まったＸＬ，Ｘｓの値は温度Ｔに対
しているからである。以下に図面に示した実施例によっ
て本発明を更に詳述する。
図を参照して、第１図は、固相曲線Ｓと液相曲線Ｌとか
ら成る日＆すＣｄｘＴｅの状態図を示す。
一定の温度例えば８００ｏｏでは液相は組成ＸＬ＝０．
２を有し、固相は組成×ｓ＝０．５を有し、組成×しと
Ｘ３との間の平衡組成は存在しないことがわかる。この
性質が、以下に説明するように、ＣｄＴｅ基体上にェピ
タキシャル成長した、すぐれた内部均質性と基体に対す
る急峻な組成の遷移とを示すＨｇ，〜ＣｄｘＴｅ層を得
るのに利用される。第２図において、破線で示した曲線
２Ａは、前述したＥＤＲＩ技術に従ってＣｄＴｅ基体上
にェピタキシャル成長により析出した日９★ＣｄｘＴｅ
薄層の組成プロフィルを示す。この層の厚さは２地肌で
、表面組成ｘは約０．１３である。ＥＤＲＩ技法は多く
ら文献に記載されており、この薄層をなす出発層を造る
態様についての詳細な説明は必要ではない。ＥＤＲＩ技
法によってすぐれた半経方向の均質度は得られない、薄
層の場合には特に、内部均質度が良くないことが知られ
ており、曲線２Ａにより示されるように、内部勾配△ｘ
／△ｅ（ｅは厚さを示す）は非常に大きい。
本発明による製造方法は、Ｈ乱すＣｄｘＴｅ層を融解範
囲に含まれる温度Ｔにしたのち急冷することから成るも
のである。融点Ｔを８０ぴ０と想定する。
組成×Ｌ、 ×ｓは第１図の状態図により規定され、そ
れぞれ０．２および０．５に等しい。これらの数値を第
２図の組成プロフィル上にプロットすると、出発層が下
記の３つの領域：すなわち組成が０．２より４・さし、
表面領域、組成が０．５より大きい基体に隣接した内部
領域、並びに組成が０．２と０．５の間にある中間領域
に区分されることがわかる。温度を８００℃にすると、
状態図からわかるように、表面領域は液体になり、内部
領域は固体のままであり、中間領域は、固体のままの部
分と液体になる部分とに区分される。
液相は明らかに均質であり、そのカドミウムの比率ｘは
液体の状態に移行した層の部分のカドミウム比率の平均
値である。急速な液体の固化をひき起こすが、組成を変
化させることはない。最終的に得られた組成プロフィル
は第２Ｂ図の実線曲線２Ｂにより示される。
組成ｘ＝０．２０の表面領域の内部勾配は０である。こ
の表面領域へ厚さは約１をｍである。この表面領域に続
いて、１〜２仏のの厚さに亘り組成ｘがｘ＝０．２０か
らｘ＝０．５０に移行する非常に急激な遷移領域がある
。内部領域は最初の組成プロフィルと変らない。このよ
うに取得されたゥェフアーは、前述の組成ブロフィルに
より、基体側の表面すなわち後側の表面を経て照明され
る赤外線検出器の製造に使用できる。禁止帯の幅が広い
ＣｄＴｅ基体は、問題の波長則ち８〜１小ｍの範囲の波
長をもつ光子を通過させ、遷移領域は厚さが非常に小さ
いので事実上光子吸収しない。光子は遷移領域のみにお
いて、遷移領域の近傍に位置されたｐｎ接合のところで
吸収される。遷移領域は約１叫のと厚さが非常に小さい
ので、このことはいかなる問題も生じない。この実施例
において、表面領域にて得られた数値ｚ（０．２０に等
しい）は状態図から得られる組成ＸＬに対応している。
しかしこの合致は必要ではなく、その反対に、上述した
説明から明らかなように、得られた数値ｘは組成×Ｌと
異なっていてもよい。数値ｘは実際には、組成Ｘｏ＝「
（ｅ）の最初のプロフィルと、融解温度Ｔとに依存する
。
温度Ｔは融解処理の間に液体になる層部分の厚さｅしを
定め、数値ｘは厚さｅＬについての〆（ｅ）の平均値で
あり、積分値手・岬ナ（ｅ）肥 に対応する。
第３図に示す例は、より厚い層に関連している。
鎖線曲線３Ａは、ＥＤＲＩ技法によって得た層（厚さ１
７＆肌）の最初のプロフイルを与える。この表面表面謙
成神は約０．０３である。実線曲線３８は本発明による
８００００における処理によって得たプロフィルを示し
ている。
均質な表面領域ＳＴは約１２０山肌に宜って延び組成ｘ
＝０．１４〜０．１５を有する。この表面領域は組成が
