JPH0350840A - 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

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 化合物半導体結晶の気相エピタキシャル成長方法に関し
、 基板上に形成されるエピタキシャル層の層の厚さが均一
で、成長面内および成長厚さ方向で結晶組成が一定なエ
ピタキシャル層を得ることを目的とし、 基板上に形成すべき化合物半導体結晶層の構成元素を含
む結晶層を前記基板上に予め形成した後、該結晶層を形
成した基板と、前記化合物半導体結晶層の構成元素と同
一の構成元素で前記化合物半導体結晶層とは組成の異な
るエピタキシャル成長用ソースとを封管内に設置し、該
封管を前記基板、エピタキシャル成長用ソースのメルト
、該メルトからの蒸気で構成される三相の平衡温度に設
定し、前記基板上に、前記エピタキシャル成長用ソース
の成分を気相成長方法でエピタキシャル成長することで
構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は化合物半導体結晶の気相成長方法に関する。
赤外線検知素子の形成材料としてエネルギーバンドギャ
ップの狭い水銀・カドミウム・テルル（Ｈｇ＋−ｘ　Ｃ
ｄｘ　Ｔｅ）の化合物半導体結晶が用いられている。
このような化合物半導体結晶を素子形成に都合が良いよ
うに大面積で、かつ薄層状態に形成するために装置構成
が簡単な封管型の気相エピタキシャル成長方法が注目さ
れている。
〔従来の技術〕
従来の封管型気相エピタキシャル成長方法は、第９図に
示すように、水銀（ｊｉｇ）、カドミウム（Ｃｄ）およ
びテルル（Ｔｅ）を所定重量秤量し、混合して溶融後、
固化させて形成したＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅのエピタ
キシャル成長用ソース１を一端に設置し、他端にはＣｄ
Ｔｃよりなるエピタキシャル成長用基板２を設置した封
管３を加熱炉（図示せず）内に挿入し、上記加熱炉の温
度を温度分布曲線４に示すように設定し、前記封管３の
ソース側の温度が基板温度よりも１０°Ｃ高い状態に成
るようにして基板上にエピタキシャル層を形成していた
。
ところで上記した従来の方法は、Ｉｔｇｌ−ｘ　ＣｄＸ
　Ｔｅのエピタキシャル成長用ソース１の設定温度を６
００℃の温度に設定すると、このソースの解離圧が１０
気圧以上あり、そのため封管が破損する問題があり、こ
の破損を防止するために断面積の小さい封管を用いる必
要上、大面積のエピタキシャル層が得られない問題があ
る。
そこで、最近になって第１０図に示すように、容器５の
内部に、Ｈｇ＋−ｘ　Ｃｄ、　Ｔｅの結晶を（Ｉｔｇｌ
−ｚ　Ｃｄｔ　）＋−ｙＴｅｙで表示した場合、前記Ｖ
　＞０．５と成るテルルリッチメルト 合吻のエピタキシャル成長用ソース６を設置し、該エピ
タキシャル成長用ソース上にスペーサ７を介してＣｄＴ
ｅよりなるエピタキシャル成長用基板８を設置する。そ
して容器５内を排気した後、該エピタキシャル成長用基
板８上に空間部９を設けた状態で前記容器５に蓋１０を
設置して容器を加熱してＨｇ＋□Ｃｄ．　Ｔｅのエピタ
キシャル層を形成する方法が文ｉｉｉｆ　（（Ｊ．Ｖａ
ｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ５（６）、Ｐ３３８３
−３３８５（１９３７）　〕に提案されている。
ところでメルトの形成材料のＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ
