JPH03228316A - 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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- JPH03228316A JPH03228316A JP2424090A JP2424090A JPH03228316A JP H03228316 A JPH03228316 A JP H03228316A JP 2424090 A JP2424090 A JP 2424090A JP 2424090 A JP2424090 A JP 2424090A JP H03228316 A JPH03228316 A JP H03228316A
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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、
ガリウム砒素基板上に、該基板に対して格子不整転位に
よる結晶欠陥を生じない状態でカドミウムを含む化合物
半導体結晶を成長する方法の提供を目的とし、 ガリウム砒素基板上にカドミウムを含む化合物半導体結
晶をエピタキシャル成長する方法であって、 前記ガリウム砒素基板とカドミウムを含む化合物半導体
結晶の間に亜鉛・セレンと亜鉛・テルルの超格子層より
なるバッファ層と、カドミウム・テルルと亜鉛・テルル
の超格子層よりなるバッファ層を積層して成長すること
で構成する。
よる結晶欠陥を生じない状態でカドミウムを含む化合物
半導体結晶を成長する方法の提供を目的とし、 ガリウム砒素基板上にカドミウムを含む化合物半導体結
晶をエピタキシャル成長する方法であって、 前記ガリウム砒素基板とカドミウムを含む化合物半導体
結晶の間に亜鉛・セレンと亜鉛・テルルの超格子層より
なるバッファ層と、カドミウム・テルルと亜鉛・テルル
の超格子層よりなるバッファ層を積層して成長すること
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、特にガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）のような化合物半導体基板上に、
該基板に対して格子不整合による結晶欠陥を生じない状
態で、基板に対して格子定数の異なる異種結晶のカドミ
ウムを含む化合物半導体結晶を製造する方法に関する。
ウム砒素（ＧａＡｓ）のような化合物半導体基板上に、
該基板に対して格子不整合による結晶欠陥を生じない状
態で、基板に対して格子定数の異なる異種結晶のカドミ
ウムを含む化合物半導体結晶を製造する方法に関する。
カドミウム（Ｃｄ）を含む化合物半導体結晶、例えばカ
ドミウムテルル（ＣｄＴｅ） 、或いはカドミウム・亜
鉛・テルル（ＣｄＺｎＴｅ）は、太陽電池、γ線検知器
を形成する材料として、或いは赤外線検知素子形成材料
としての水銀・カドミウム・テルル（Ｈｇ＋−ｘ Ｃｄ
Ｘ Ｔｅ）の化合物半導体結晶を、薄層状態にエピタキ
シャル成長するための基板結晶として用いられている。
ドミウムテルル（ＣｄＴｅ） 、或いはカドミウム・亜
鉛・テルル（ＣｄＺｎＴｅ）は、太陽電池、γ線検知器
を形成する材料として、或いは赤外線検知素子形成材料
としての水銀・カドミウム・テルル（Ｈｇ＋−ｘ Ｃｄ
Ｘ Ｔｅ）の化合物半導体結晶を、薄層状態にエピタキ
シャル成長するための基板結晶として用いられている。
このようなＣｄＴｅ、 ＣｄＺｎＴｅの化合物半導体結
晶は面積が大型で、結晶欠陥の少ない高品質な結晶が得
