JPH0478598B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0478598B2 JPH0478598B2 JP63249170A JP24917088A JPH0478598B2 JP H0478598 B2 JPH0478598 B2 JP H0478598B2 JP 63249170 A JP63249170 A JP 63249170A JP 24917088 A JP24917088 A JP 24917088A JP H0478598 B2 JPH0478598 B2 JP H0478598B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solution
- mercury
- temperature
- tellurium
- cadmium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/26—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition
- H10P14/265—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition using solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
- C30B19/02—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
- C30B19/04—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux the solvent being a component of the crystal composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
- C30B29/48—AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/26—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition
- H10P14/263—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using liquid deposition using melted materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2913—Materials being Group IIB-VIA materials
- H10P14/2917—Tellurides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3424—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IIB-VIA materials
- H10P14/3432—Tellurides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/906—Special atmosphere other than vacuum or inert
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、電気光学デバイス用の半導体材料を
製造するための工業的方法に関し、特にカドミウ
ム／水銀のあらゆる比率の単結晶テルル化カドミ
ウム水銀層を作る方法に関する。
製造するための工業的方法に関し、特にカドミウ
ム／水銀のあらゆる比率の単結晶テルル化カドミ
ウム水銀層を作る方法に関する。
従来の技術
今日、この材料は、高波長にて作動する電気光
学デバイスを製作するのに非常に適すると考えら
れている。特に、価電子帯と伝導帯との間の低エ
ネルギーギヤツプのため、該材料は、８〜14μm
の範囲の波長を持つた赤外線用の光検出器を作製
するのに適している。事実、半導体に電子−正孔
対を作るのに必要なエネルギーは、わずか0.1eV
にすぎない。かくして、低エネルギー光例えば室
温において物体が発する光を検出するための電気
光学デバイスを作製することができる。
学デバイスを製作するのに非常に適すると考えら
れている。特に、価電子帯と伝導帯との間の低エ
ネルギーギヤツプのため、該材料は、８〜14μm
の範囲の波長を持つた赤外線用の光検出器を作製
するのに適している。事実、半導体に電子−正孔