の結晶に於いて、前記１１ｇ原子とＣｄの原子の和の原
子の個数とＴｅの原子の個数とが１対１で結合されてい
る状態をストイキオメトリ（化学量論的組成）と称して
おり、それ以外の結合状態をオフストイキオメトリと称
している。そして上記１１ｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅの結晶
に於いてＴｅ原子の個数がｌ１ｇ原子十Ｃｄ原子の個数
より多い状態をＴｅリッチのソースと称し、この融液を
ｔ１ｇ＋−ｘ　Ｃｄ、　ＴｅのＴｅリッチメルトと称す
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、このような前記文献に記載された従来の方法
で形成した１１ｇ１□Ｃｄｘ　Ｔｅの結晶を結晶表面よ
り深さ方向に７９って削り、露出した結晶の表面に於け
るＸ値を、エピタキシャル成長用ソースに用いたＨｇ、
−、Ｃｄ、　Ｔｅのソースに於けるＸ値をパラメータと
して示した図を第１１図に示す。
図の曲線ＩＬ　１２．１３．１４．１５．１６は、エピ
タキシャル成長用ソースとしてＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔ
ｅのメルトのＸ値がそれぞれＯ，０，１，０，２，０，
３，０，４，０，７のメルトを用いて成長した結晶に於
いて、結晶表面からの距離に対するＨｇ１−Ｘ　ｃｄＸ
ＴｅのＸ値の変動状態を示している。
図の曲線１３に示すように０．２　≧ＸのＨｇ１−ｘ　
Ｃｄ。
Ｔｅのソースのメルトを用いた場合、結晶の表面のＸ値
がソースのメルトのＸ値より大になる問題がある。
また図の曲線１１に示すようにソースのＸ値がＸ−〇、
つまりＩＩ　ｇ　Ｔ　ｅのソースのメルトを用いた場合
に於いても、ｘ　＝０．１２の結晶しか得られず、この
ような従来の方法では、Ｘ≦０．１１の組成のＩ１ｇ＋
−３ＣｄＸＴｅのエピタキシャル結晶が得られない問題
がある。
この原因としてエピタキシャル成長時に、エピタキシャ
ル成長用ソースのメルトより成長中の結晶表面迄輸送さ
れるＨｇおよびＴｅガスの輸送速度が、成長するＩＩｇ
＋−ｘ　ＣｄＸＴｅのエピタキシャル層と、ＣｄＴｅ基
板との間の相互拡散によって表面組成が変化する速度、
即ちＸ値が増加する速度よりも遅いためと考えられる。
またエピタキシャル成長用ソースとしてｌ１ｇ、、Ｃｄ
、　ＴｅのＴｅリッチメルトと、ｔ（ｇ＋−ｘ　Ｃｄ、
　Ｔｅの結晶の混合物を用いており、異なったＸ値のＩ
１ｇ＋−ｘ　Ｃｄ。
Ｔｅのエピタキシャル層を得ようとすると、前記ソース
となるＨｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅの結晶と、Ｈｇ＋−ｘ　
Ｃｄ＋ｃ　Ｔｅのソースとを、共に作り変える必要があ
り作業がよ頁雑となる。
本発明は上記した問題点を除去し、エピタキシャル成長
用ソースとしてＴｅリッチのエピタキシャル成長用ソー
スのメルトのみを用い、かつ前記三相平衡温度を変化さ
せるのみで、所望のＸ値のＨｇ＋−ｘ　ｃａＸＴｅのエ
ピタキシャル層が容易に得られるようにした化合物半導
体結晶の製造方法を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するための本発明の方法は、第１図の原
理図に示すように、基板２１上に形成すべき化合物半導
体結晶層２２の構成元素を含む結晶層２３を前記基板２
１上に予め形成した後、該結晶層２３を形成した基板２
１と、前記化合物半導体結晶層２２の構成元素と同一の