難く、そのため面積が大きく、かつ結晶欠陥の少ない高
品質な結晶が比較的得やすいＧａＡｓ結晶をエピタキシ
ャル成長用基板として用い、この基板上にＣｄＴｅ、或
いはＣｄＺｎＴｅ結晶をエピタキシャル成長する方法が
最近注目されている。
晶は面積が大型で、結晶欠陥の少ない高品質な結晶が得
難く、そのため面積が大きく、かつ結晶欠陥の少ない高
品質な結晶が比較的得やすいＧａＡｓ結晶をエピタキシ
ャル成長用基板として用い、この基板上にＣｄＴｅ、或
いはＣｄＺｎＴｅ結晶をエピタキシャル成長する方法が
最近注目されている。
従来はＧａＡｓ基板上に該基板と格子定数の異なるＣｄ
Ｔｅのエピタキシャル結晶を、ＭＯＣＶＤ法、分子線エ
ピタキシャル成長法、或いはホットウォールエピタキシ
ャル成長法等を用いて直接成長していたが、このような
方法であると、ＧａＡｓ基板とその上に成長するＣｄＴ
ｅの結晶の間の格子定数が異なるために、格子不整合に
よる結晶欠陥が発生し、このような結晶欠陥の多いＣｄ
Ｔｅ結晶を形成したＧａＡｓ基板を’ｇ＋−ｘ Ｃｄｘ
Ｔｅ結晶のエピタキシャル成長用基板として用いると
素子に使用できるような高品質のＨｇ＋−ｘ Ｃｄｘ
Ｔｅのエピタキシャル結晶が得られない問題がある。
Ｔｅのエピタキシャル結晶を、ＭＯＣＶＤ法、分子線エ
ピタキシャル成長法、或いはホットウォールエピタキシ
ャル成長法等を用いて直接成長していたが、このような
方法であると、ＧａＡｓ基板とその上に成長するＣｄＴ
ｅの結晶の間の格子定数が異なるために、格子不整合に
よる結晶欠陥が発生し、このような結晶欠陥の多いＣｄ
Ｔｅ結晶を形成したＧａＡｓ基板を’ｇ＋−ｘ Ｃｄｘ
Ｔｅ結晶のエピタキシャル成長用基板として用いると
素子に使用できるような高品質のＨｇ＋−ｘ Ｃｄｘ
Ｔｅのエピタキシャル結晶が得られない問題がある。
そこで本出願人は、以前に特願昭６４−１４３４号公報
に於いて、第３図に示すように上記した分子線エピタキ
シャル成長方法等を用いてＧａＡｓ基板１の上に亜鉛・
セレン（ＺｎＳｅ）をバッファ層２として形成した後、
該バッファ層２上にカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ ）
結晶３Ａと、亜鉛・セレン（ＺｎＳｅ）結晶３Ｂとを交
互に数１０人の厚さで薄層状態に積層した歪超格子Ｎ３
を形成し、その上にＣｄＴｅ結晶４をエピタキシャル成
長する方法を提案した。
に於いて、第３図に示すように上記した分子線エピタキ
シャル成長方法等を用いてＧａＡｓ基板１の上に亜鉛・
セレン（ＺｎＳｅ）をバッファ層２として形成した後、
該バッファ層２上にカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ ）
結晶３Ａと、亜鉛・セレン（ＺｎＳｅ）結晶３Ｂとを交
互に数１０人の厚さで薄層状態に積層した歪超格子Ｎ３
を形成し、その上にＣｄＴｅ結晶４をエピタキシャル成
長する方法を提案した。
このようにすると、基（反とエピタキシャル層との間で
急激な格子定数の変動が無く、また歪超格子層によって
転位の発生が抑制されて高品位のＣｄＴｅ結晶が得られ
るようになる。
急激な格子定数の変動が無く、また歪超格子層によって
転位の発生が抑制されて高品位のＣｄＴｅ結晶が得られ
るようになる。
然し、上記した従来の方法では第３図に示すように、Ｇ
ａＡｓ基板１上に前記したＺｎ５ｅをバッファ層２とし
て形成し、その上にＣｄＴｅとＺｎ５ｅで転位の無い歪
超格子を形成しようとすると、上記Ｚｎ５ｅの格子定数
は５．６６８人であり、ＣｄＴｅの格子定数は６．４８