対を作るのに必要なエネルギーは、わずか0.1eV
にすぎない。かくして、低エネルギー光例えば室
温において物体が発する光を検出するための電気
光学デバイスを作製することができる。
この種のデバイスを用いることにより、高性能
画像化装置の感光性部品を形成する一次元又は二
次元アレーを得ることができる。該装置は、種々
の用途（例えば、病気の診断、人工衛星からの地
球の汚染地図の作製、不良な可視条件下の物体又
は人物の視覚化等）に有用な熱画像を与えること
ができる。
画像化装置の感光性部品を形成する一次元又は二
次元アレーを得ることができる。該装置は、種々
の用途（例えば、病気の診断、人工衛星からの地
球の汚染地図の作製、不良な可視条件下の物体又
は人物の視覚化等）に有用な熱画像を与えること
ができる。
当業者に知られているように、高性能電子工学
デバイスは、単結晶として入手できる半導体材料
を基材として用いて作製される。事実、この場合
のみ該材料はその体積の各点において一定でかつ
充分に知られた物性を示し、従つて該材料から作
られるデバイスの性能を最適にすることができ
る。更に、用いられる単結晶は、光検出の量子効
率の不所望な低下を避けるために、できる限り完
全な格子規則性を示さねばならない。
デバイスは、単結晶として入手できる半導体材料
を基材として用いて作製される。事実、この場合
のみ該材料はその体積の各点において一定でかつ
充分に知られた物性を示し、従つて該材料から作
られるデバイスの性能を最適にすることができ
る。更に、用いられる単結晶は、光検出の量子効
率の不所望な低下を避けるために、できる限り完
全な格子規則性を示さねばならない。
上記に挙げた特性はエピタキシヤル成長技法を
用いることにより良好に得られ得、また、該技法
は、光検出器のアレーの作製に必要な広い表面を
作ることも可能にする。液相技法及び気相技法が
よく知られている。今日では、前者が最も広く用
いられている。
用いることにより良好に得られ得、また、該技法
は、光検出器のアレーの作製に必要な広い表面を
作ることも可能にする。液相技法及び気相技法が
よく知られている。今日では、前者が最も広く用
いられている。
液相エピタキシヤル成長は単結晶基板上に合金
を沈着させることからなり、しかして該合金の組
成は適当な成長用溶液の組成に依存する。溶融し
たテルルが溶媒として働きかつカドミウム及び水
銀が溶質として働く溶液から出発して、テルル化
カドミウム水銀三元化合物の単結晶層が、基板と
して一般に用いられるテルル化カドミウム二元化
合物上に沈着される。沈着は、基板をわずかに過
飽和の溶液と接触させることにより行われる。
を沈着させることからなり、しかして該合金の組
成は適当な成長用溶液の組成に依存する。溶融し
たテルルが溶媒として働きかつカドミウム及び水
銀が溶質として働く溶液から出発して、テルル化
カドミウム水銀三元化合物の単結晶層が、基板と
して一般に用いられるテルル化カドミウム二元化
合物上に沈着される。沈着は、基板をわずかに過
飽和の溶液と接触させることにより行われる。
成長用溶液は今日まで、エピタキシヤル成長が
行われるサイクル（循環工程）とは異なるサイク
ルで調製されている。その調製方法は、適当量の
テルル、カドミウム及び水銀を石英アンプル（小
びん）中に封止し、それらを500℃より高い温度
にて数十時間均質化し、そしてこの液の均質な組
成が保留されるように急冷することからなる。
行われるサイクル（循環工程）とは異なるサイク
ルで調製されている。その調製方法は、適当量の
テルル、カドミウム及び水銀を石英アンプル（小
びん）中に封止し、それらを500℃より高い温度
にて数十時間均質化し、そしてこの液の均質な組
成が保留されるように急冷することからなる。
残念なことに、かかる成長技法は気相技法と同
様に非常に複雑であり、何故なら、水銀は蒸発す
る傾向が強いからである。この特性は、溶媒のテ
ルルの溶融温度（約500℃に等しい。）より高い温
度で成長過程を行う必要性があることにより大き
くなる。水銀の蒸発は、成長の熱サイクル中にお
いて、単結晶固体に関して及び単結晶固体が生成
せしめられる溶液（液相技法の場合）に関して組
成の変動を起こす原因となる。
様に非常に複雑であり、何故なら、水銀は蒸発す
る傾向が強いからである。この特性は、溶媒のテ
ルルの溶融温度（約500℃に等しい。）より高い温
度で成長過程を行う必要性があることにより大き
くなる。水銀の蒸発は、成長の熱サイクル中にお
いて、単結晶固体に関して及び単結晶固体が生成
せしめられる溶液（液相技法の場合）に関して組
成の変動を起こす原因となる。
この欠点を解消するために、液体の組成の変動