構成元素で前記化合物半導体結晶層２２とは組成の異な
るエピタキシャル成長用ソース２４とを封管２５内に設
置し、前記封管を基板、エピタキシャル成長用ソース２
４のメルト、該ソースのメルトからの蒸気の三相平衡温
度に設定し、該基板上に前記ソースの成分を気相成長方
法でエピタキシャル成長することである。
〔作　用〕
本発明の方法は第１図に示すように、サファイア基板２
１上にＣｄＴｅ結晶層２３を予め形成した後、該基板２
１とＴｅリッチメルト　（（Ｈｇ１−２　Ｃｄｚ　）＋
−ｙＴｅｙでｙが０．５以上〕よりなるエピタキシャル
成長用ソース２４とを、基板とＴｅリッチメルトが接触
しない状態で封管２５内に設着して、咳封管内の温度を
、エピタキシャル成長用ソースのＴｅリッチメルトの液
相化温度に成るように設定する。
このＴｅリッチメルトの液相化温度では、Ｔｃ’、Ｉノ
チメルト、雰囲気ガス、基板（ＣｄＴｅ層／サファイア
基板）が平衡状態になる。このように下ると本発明の方
法の結晶成長の経過を示す模式図の第、１図（ａ）に示
すように、ＣｄＴｅ結晶層２３の表面には、Ｔｅリッチ
メルトより析出する固相のｌＩｇｌ−ｘ　Ｃｄｇ　Ｔｅ
の結晶のＸ値と等しい値に、Ｘ値が到達する迄、Ｋｇと
Ｔｅが輸送される。また第４図（ｂ）に示すようにＣｄ
Ｔｅの結晶層２３の内部では、該ＣｄＴｅ結晶層２３の
表面に形成されるＨｇｒ−ｘ　ＣｃＬ　Ｔｅ結晶層２２
と相互拡散を起こしている。そして第４図（Ｃ）に示す
ように形成さるＨｇ１−ｘ　ｃｄＸＴｅ結晶２２のＸ値
と同じＸ値が得られる迄、ＣｄＴｅ結晶層がｌＩｇｌ−
８Ｃｄｘ　Ｔｅ結晶層に変換される。
そして第４図（ｄ）に示すように、ＣｄＴｅ結晶層２３
の厚さをｔＩＪｍ、格子定数をａ、とすると、形成され
るｌＩｇｌ−ｘ　Ｃｄｙ　Ｔｅの結晶層２２の厚さＴｐ
ｍは、Ｔ＝ｔａ２／ｘａ、となる。このようにして形成
されたＨｇ　１−　ｘ　ＣｄつＴｅの結晶層２２は結晶
成長面内、および成長厚さ方向に沿って一定の組成であ
り、前記基板、溶融メルトの蒸気、溶融メルトが各々三
相平衡になるように温度設定されているので上記Ｔ以上
の厚さにはＨｇｒ−ｘ　ｃａ、　Ｔｅの厚さは増加しな
い。
また従来の方法では、ソースの組成がｘ＝０の場合でも
ｌＩｇｌ−ｘ　ｃａＸ　Ｔｅの結晶表面がＸ　＝Ｏ，１
２であり、Ｘ≦０．１１の結晶を形成することが出来な
いが、本発明の方法では、ｘ＝０．０５の）Ｉｇ＋−ｘ
　ＣｄＸ　Ｔｅの結晶を１０μｍの厚さに成長する場合
、ＣｄＴｅ結晶層を０．５　μｍ成長し、残りの９．５
　μｍをソースからの気相で供給すれば成長可能である
。
また従来の方法では、エピタキシャル成長用ソースとし
て、Ｈｇｒ−ｘ　ＣｄＸＴｅの結晶とＴｅリッチのＨｇ
ｒ−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅのメルトを必要としたが、本発明
の方法ではＴｅリッチのＨｇｒ−ｘ　ｃｃｔＸＴｅのメ
ルトのみで良＜、ｌ（ｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの組成を
変動させた結晶を得るには、三相平衡温度を変動させて
エピタキシャル成長すると良い。
また本発明では、成長温度を変えるのみで形成されるＨ
ｇｒ−ｘ　ｃａＸＴｅのＸ値を変化させることができる
。この理由について第５図、および第６図を用いて説明
する。
第５図はＨｇｒ−ｘ　Ｃｄｚ　ＴｅのＴｅリッチコーナ
に於ける相図である。
第５図に於いて、横軸はＣｄの原子分率、縦軸はＨｇの
原子分率、実線の曲線３Ｌ３２，３３，３４，３５．３