１人であり、両者の結晶の間の格子不整合度（各々の結
晶の格子定数の差／各々の結晶の格子定数の平均値）は
約１３％と大きい値を示す。
ａＡｓ基板１上に前記したＺｎ５ｅをバッファ層２とし
て形成し、その上にＣｄＴｅとＺｎ５ｅで転位の無い歪
超格子を形成しようとすると、上記Ｚｎ５ｅの格子定数
は５．６６８人であり、ＣｄＴｅの格子定数は６．４８
１人であり、両者の結晶の間の格子不整合度（各々の結
晶の格子定数の差／各々の結晶の格子定数の平均値）は
約１３％と大きい値を示す。
このように格子不整合度が大であると、Ｚｎ５ｅのバッ
ファ層２上に、歪超格子形成用のＣｄＴｅ結晶３Ａを成
長する際、格子不整合による結晶欠陥が生じない臨界厚
さは５Å以下に抑える必要が生じ、このような薄層にＣ
ｄＴｅ結晶をＺｎ５ｅのバッファ層２上に成長するのは
困難である。
ファ層２上に、歪超格子形成用のＣｄＴｅ結晶３Ａを成
長する際、格子不整合による結晶欠陥が生じない臨界厚
さは５Å以下に抑える必要が生じ、このような薄層にＣ
ｄＴｅ結晶をＺｎ５ｅのバッファ層２上に成長するのは
困難である。
このことは、文献ＣＦ、Ｒ，Ｎ、ＮＡＢＡＲＲＯ，Ｄｉ
ｓｌｏｃａｔｉ。
ｓｌｏｃａｔｉ。
ｎ ｉｎ ５ｏｌｉｄ、Ｖｏｌ ２＋（１９７９） Ｎ
ｏｒｔｈ Ｈｏ１ｌａｎｄ ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ
ｍｐａｎｙ）によって述べられている。
ｏｒｔｈ Ｈｏ１ｌａｎｄ ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ
ｍｐａｎｙ）によって述べられている。
本発明は上記した問題点を解決し、Ｚｎ５ｅハソファ層
２上に格子不整合による転位の発生を少なくした歪超格
子層が形成されるようにしてＧａＡｓ基板上に該基板と
格子定数の異なるＣｄを含む化合物半導体結晶を容易に
製造できる方法を目的とする。
２上に格子不整合による転位の発生を少なくした歪超格
子層が形成されるようにしてＧａＡｓ基板上に該基板と
格子定数の異なるＣｄを含む化合物半導体結晶を容易に
製造できる方法を目的とする。
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、ガリウム砒素基板上にカドミウムを含む化合物半
導体結晶をエピタキシャル成長する方法であって、 前記ガリウム砒素基板とカドミウムを含む化合物半導体
結晶の間に亜鉛・セレンと亜鉛・テルルの超格子層より
なるバッファ層と、カドミウム・テルルと亜鉛・テルル
の超格子層よりなるバッファ層を積層して成長すること
を特徴としている。
法は、ガリウム砒素基板上にカドミウムを含む化合物半
導体結晶をエピタキシャル成長する方法であって、 前記ガリウム砒素基板とカドミウムを含む化合物半導体
結晶の間に亜鉛・セレンと亜鉛・テルルの超格子層より
なるバッファ層と、カドミウム・テルルと亜鉛・テルル
の超格子層よりなるバッファ層を積層して成長すること
を特徴としている。
ＣｄＴｅ結晶の格子定数は６．４８１人、Ｚｎ５ｅ結晶
の格子定数は５．６６８人である。ＺｎＴｅ結晶の格子
定数は上記したＣｄＴｅ結晶の格子定数とＺｎ５ｅ結晶
の格子定数の中間の値の６．１０２人であるので、第１
図に示すようにＧａＡｓ基板１１上にＺｎ５ｅの結晶層
をバッファ層１２として形成した後、該バッファ層１２
上にＺｎＴｅ層１３八 とＺｎ５ｅ層１３Ｂをそれぞれ
の厚さが５０人の厚さになるようにして各々５層ずつ積
層して全体の厚さが５００ 人程度のＺｎＴｅ層１３６
とＺｎ５ｅ層１３Ｂの歪超格子層をバッファ層１３と