を防ぐ種々の方法が提案されてきた。「“半導体及
び半金属（Semiconductors and Semimetals）”、
アカデツク・プレス（Academic Press）、第18
巻、1981、第70〜84頁」には、溶液及び基板の両
方を封止アンプル中に入れて、溶液と固体を接触
させることによつて沈着を行うことが提案されて
いる。しかしながら、かかる方法の採用は今日で
は断念されており、何故なら、封止アンプル内で
の成長段階を制御することが困難である故及び異
なる組成の層を有する構造を得ることが不可能で
ある故である。
を防ぐ種々の方法が提案されてきた。「“半導体及
び半金属（Semiconductors and Semimetals）”、
アカデツク・プレス（Academic Press）、第18
巻、1981、第70〜84頁」には、溶液及び基板の両
方を封止アンプル中に入れて、溶液と固体を接触
させることによつて沈着を行うことが提案されて
いる。しかしながら、かかる方法の採用は今日で
は断念されており、何故なら、封止アンプル内で
の成長段階を制御することが困難である故及び異
なる組成の層を有する構造を得ることが不可能で
ある故である。
「“ジヤーナル・オブ・エレクトロニツク・マ
テリアルズ（Journal of Electronic
Materials）”、第９巻第６号第945〜961頁及び第
10巻第６号第1069〜1085頁」に掲載のテイー・ハ
ーマン（T.C.Harman）の論文に記載の別の方法
によれば、大気圧かつ水素雰囲気にある反応器中
に溶液及び基板が入れられ、そして溶液の組成は
反応器それ自体内の水銀源によつて保留される。
水銀源は水銀浴からなり、しかして水銀浴は成長
用溶液の温度より低い温度でかつ溶液の平衡圧に
等しい水銀の蒸気分圧をもたらすような温度に維
持される。このことは、ことなる温度にある２つ
の帯域を有する炉中に反応器を置くことにより達
成される。
テリアルズ（Journal of Electronic
Materials）”、第９巻第６号第945〜961頁及び第
10巻第６号第1069〜1085頁」に掲載のテイー・ハ
ーマン（T.C.Harman）の論文に記載の別の方法
によれば、大気圧かつ水素雰囲気にある反応器中
に溶液及び基板が入れられ、そして溶液の組成は
反応器それ自体内の水銀源によつて保留される。
水銀源は水銀浴からなり、しかして水銀浴は成長
用溶液の温度より低い温度でかつ溶液の平衡圧に
等しい水銀の蒸気分圧をもたらすような温度に維
持される。このことは、ことなる温度にある２つ
の帯域を有する炉中に反応器を置くことにより達
成される。
公知の文献によるこの方法は、成長段階に先行
する段階において溶液が調製されることが必要と
される。溶液の取り扱い中に溶液の汚染が起こる
ため不都合な結果となり、また該方法は確かに時
間がかかる。
する段階において溶液が調製されることが必要と
される。溶液の取り扱い中に溶液の汚染が起こる
ため不都合な結果となり、また該方法は確かに時
間がかかる。
発明が解決しようとする課題及び発明の効果
上記に挙げた欠点は、成長用溶液の調製及びエ
ピタキシヤル成長の両方を単一段階で実施するこ
とができる本発明による単結晶テルル化カドミウ
ム水銀層の作製方法によつて解消され、かくして
アンプルの作製操作を完全に回避でき、時間がか
かる欠点及び材料純度に悪影響がある欠点を解消
することができる。
ピタキシヤル成長の両方を単一段階で実施するこ
とができる本発明による単結晶テルル化カドミウ
ム水銀層の作製方法によつて解消され、かくして
アンプルの作製操作を完全に回避でき、時間がか
かる欠点及び材料純度に悪影響がある欠点を解消
することができる。
本方法の実施の開始時にルツボ中に導入される
元素及び化合物の量を変えることなく、極限の二
元化合物即ちCdTe及びHgTeの組成間で連続性
があるように選ばれ得る組成を有する固体を異な
る段階で（即ち２つ又はそれ以上の段階で）作る
ことができる。その代わり、外部から制御するこ
とがてきる異なる段階（即ち２つ又はそれ以上の
段階）に熱サイクルを分けることにより、異なる
組成の層が同じ基板上にかつ同じ成長用溶液から
得られ得る。
元素及び化合物の量を変えることなく、極限の二
元化合物即ちCdTe及びHgTeの組成間で連続性
があるように選ばれ得る組成を有する固体を異な
る段階で（即ち２つ又はそれ以上の段階で）作る
ことができる。その代わり、外部から制御するこ
とがてきる異なる段階（即ち２つ又はそれ以上の
段階）に熱サイクルを分けることにより、異なる
組成の層が同じ基板上にかつ同じ成長用溶液から