６は三相平衡となるｌＩｇｌ−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの液相
化温度曲線、点線の曲線４Ｌ４２，４３，４４，４５，
４６，４７．４８は三相平衡となる時のＨｇｒ−ｘ　Ｃ
ｄＸＴｅ結晶の固相のＸ値曲線を示す。図で５５０°Ｃ
の温度でｘ＝０．２の同相と平衡するＴｅのリッチメル
ト（液相化温度Ｔ、　　＝５５０　’Ｃ）をＡ点に示す
。
このメルトを徐々に５００℃の温度迄下げると、メルト
中に固相の’ｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅを析出しながら、Ｂ
点に平衡状態が移る。この時、新しい三相平衡状態とな
り、平衡する固相値はＸ＝０．１となる。
つまりＴ、以下の成る温度で保持することでＴ。
で平衡するｘ４ｃＬよりも低いＸ値の結晶を本発明の方
法では成長できる。
また第６図にＨｇ分圧と成長温度との分布曲線を示す。
図の横軸は成長温度、縦軸は水銀分圧を示す。図で直線
６１は水銀単体の茶気正直線を示し、図の曲線６２．６
３，６４，６５，６６．６７．６８．６９は三相平ｉ）
ｉとなるＸ値のＨｇｒ−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ結晶の温度と
水銀分圧との関係曲線である。温度５５０°Ｃでｘ＝０
．２の固相と平衡するＨｇ蒸気圧は、Ａ点の他にＨｇ単
体のｆ気圧的ｎ６１に近接した点りにあるが、これはＨ
ｇ過剰のメルトと平衡する分圧である。図のＡ点はＴｅ
’Ｊッチメルトと平衡する水銀分圧で、図のＡ点とＢ点
は前記第５図に示したＡ点とＢ点を第６図上に移した場
合を示す。ＴＬ　＝５５０℃のメルトの保持温度を５５
０℃より上げた場合に付いて考える。液相化温度ＴＬ以
上では、メルトと平衡するＨｇ分圧は、単体のＨｇの蒸
気圧に比例すると報告されている。また１１ｇ１−ＸＣ
ｄ、　Ｔｅ固相とガスの平衡を考えた場合、１１ｇ分圧
は他のＣｄ、　Ｔｅの分圧に比して４桁以上高いので、
ｌ１ｇ分圧によって平衡固相値が決まる。
従って三相平衡のＨＢＱ気圧と一致した平衡同相値と平
衡をとると考えられる。
そこで５５０℃より７１０℃に成長温度を上げると、１
１ｇ分圧は、Ａ点より０点に移り、この時平衡状態と成
る固相値ｘ　＝０．８となる。従って液相化温度Ｔｔ以
上の温度でメルトを保持することにより、Ｔ、での平衡
固相値よりも高いＸ値の結晶を形成することができる。
このようにして本発明では、成長時の草気圧、つまり水
銀分圧を１気圧以下にでき、そのため封管に掛かる圧力
が小さいので該封管の断面積を大きく取れるので大面積
の結晶を得ることができる。
また５００°Ｃ程度の低温でエピタキシャル成長が出来
るので、不純物の拡散を抑えることも可能である。
〔実　施　例〕
以下、図面を用いて本発明の実施例につき詳細に説明す
る。
第２図は本発明の詳細な説明図、第３図は本発明の方法
の加熱炉の温度分布図である。
上記の図を用いてＨｇｏ、　ｅ　Ｃｄｏ、　ｚＴｅのエ
ピタキシャル層を成長する場合に付いて述べる。
まず、第２図に示すように、サファイア基板２１上にＣ
ｄＴｅ結晶層２３を、３μｍの厚さにＭＯＣＶＤ（Ｍｅ
ｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏ
ｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ホットウォールエピタ
キシャル成長法、或いは蒸着法等を用いて成長する。
このＣｄＴｅ結晶層はエピタキシャル成長した華結晶膜