して形成する。
の格子定数は５．６６８人である。ＺｎＴｅ結晶の格子
定数は上記したＣｄＴｅ結晶の格子定数とＺｎ５ｅ結晶
の格子定数の中間の値の６．１０２人であるので、第１
図に示すようにＧａＡｓ基板１１上にＺｎ５ｅの結晶層
をバッファ層１２として形成した後、該バッファ層１２
上にＺｎＴｅ層１３八 とＺｎ５ｅ層１３Ｂをそれぞれ
の厚さが５０人の厚さになるようにして各々５層ずつ積
層して全体の厚さが５００ 人程度のＺｎＴｅ層１３６
とＺｎ５ｅ層１３Ｂの歪超格子層をバッファ層１３と
して形成する。
このようにすると、ＺｎＴｅ結晶とＺｎ５ｅ結晶との格
子定数の差は、ＣｄＴｅ結晶とＺｎ５ｅ結晶との格子定
数の差より小さく、格子不整合度は７％程度であり、臨
界厚が大きく、格子不整による転位の発生のない歪超格
子によるバッファ層１３が得られる。
子定数の差は、ＣｄＴｅ結晶とＺｎ５ｅ結晶との格子定
数の差より小さく、格子不整合度は７％程度であり、臨
界厚が大きく、格子不整による転位の発生のない歪超格
子によるバッファ層１３が得られる。
更にこのハソファ［１３の上にＺｎＴｅ層１４Ａ と、
ＣｄＴｅ層１４Ｂをそれぞれの厚さが５０人の厚さとな
るようにして各々５層ずつ積層して全体の厚さが５００
人程度のＺｎＴｅ層１４ＡとＣｄＴｅｊｉｉ１４Ｂの歪
超格子によるバッファ層１４を形成する。
ＣｄＴｅ層１４Ｂをそれぞれの厚さが５０人の厚さとな
るようにして各々５層ずつ積層して全体の厚さが５００
人程度のＺｎＴｅ層１４ＡとＣｄＴｅｊｉｉ１４Ｂの歪
超格子によるバッファ層１４を形成する。
この場合も、ＺｎＴｅ結晶の格子定数は６．１０２人、
ＣｄＴｅ結晶の格子定数は６．４８１人であり、格子不
整合度は６％と小さいので臨界厚が大きく、格子不整合
による転位の発生のない歪超格子によるバッファ層１４
が得られる。
ＣｄＴｅ結晶の格子定数は６．４８１人であり、格子不
整合度は６％と小さいので臨界厚が大きく、格子不整合
による転位の発生のない歪超格子によるバッファ層１４
が得られる。
このようにして格子不整合による転位の発生の少ないバ
ッファ層の上にＣｄＴｅ結晶エピタキシャル層１５を形
成すると、その形成されたＣｄＴｅエピタキシャル層も
転位の発生の少ないものと成る。
ッファ層の上にＣｄＴｅ結晶エピタキシャル層１５を形
成すると、その形成されたＣｄＴｅエピタキシャル層も
転位の発生の少ないものと成る。
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の方法により形成した半導体結晶の断面
図、第２図は本発明の方法に用いる装置の模式図である
。
図、第２図は本発明の方法に用いる装置の模式図である
。
第１図に示すように格子定数が５．６５３人のＧａＡｓ
基板１１上に、格子定数が５．６６８人のＺｎ５ｅの結
晶をバッファ層Ｉ２として１０００人の厚さにホットウ
ォールエピタキシャル成長法により形成する。この方法
は第２図に示すように、容器２１内で加熱ヒータを内蔵
した円板状の基板設置台２３上に前記ＧａＡｓ基板１１
を設置し、ソース坩堝２４内にＳｅソース２５とＺｎソ
ース２６を収容する。
基板１１上に、格子定数が５．６６８人のＺｎ５ｅの結
晶をバッファ層Ｉ２として１０００人の厚さにホットウ
ォールエピタキシャル成長法により形成する。この方法
は第２図に示すように、容器２１内で加熱ヒータを内蔵
した円板状の基板設置台２３上に前記ＧａＡｓ基板１１
を設置し、ソース坩堝２４内にＳｅソース２５とＺｎソ
ース２６を収容する。
またソース坩堝２７にＺｎソース２６とＴｅソース２８
を収容し、ソース坩堝２９にＴｅソース２８とＣｄソー