０．１５から約０．６０に変化する約５５離れの厚さの
第１非常に急激な遷移領域ＴＵに続き、次いで第２の、
それ程急激でない遷移領域ＵＶが第１遷移領域を基体に
後続している。第３図には１点鎖線による曲線３Ｃも示
し、この曲線３Ｃは、出発層をフランス特許第７９１７
０１４号（公告Ｎ０２４６０５４５に記載された碗なま
し処理にかけることにより得られたプロフィルを示す。
この場合には表面から約１４０〆机の厚さに亘り組成が
０．０５変動しているので、僅少であるがかなりの内部
勾配が表面領域に見られる。更に、表面領域と基体との
間の中間領域では本発明により得られる層におけるより
も組成ははるかに緩徐に増大する。従ってこのウェファ
−から製造された赤外線検出器は、基体側から照明され
ることによっては作動し得ないであろう。第４図、第５
図および第６図には本発明による熱処理の実用的な実施
例が示されている。
処理は電気炉１０（第４図参照）内において行われる。
加熱要素１１は室１２を囲み、室１２の内部には処理さ
れるべきウェフアーを収容した石英管１５が吊下されて
いる。室１２は管状であり、石英ウールのような耐火材
料から出来ているストッパー１３により両端が閉ざされ
ている。石英管１５は室１２の中心部に、従って温度の
一定な領域におかれている。第５図に石英管１５の底部
の拡大断面図を示す。
処理すべきゥェフアーＰは、石英管１５の内部に積重ね
られ、環状シム１６及び円板１７により隔だてられてい
る。これらの要素は全て石英製である。第６図には、処
理温度８００℃とした場合について、処理時間ｔの関数
としての温度Ｔの推移が示されている。
温度上昇段階は約２．８時間続き、この期間は、電気炉
の作動のみに関連する。実際の処理は約２．虫時間に亘
り温度を８００℃に保つことに存する。この段階の初期
の温度は実際には８００ｑｏよりごくわずか低く、処理
終了時近くにやっと８００ｑｏの温度になる。次に炉を
停止させ、温度を急激に下降させる。これにより、融解
相の終了時の状態に組成プロフイルが固定化される。本
発明による処理は非常にすみやかであり、全体の処理時
間は５時間より少し多いし・だけである。
【図面の簡単な説明】
第１図はＨｇＭＣｄｘＴｅの状態図、第２図は薄層の場
合について本発明の製造方法により得られる組成プロフ
ィルの一例を示す図、第３図は比較的厚い層の場合に本
発明を適用する別の実施例を示す図、第４図は熱処理装
置の略説明図、第５図はゥェフアー支持装置の部分的な
側断面図、第６図は本発明による熱処理の温度推移を示
す図である。 １０・・・・・・電気炉、１１・・・・・・加熱要素、
１２・・・・・・室、１５・・・・・・石英管、１６・
・・・・・環状シム、１７・・・・・・円板、Ｐ・・・
・・・処理すべきウェフアー。 ＦＩＧ．ＩＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．６

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ＣｄＴｅの基体上に減圧等温蒸着拡散によりミクロ
    内部均一性とＣｄＴｅ基体へ漸進的に組成が近づくこと
    を特徴とするＨｇ＿１＿−＿ｘＣｄ＿ｘＴｅエピタキシ
    アル層を備えたウエフアーを製造する方法において、
    ＣｄＴｅ基体上にエピタキシアル成長により中間体組成
    のＨｇ＿１＿−＿ｘ＿０Ｃｄ＿ｘＴｅ層（ｘ＿０＜ｘ）
    を析出させ、該中間体層を該中間体層の液相線以上の温
    度に加熱して融解し、 該融解した層を急速に冷却する
    ことを特徴とするＣｄＴｅ基体上にＨｇ＿１＿−＿ｘＣ
    ｄ＿ｘＴｅエピタキシアル層を備えてなるウエフアーの
    製法。 ２ 中間体層を８００℃で融解する特許請求の範囲第１
    項記載の製法。 ３ 加熱を２．５時間維持する特許請求の範囲第１項ま
    たは第２項記載の製法。
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