である必要は無く、またＣｄＴｅ結晶層の厚さが厚くな
ると、該ＣｄＴｅ結晶層がその上に形成される１１ｇ＋
−ｘ　Ｃｄ）（Ｔｅ結晶層と相互拡散を起こしてＣｄＴ
ｅ結晶層層の全てがｔ１ｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ結晶層
に成る迄成長が続くので成長時間が長くなるので本実施
例では３μｍとした。
次いで開口部２６を設けた平板状の石英より成る基板ホ
ルダ２７上に前記ＣｄＴｅ結晶層２３を成長したサファ
イア基板２１を配置する。そして該基板ホルダ２７の下
部にＴｅリッチのエピタキシャル成長用ソース２４、即
ちＨｇｏ、　ｚｚｓ　Ｃｄｏ、　０１６Ｔｅ０．７５？
、或いは（ｌ１ｇ＋−ｇ　Ｃｄｇ　）＋−ｙＴｅｙで示
すとｙ　＝０．７５９　、ｚ　＝０．０６６４を収容し
たボート２８を配置した状態で前記基板２１とボート２
８とを、真空に排気した封管２５内に設置する。
次いで加熱炉２９内に前記封管２５を挿入し、該封管を
５５０℃のエピタキシャル成長用ソース２４の液相化温
度曲線３０に設定して３日間加熱保持する。
前記封管を加熱炉内で３日間保持した後、１時間を掛け
て室温迄冷却した後、封管を開封し基板を取り出す。基
板上にはＨｇｏ、　１ｌＣｄｏ、　ｚＴｅのエピタキシ
ャル層が１５μｍの厚さに形成されている。
ここでＣｄＴｅの格子定数２．は６．４８２人、Ｈｇｏ
、　ｅＣｄｏ、ｚＴｅの格子定数ａ２は６．４６８人で
有るので、ａ　Ｉ／　ａ　ｚは略１と見做せるのでＴ＝
ｔａ２／ｘａ。
の式で求まるエピタキシャル層の厚さと一敗する。
また本実施例の変形例として、第７図（ａｌに示すよう
に封管２５の中央に前記したＴｅリッチのエピタキシャ
ル成長用ソース２４を収容したボート２８を設置し、そ
の両側に前記ＣｄＴｅ結晶層を形成したサファイア基板
２１を、所定の間隔を隔てて基板ホルダ２７に立て掛け
て設置しても良い。
また本実施例の変形例として、第７図（ｂ）に示すよう
に封管２５の底部に前記したエピタキシャル成長用ソー
ス２４を設置し、基板ホルダ２７に前記ＣｄＴｅ結晶層
を形成したサファイア基板２１を積層して設置する構造
を採っても良い。
また本発明の他の実施例として、第８図（ａ）に示すよ
うにサファイア基板２１の上にＣｄＴｅ結晶層２３を前
記した方法で形成した後、該結晶Ｊｉ２ｆ’２３上に図
示しないがレジスト膜を形成後、該レジスト膜をホトリ
ソグラフィ法で所定のパターンに形成後、該パターン形
成したレジスト膜をマスクとしてＣｄＴｅ結晶層２３を
所定のパターンに形成する。この状態を第８図（ｂｌに
示す。次いで上記パターン形成したＣｄＴｅ結晶層２３
を有する基板を封管内に前記したエピタキシャル成長用
ソースと共に設置して気相成長すると、第８図（Ｃ）に
示すように基板上にＨｇｏ、ｅＣｄｏ、　ｚＴｅの結晶
層２２が選択成長できる。
また基板が凹凸形状を有する場合でも、気相成長方法で
、平衡状態に近い成長方法であるので、基板の凹凸状態
に関係無くエピタキシャル成長できる。
また本発明の他の実施例としてＨｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅ
の結晶以外にＡ１−ＸＢ、Ｃの式で表示され、Ａがｌ１
ｇ、ＢがＣｄ、　Ｚｎ、　Ｍｎｓ　Ｆｅ、　ＣがＴｅ、
　Ｓ　、　Ｓｅの元素で構成される三元の化合物半導体
結晶、または上記Ａ。
Ｂ、Ｃの元素を組み合わせて四元の化合物半導体結晶を
形成する場合でも同様の成長ができる。
また本発明の他の実施例としてエピタキシャル結晶の成
長速度を大にするために、成長用メルトの温度をメルト