ス３１を収容する。そして容器２１内を１０−’ｔｏｒ
ｒ程度の高真空に排気した後、ＧａＡｓ基板１１を３５
０ ’Ｃ程度の温度に基板設置台に内蔵した加熱ヒータ
で加熱し、またソース坩堝２４をヒータ２２Ａ 、 ２
２Ｂで加熱して、該ソース坩堝２４より蒸発したＳｅソ
ース２５、Ｚｎソース２６の蒸発成分を基板に付着させ
てＺｎ５ｅのバッファ層１２を約１０００人の厚さに形
成する。
を収容し、ソース坩堝２９にＴｅソース２８とＣｄソー
ス３１を収容する。そして容器２１内を１０−’ｔｏｒ
ｒ程度の高真空に排気した後、ＧａＡｓ基板１１を３５
０ ’Ｃ程度の温度に基板設置台に内蔵した加熱ヒータ
で加熱し、またソース坩堝２４をヒータ２２Ａ 、 ２
２Ｂで加熱して、該ソース坩堝２４より蒸発したＳｅソ
ース２５、Ｚｎソース２６の蒸発成分を基板に付着させ
てＺｎ５ｅのバッファ層１２を約１０００人の厚さに形
成する。
次いで基板設置台２３のＧａＡｓ基板１１をソース坩堝
２４とソース坩堝２７の開口部上に交互に移動させ、ヒ
ータ２２Ａ、２２Ｂで加熱されたＳｅソース２５とＺｎ
ソース２６の蒸発成分と、ヒータ２２Ａ 、 ２２Ｂで
加熱されたＴｅソース２８とＺｎソース２６の蒸発成分
を基板上に付着させて５０人の厚さのＺｎ５ｅ層と５０
人厚さのＺｎＴｅＦｌｆを各々５層程度積層して５００
人厚さの超格子に依るバッファ層１３を形成する。
２４とソース坩堝２７の開口部上に交互に移動させ、ヒ
ータ２２Ａ、２２Ｂで加熱されたＳｅソース２５とＺｎ
ソース２６の蒸発成分と、ヒータ２２Ａ 、 ２２Ｂで
加熱されたＴｅソース２８とＺｎソース２６の蒸発成分
を基板上に付着させて５０人の厚さのＺｎ５ｅ層と５０
人厚さのＺｎＴｅＦｌｆを各々５層程度積層して５００
人厚さの超格子に依るバッファ層１３を形成する。
次いで基板設置台２３のＧａＡｓ基板１１が、ソース坩
堝２７とソース坩堝２９との開口部上を交互に移動する
ようにして、ヒータ２２Ａ、２２Ｂで加熱されたＴｅソ
ース２８とＺｎソース２６の蒸発成分と、ヒータ２２Ａ
、２２Ｂで加熱されたＣｄソース３１とＴｅソース２８
の蒸発成分を基板上に付着させて厚さ５０人のＺｎＴｅ
層と厚さ５０人のＣｄＴｅ層より成る超格子によるバッ
ファ層１４を全体で５００ 人の厚さに形成する。
堝２７とソース坩堝２９との開口部上を交互に移動する
ようにして、ヒータ２２Ａ、２２Ｂで加熱されたＴｅソ
ース２８とＺｎソース２６の蒸発成分と、ヒータ２２Ａ
、２２Ｂで加熱されたＣｄソース３１とＴｅソース２８
の蒸発成分を基板上に付着させて厚さ５０人のＺｎＴｅ
層と厚さ５０人のＣｄＴｅ層より成る超格子によるバッ
ファ層１４を全体で５００ 人の厚さに形成する。
次いで基板設置台２３のＧａＡｓ基板が、ソース坩堝２
９の開口部上に位置するようにして、ヒータ２２Ａ。
９の開口部上に位置するようにして、ヒータ２２Ａ。
２２Ｂで加熱されたＣｄソース３１とＴｅソース２８の
蒸発成分を基板上に付着させて、基板上にＣｄＴｅのエ
ピタキシャル層１５を形成する。
蒸発成分を基板上に付着させて、基板上にＣｄＴｅのエ
ピタキシャル層１５を形成する。
このようにすれば、ＧａＡｓ基板上に形成される歪超格
子層によるバッファ層が、格子不整合による結晶欠陥の
発生しない状態で形成されるので、その上に形成される
ＣｄＴｅのエピタキシャル結晶も結晶欠陥を生じない高
品質なものが得られる。
子層によるバッファ層が、格子不整合による結晶欠陥の
発生しない状態で形成されるので、その上に形成される
ＣｄＴｅのエピタキシャル結晶も結晶欠陥を生じない高