得られ得る。
課題を解決するための手段
本発明は、異なる温度かつ制御された温度に維
持された２つの連通した帯域を有する反応器内で
エピタキシヤル成長をテルル化カドミウム基板上
で行うことにより、単結晶テルル化カドミウム水
銀層を作製する方法において、 計量した量のテルルを上記反応器内の高温の帯
域に置かれたルツボのくぼみに（well）に入れて
溶融し、該くぼみをテルル化カドミウムの局部ふ
た（semicover）でふたをし、 水銀浴を上記反応器内の低温の帯域に置いて加
熱して該反応器全体を水銀蒸発の雰囲気にし、 上記の溶融したテルルを蒸気状水銀の吸収に因
りテルル中に溶解した水銀の溶液に転化しかつ上
記高温における熱じよう乱の作用で均質化し、 上記ルツボを回転して、テルル中に溶解した水
銀の上記溶液を上記高温において飽和させるのに
充分な時間該溶液を上記局部ふたと接触させ、 先の回転と反対方向に回転して、テルル中に飽
和したカドミウム水銀の溶液を局部ふたから離
し、 この溶液が過飽和になりかつその組成が一定に
保たれるように、該溶液及び水銀浴をゆつくり冷
却し、 この溶液に成長用基板を接触させ、単結晶のテ
ルル化カドミウム水銀のエピタキシヤル成長を行
う、 ことを特徴とする上記方法を提供する。
持された２つの連通した帯域を有する反応器内で
エピタキシヤル成長をテルル化カドミウム基板上
で行うことにより、単結晶テルル化カドミウム水
銀層を作製する方法において、 計量した量のテルルを上記反応器内の高温の帯
域に置かれたルツボのくぼみに（well）に入れて
溶融し、該くぼみをテルル化カドミウムの局部ふ
た（semicover）でふたをし、 水銀浴を上記反応器内の低温の帯域に置いて加
熱して該反応器全体を水銀蒸発の雰囲気にし、 上記の溶融したテルルを蒸気状水銀の吸収に因
りテルル中に溶解した水銀の溶液に転化しかつ上
記高温における熱じよう乱の作用で均質化し、 上記ルツボを回転して、テルル中に溶解した水
銀の上記溶液を上記高温において飽和させるのに
充分な時間該溶液を上記局部ふたと接触させ、 先の回転と反対方向に回転して、テルル中に飽
和したカドミウム水銀の溶液を局部ふたから離
し、 この溶液が過飽和になりかつその組成が一定に
保たれるように、該溶液及び水銀浴をゆつくり冷
却し、 この溶液に成長用基板を接触させ、単結晶のテ
ルル化カドミウム水銀のエピタキシヤル成長を行
う、 ことを特徴とする上記方法を提供する。
具体的例示
本発明の上述した性質及び他の性質は、以下の
好ましい具体的態様の例示的記載及び図面によつ
て一層明らかになろう。本発明をこの好ましい具
体的態様に限定する意図でばない。
好ましい具体的態様の例示的記載及び図面によつ
て一層明らかになろう。本発明をこの好ましい具
体的態様に限定する意図でばない。
第１図はエピタキシヤル成長用反応器の概略図
であり、第２図は第１図に示されたルツボの拡大
した概略図であり、第３図は溶液の温度分布及び
反応器に収容された浴の温度分布を示す時間的グ
ラフである。
であり、第２図は第１図に示されたルツボの拡大
した概略図であり、第３図は溶液の温度分布及び
反応器に収容された浴の温度分布を示す時間的グ
ラフである。
第１図に概略的に示された反応器は石英管TQ
からなり、しかして酸化現象を避けるために大気
圧下で水素流が該石英管中に維持される。左側に
は温度THgに維持される水銀浴MBがあり、右
側には成長用ルツボがある。該ルツボは、テルル
化カドミウム基板SSを収容する滑り板PS及び温
度Tsolに保たれる成長用溶液のためのくぼみを
有する固定部PFからなる。テルル化カドミウム
基板CSが、部分ふたとして働くように該くぼみ
上に置かれる。
からなり、しかして酸化現象を避けるために大気
圧下で水素流が該石英管中に維持される。左側に
は温度THgに維持される水銀浴MBがあり、右
側には成長用ルツボがある。該ルツボは、テルル
化カドミウム基板SSを収容する滑り板PS及び温
度Tsolに保たれる成長用溶液のためのくぼみを
有する固定部PFからなる。テルル化カドミウム
基板CSが、部分ふたとして働くように該くぼみ
上に置かれる。
ST１及びST２は２つの温度プローブを指し、
水銀浴の温度及び該くぼみに入れられた成長用溶
液の温度の精密な測定を可能にする。更に、図示
されていない二帯域炉（２つの帯域を有する炉）
が該石英管を取り囲んで、該水銀浴及び該溶液を
上記の温度THg及びTsolに維持する。
水銀浴の温度及び該くぼみに入れられた成長用溶
液の温度の精密な測定を可能にする。更に、図示
されていない二帯域炉（２つの帯域を有する炉）
が該石英管を取り囲んで、該水銀浴及び該溶液を