の液相化温度より高い状態にして１１ｇ、ＸＣｄつＴｅ
の結晶をエピタキシャル成長した後、上記メルトの温度
を液相化温度に戻して再度封管をこの液相化温度に保持
して成長しても良い。
また逆に上記エピタキシャル成長用メルトの温度を液相
化温度よりも低い温度で保持すると、三相平衡となると
きのＨｇｔ−ｘ　Ｃ（１＋　Ｔｅの固相のＸ値が決まり
このＸ値の結晶が成長できる。
このようにしてエピタキシャル成長用メルトをＴｅリッ
チメルトの所定の組成のメルトとし、メルトの液相化温
度を変化させるのみで所望の組成のエピタキシャル結晶
を得ることができる。
また本発明の他の実施例としてＣｄＴｅ結晶層を表面に
形成したサファイア基板の他に、組成の不均一なｌｌｇ
ｌ−ｘ　Ｃｄ）Ｉ　Ｔｅ結晶層を表面に形成したサファ
イア基板を用いても良い。この場合に於いてもエピタキ
シャル成長用メルトの組成、メルトの液相化温度を変動
させて成長すると、前記した三相平衡温度に応じた組成
の均一なエピタキシャル結晶が得られる。またサファイ
ア基板の他に二酸化シリコン膜を形成したシリコン基板
を基板として用い、上記二酸化シリコン膜上にＣｄＴｅ
結晶層を形成後、該ＣｄＴｅ結晶層をＨｇｔ−ｘ　Ｃｄ
ＸＴｅ結晶層に変換させても良い。
また本発明の他の実施例として、（ｌｌｇｌ−Ｘ　Ｃｄ
　Ｘ　）１−ｙ　Ｚｎ、　Ｔｅ、またはＨｇｔ−ｘ　Ｃ
ｄ　Ｘ　Ｔｅ１−ｚｓｅｚの結晶層を得ようとすると、
まず前記したように、サファイア基板２１上にｔμｍの
ＣｄＴｅ結晶層２３を形成し、前記したＨｇｏ、　ｉｔ
ｓ　Ｃｄｏ、　ｏ＋ｂＴｅｏ、　７５９のＴｅリッチメ
ルトを用いて厚さ７８ｍのＨｇｏ、　ｔ　Ｃｄｏ、　ａ
　Ｔｅのエピタキシャル層を形成する。次いでｕｇ、　
Ｃｄ、　Ｚｎ、、Ｔｅの元素より構成されたオフストイ
キオメトリの組成のメルト、或いはｎｇ、　ｃｄ、、Ｔ
ｅ−、Ｓｅの元素より構成されたオフストイキオメトリ
の組成のメルトと前記Ｔｔ１ｍのｔｌｇｏ、　ｚ　Ｃｄ
６．６　Ｔｅのエピタキシャル層を形成した基板とを封
管内に設置し、前記メルト、前記メルトの蒸気、前記基
板の三相平衡温度でエピタキシャル成長すると、目的の
組成の四元の結晶を形成することができる。
このような操作を繰り返すと、五元以上のエピタキシャ
ル結晶の成長も可能である。
このことを一般式で述べると、サファイア基板上にＢＣ
の化学式で形成される結晶層をＬμｍの厚さに形成する
。（但しＢの構成元素はＣｄ、Ｚｎ　ＭｎＴｅ、　Ｃの
構成元素はＴｅ、　ｓ、　Ｓｅ）である。次いでＡＢＣ
の化学式（但しＡの構成元素はＨｇ、　ＢおよびＣの構
成元素は前記したもの）で示されるオフストイキオメト
リのメルトを用いて、厚さ７８ｍのＡＩ−ｖＢＸＣの化
合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長方法で形成す
る。
次いで得ようとする四元の化合物半導体結晶の厚さをＴ
４μｍ、化学式を（ＡＩ−Ｘ　ＢＸ）＋−ｙＢ　”Ｃと
し、或いは厚さＴ４′μｍで、化学式をＡＩ−ｘＢ、Ｃ
，Ｃ’、　、格子定数をａａ′とする。（但しＢ′の構
成元素はＣｄ、Ｚｎ、Ｍｎ、　、Ｔｅ　、　Ｃ′の構成
元素はＴｅ、Ｓ＋Ｓｅ）である。そして前記Ａ、−ＸＢ
えＣの化学式を有する化合物半導体結晶を形成した基板
で格子定数ａ３とＡ、Ｂ、Ｂ’、ＣまたはＡ、　　Ｂｃ
、ｃ’より成るオフストイキオメトリ組成のメルトとを
封管内に設置して三相平衡温度で成長すると、Ｔ４＝Ｔ
ａ４／　（１−ｙ）ａｓ　ｌ’　ｍ　、化学式が（Ａ、
−。
ＢＸ）＋−ｙＢ　”ｙ　Ｃの四元結晶、或いは厚さＴ４