品質なものが得られる。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、ＧａＡ
ｓ基板上に該基板と格子定数の異なる異種結晶のカドミ
ウムを含む化合物半導体結晶が高品質に形成され、この
基板を用いてＨｇ＋−ｘ Ｃｄ、 Ｔｅのユタキシャル
結晶を形成すると結晶欠陥を生しろ高品質なエピタキシ
ャル結晶が得られる効果力る。
ｓ基板上に該基板と格子定数の異なる異種結晶のカドミ
ウムを含む化合物半導体結晶が高品質に形成され、この
基板を用いてＨｇ＋−ｘ Ｃｄ、 Ｔｅのユタキシャル
結晶を形成すると結晶欠陥を生しろ高品質なエピタキシ
ャル結晶が得られる効果力る。
第１図は本発明の方法で形成した半導体結晶断面図、
第２図は本発明の方法に用いる装置の模式し第３図は従
来の方法で形成した半導体結晶Ｃ面図である。 図において、 １１はＧａＡｓ基板、１２はバッファ層（ＺｎＳｅ層）
、はＺｎ５ｅ−ＺｎＴｅ バッファ層、１３Ａ はＺｎ
Ｔｅ層、１３ＢＺｎＳｅ層、１４はＣｃｌＴｅ−ＺｎＴ
ｅ ハフフッ層、１４Ａ は０層、１４ＢはＺｎＴｅ層
、１５はＣｄＴｅエピタキシャル填２１は容器、２２Ａ
、２２Ｂはヒータ、２３は基板設置子２４．２７．２９
はソース坩堝、２５はＳｅソース、２６はＺ−ス、２８
はＴｅソースを示す。
来の方法で形成した半導体結晶Ｃ面図である。 図において、 １１はＧａＡｓ基板、１２はバッファ層（ＺｎＳｅ層）
、はＺｎ５ｅ−ＺｎＴｅ バッファ層、１３Ａ はＺｎ
Ｔｅ層、１３ＢＺｎＳｅ層、１４はＣｃｌＴｅ−ＺｎＴ
ｅ ハフフッ層、１４Ａ は０層、１４ＢはＺｎＴｅ層
、１５はＣｄＴｅエピタキシャル填２１は容器、２２Ａ
、２２Ｂはヒータ、２３は基板設置子２４．２７．２９
はソース坩堝、２５はＳｅソース、２６はＺ−ス、２８
はＴｅソースを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ガリウム砒素基板（１１）上にカドミウムを含む化合物
半導体結晶（１５）をエピタキシャル成長する方法であ
って、 前記ガリウム砒素基板（１１）とカドミウムを含む化合
物半導体結晶（１５）の間に亜鉛・セレンと亜鉛・テル
ルの超格子層よりなるバッファ層（１３）と、カドミウ
ム・テルルと亜鉛・テルルの超格子層よりなるバッファ
層（１４）を積層して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 |
|---|---|---|---|
| JP2424090A JPH03228316A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2424090A JPH03228316A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03228316A true JPH03228316A (ja) | 1991-10-09 |
Family
ID=12132728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2424090A Pending JPH03228316A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03228316A (ja) |
-
1990
- 1990-02-01 JP JP2424090A patent/JPH03228316A/ja active Pending
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