上記の温度THg及びTsolに維持する。
所望の割合のテルル、カドミウム及び水銀から
構成された溶液が、最適な成長状態になつた後、
ルツボの滑り板PSを動かして基板と接触せしめ
られそして所望厚のテルル化カドミウム水銀が沈
着するのに必要な時間その位置に保たれる。
構成された溶液が、最適な成長状態になつた後、
ルツボの滑り板PSを動かして基板と接触せしめ
られそして所望厚のテルル化カドミウム水銀が沈
着するのに必要な時間その位置に保たれる。
本発明は、エピタキシヤル成長に先行するとこ
ろの方法部分を取り扱うが、計量した量のテル
ル、くぼみを覆うテルル化カドミウムのふた及び
水銀浴から出発した、適当な条件下の熱サイクル
に従つて所望の成長用溶液を成長させるやり方に
特に係わる。
ろの方法部分を取り扱うが、計量した量のテル
ル、くぼみを覆うテルル化カドミウムのふた及び
水銀浴から出発した、適当な条件下の熱サイクル
に従つて所望の成長用溶液を成長させるやり方に
特に係わる。
水銀浴の温度及びテルルを含んだ成長用ルツボ
の温度を制御して水銀含有量及びカドミウム含有
量の割合を外部から適合化することにより、成長
用溶液が全体的に成長用ルツボ内に生成される
（その場合での生成）。上記に述べたように、それ
らの温度は、石英管TQを取り囲む二帯域炉によ
り達成される。水銀浴の温度により成長用溶液中
の水銀含有率が決まり、一方成長用ルツボの近傍
の温度によりカドミウム含有率が決まる。
の温度を制御して水銀含有量及びカドミウム含有
量の割合を外部から適合化することにより、成長
用溶液が全体的に成長用ルツボ内に生成される
（その場合での生成）。上記に述べたように、それ
らの温度は、石英管TQを取り囲む二帯域炉によ
り達成される。水銀浴の温度により成長用溶液中
の水銀含有率が決まり、一方成長用ルツボの近傍
の温度によりカドミウム含有率が決まる。
所望量のテルルが成長用ルツボのくぼみに導入
された後、基板SSが滑り板PS上に置かれる。
された後、基板SSが滑り板PS上に置かれる。
二帯域炉によつて適当な熱状態まで高められた
石英管であつて水銀浴が入れられていない石英管
中に、成長用ルツボが導入される。ルツボの温度
は約500℃に達し、従つてテルルは溶融し、約半
時間後その温度は安定になる。
石英管であつて水銀浴が入れられていない石英管
中に、成長用ルツボが導入される。ルツボの温度
は約500℃に達し、従つてテルルは溶融し、約半
時間後その温度は安定になる。
次に、水銀浴が石英管中に導入され、そしてそ
の温度は炉の左側の部分の温度値THgまで漸進
的に上げられる。その結果、この温度（一般に約
230℃）によつて決まる圧力の水銀蒸気の雰囲気
が作られる。従つて、溶融したテルルによつて水
銀が吸収される長時間の吸収段階を開始すること
ができ、テルル中に溶解した水銀の溶液が漸進的
に得られる。この生成段階と同時に、該溶液の均
質化段階も遂行される。
の温度は炉の左側の部分の温度値THgまで漸進
的に上げられる。その結果、この温度（一般に約
230℃）によつて決まる圧力の水銀蒸気の雰囲気
が作られる。従つて、溶融したテルルによつて水
銀が吸収される長時間の吸収段階を開始すること
ができ、テルル中に溶解した水銀の溶液が漸進的
に得られる。この生成段階と同時に、該溶液の均
質化段階も遂行される。
該溶液の水銀分圧は、温度THgにおける水銀
浴の圧力に丁度等しい。従つて、二帯域炉によつ
て温度THgを制御することにより、成長用溶液
中の水銀濃度が制御される。
浴の圧力に丁度等しい。従つて、二帯域炉によつ
て温度THgを制御することにより、成長用溶液
中の水銀濃度が制御される。
水銀とテルルとの結合とカドミウムとテルルと
の結合との化学的ポテンシヤルの相違を利用し
て、該溶液を含んだくぼみの部分ふたとして置か
れたテルル化カドミウム基板CSと該溶液とを接
触させることにより該溶液はカドミウムで富化さ
れる。テルル中に溶解した水銀の溶液を含んだく
ぼみを有する該成長用ルツボをａ−ａ軸線の回り
を約90℃回転させることにより、該接触は達成さ
れる。この回転により飽和化基板（該溶液を飽和
させる基板）である基板CSは該くぼみの側部と
なり、かくして該溶液がこぼれることが避けられ
かつ該接触が行われるようになる。この時点で飽
和化基板CSの溶解段階が始まり、成長用溶液が
平衡組成（各元素の含有率は温度によつてのみ決
まる。）に達するまでカドミウム（及びテルル）
で富化される。
の結合との化学的ポテンシヤルの相違を利用し
て、該溶液を含んだくぼみの部分ふたとして置か
れたテルル化カドミウム基板CSと該溶液とを接
触させることにより該溶液はカドミウムで富化さ