′−Ｔａ４”　／　（１−ｚ）　８３　μｍ　、化学式
がＡ、−、Ｂ、Ｃ，−。
Ｃ′２の四元結晶がエピタキシャル成長できる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、結晶層
の厚さが均一で、組成が結晶層の厚さ方向および成長面
内で均一な結晶を得ることができるため、このような結
晶を用いて検知素子を形成すると、高感度で高信頼度の
赤外線検知素子が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法の原理図、 第２図は本発明の詳細な説明図、 第３図は本発明の方法の加熱炉の温度分布図、第４図（
ａｌより第４図（ｄｌ迄は、本発明の方法の結高成長の
経過を示す模式図、 第５図はＨｇ＋−Ｘ　Ｃｄｘ　ＴｅのＴｅリッチコーナ
に於ける相図、 第６図は水銀分圧と成長温度との関係曲線、第７図（ａ
）および第７図（ｂ）は本発明の他の実施例を示す模式
図、 第８図（ａ）より第８図（Ｃ）迄は本発明の方法に於け
る選択成長の工程図、 第９図および第１０図は従来の方法の説明図、第１１図
は従来の方法で形成した結晶の組成分布図を示す。 図において、 ２１は基板（サファイア基板）、２２は化合物半導体結
晶層（Ｈｇ＋−ｘ　Ｃｄ）（Ｔｅ結晶層）、２３は結晶
層（ＣｄＴｅ結晶層）　、２４はエピタキシャル成長用
ソース（Ｔｅ　リッチメルト）、２５は封管、２６は開
口部、２７は基板ホルダ、２８はボート、２９は加熱炉
、３０は液相化温度曲線、３１，３２．３３，３４，３
５．３６は三相平衡となるＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの
液相化温度曲線、４１，４２，４３，４４゜４５．４６
，４７．４８は三相平衡となるＩ１ｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴ
ｅの固相値曲線、６１は水銀単体の蒸気圧曲線、６２，
６３，６４゜６５．６６．６７．６８．６９は三相平衡
となるＨｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅのＸ値の等しい水銀分圧
と成長温度との関係曲線を示す。 第 図 ４兆輯／ｌＬム辺とＹへ逼側婢父 第　３　図 （ｂン ｆｃ） 、手４ｇｇ？　７ｊ；Ｅｆ：のｊｔ晶残子づ不通を釘破
炭回第　４　図偕の１） ＋ｄ） 滞登萌。幻ねＢ品転１ｐ通倍オ１ジ弐′口第４図（イの
２） →Ｃｄ−厚Ｊ会午 Ｈｔｐ−ｘ　ｃｄ　ｘｒｅｃｑ　Ｔｅす・ソチコーナｌ
：ｐ＋す１ｊＨＥＪ第５図 ７ Ｂ ０．９ １．０ １．１　　７．２　１．３　７．４ →壜庚１吃（に） １．５ 水１四１づ伊１丑、μ＼°（【刃こ廣とｎ６σｅトｄ訂
禾麿第６図 （ｂ＞ 、冷あ”Ｈｄ”５ｋｓ位のｒ末→４シ主Ｔ茅延式′２（
Ｑ） ＋１）） （Ｃ） 不発明自前ｂ−腟つ乏♂へにの計￥図 第８図 一一一十ｆＥ献 陵濠のχｊｈ鑓朝図 第９ａ！５ 従朱記肩ｉ形賎・い：Ｈ：ａｐＪ＆ハ徐÷２第１１図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）基板（２１）上に形成すべき化合物半導体結晶層
    （２２）の構成元素を含む結晶層（２３）を前記基板上
    に予め形成した後、該結晶層（２３）を形成した基板（
    ２１）と、前記化合物半導体結晶層（２２）の構成元素
    と同一の構成元素で前記化合物半導体結晶層（２２）と
    は組成の異なるエピタキシャル成長用ソース（２４）と
    を封管（２５）内に設置し、該封管（２５）を前記基板
