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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