    （２１）、エピタキシャル成長用ソース（２４）のメル
    ト、該メルトからの蒸気で構成される三相の平衡温度に
    設定し、前記基板（２１）上に、前記エピタキシャル成
    長用ソース（２４）の成分を気相成長方法でエピタキシ
    ャル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。 （２）前記基板（２１）が酸化アルミニウム（Ａｌ＿２
    Ｏ＿３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ジルコニ
    ウム（ＺｒＯ）、ＡｌＭｇＯ＿４、シリコン（Ｓｉ）、
    或いは二酸化シリコン膜を表面に形成したシリコン基板
    で有り、該基板上に形成すべき化合物半導体結晶層が、
    Ａ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘＣの形で示され、前記Ａの構成元
    素がＨｇ、Ｂの構成元素がＣｄ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
    の構成元素がＴｅ、Ｓ、Ｓｅで有るか、或いは前記化合
    物半導体結晶層が前記Ａ、Ｂ、Ｃの構成元素で形成され
    た四元以上の化合物半導体結晶層であることを特徴とす
    る請求項（１）記載の化合物半導体結晶の製造方法。 （３）前記基板上に予め形成する結晶層がＢ（Ｃｄ、Ｚ
    ｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ）とＣ（Ｔｅ、Ｓ、Ｂｅ）の元素の
    化合物で、該結晶層の厚さをｔ、格子定数をａ＿１とし
    た時、前記基板上に形成される化合物半導体結晶層がＡ
    ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘＣの形で示され、格子定数がａ＿２
    とすると、該化合物半導体結晶層の厚さＴが第（１）式
    のように成ることを特徴とする請求項（１）記載の化合
    物半導体結晶の製造方法。 Ｔ＝ｔ×ａ＿２／ｘ×ａ＿１…………（１）（４）前記
    ＢとＣで構成された結晶層をＡ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘＣの
    形に変換した後、前記Ａ、Ｂ、Ｃの構成元素で形成され
    た四元化合物でエピタキシャル成長用ソースを形成し、
    Ｂ′をＢの構成元素と同一とし、Ｃ′をＣの構成元素と
    同一とした時、前記基板上に形成されたＡ＿１＿−＿ｘ
    Ｂ＿ｘＣの形の結晶層を（Ａ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘ）＿１
    ＿−＿ｙＢ′＿ｙＣ、或いはＡ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘＣ＿
    １＿−＿ｚＣ′＿ｚの四元の化合物半導体結晶とするこ
    とを特徴とする請求項（３）に記載の化合物半導体結晶
    の製造方法。 （５）前記結晶層（２３）を前記基板（２１）上に形成
    後、前記結晶層（２３）に所定のパターンを加工し、不
    要な結晶層を除去した前記基板（２１）を用いて選択気
    相成長することを特徴とする請求項（１）記載の化合物
    半導体結晶の製造方法。
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