れる。テルル中に溶解した水銀の溶液を含んだく
ぼみを有する該成長用ルツボをａ−ａ軸線の回り
を約90℃回転させることにより、該接触は達成さ
れる。この回転により飽和化基板（該溶液を飽和
させる基板）である基板CSは該くぼみの側部と
なり、かくして該溶液がこぼれることが避けられ
かつ該接触が行われるようになる。この時点で飽
和化基板CSの溶解段階が始まり、成長用溶液が
平衡組成（各元素の含有率は温度によつてのみ決
まる。）に達するまでカドミウム（及びテルル）
で富化される。
固相と液相との間の平衡（この平衡は水銀蒸気
相によつても影響される。）に達するのに必要な
約１時間半後、該ルツボは再び水平位置にされて
該飽和化基板は該成長用溶液から離される。
相によつても影響される。）に達するのに必要な
約１時間半後、該ルツボは再び水平位置にされて
該飽和化基板は該成長用溶液から離される。
この時点での水銀及びカドミウムの濃度によ
り、基板上に沈着すべき固体単結晶層の組成が決
まる。
り、基板上に沈着すべき固体単結晶層の組成が決
まる。
次いで、滑り板PSを動かすことにより、適当
な温度低下によつてわずかに過飽和にされた該溶
液と基板が接触せしめられ、そして所望厚の沈着
固体が得られるようにこの位置に数十分間放置さ
れる。
な温度低下によつてわずかに過飽和にされた該溶
液と基板が接触せしめられ、そして所望厚の沈着
固体が得られるようにこの位置に数十分間放置さ
れる。
ルツボを再び水平位置に置くことにより固相と
液相との分離が行われ、このことは該溶液が新た
な条件下で新たな平衡に達するのを防ぐために必
要である。このことにより、エピタキシヤル層の
沈着が達成されるのに必要な過飽和状態になるこ
とが避けられる。
液相との分離が行われ、このことは該溶液が新た
な条件下で新たな平衡に達するのを防ぐために必
要である。このことにより、エピタキシヤル層の
沈着が達成されるのに必要な過飽和状態になるこ
とが避けられる。
第２図は、溶液が入れられるくぼみを有する成
長用ルツボ及び飽和化基板の拡大部分を示す。参
照符号は、第１図と同じである。
長用ルツボ及び飽和化基板の拡大部分を示す。参
照符号は、第１図と同じである。
時間に対する溶液の温度分布及び水銀浴の温度
分布が、第３図のデカルトグラフ上にプロツトさ
れ、それぞれＡ及びＢによつて示されている。
分布が、第３図のデカルトグラフ上にプロツトさ
れ、それぞれＡ及びＢによつて示されている。
原点から点１までの曲線Ａの部分は約半時間で
あり、テルルの溶融期間に相当する。点１と点２
との間は約２時間であり、このま水銀によりテル
ルが飽和され、従つて点２においてルツボが回転
されてカドミウムによる飽和段階が開始する。こ
の段階は、点３に達するまで約１時間半続く。次
いで、溶液が飽和化基板から離され、そして点４
（溶液が過飽和状態にあることが認められ得る。）
に達するまで半時間かけて温度が２〜３度下げら
れる。次いで、エピタキシヤル成長が開始され
得、実際、点５で始まり、点６で終わる。
あり、テルルの溶融期間に相当する。点１と点２
との間は約２時間であり、このま水銀によりテル
ルが飽和され、従つて点２においてルツボが回転
されてカドミウムによる飽和段階が開始する。こ
の段階は、点３に達するまで約１時間半続く。次
いで、溶液が飽和化基板から離され、そして点４
（溶液が過飽和状態にあることが認められ得る。）
に達するまで半時間かけて温度が２〜３度下げら
れる。次いで、エピタキシヤル成長が開始され
得、実際、点５で始まり、点６で終わる。
水銀浴の温度に関する曲線Ｂはテルルの加熱開
始の半時間後室温から始まつて、水銀蒸気の所望
分圧が得られるのに必要な温度に達する。点７に
対応する溶液が生成し、しかしてその組成を、基
板上でのエピタキシヤル成長中保留しさえすれば
よい。この目的のために、水銀浴もまた、点７と
点８との間で１分当り十分の数度（some tenths
of degree）の制御的冷却に付される。しかしな
がら、溶液の組成の変動を避けるため、温度の時
間導関数間の比は、対応する蒸気圧の温度導関数
間の比に等しくなければならない。
始の半時間後室温から始まつて、水銀蒸気の所望
分圧が得られるのに必要な温度に達する。点７に
対応する溶液が生成し、しかしてその組成を、基
板上でのエピタキシヤル成長中保留しさえすれば
よい。この目的のために、水銀浴もまた、点７と
点８との間で１分当り十分の数度（some tenths
of degree）の制御的冷却に付される。しかしな
がら、溶液の組成の変動を避けるため、温度の時
間導関数間の比は、対応する蒸気圧の温度導関数
間の比に等しくなければならない。
実施例
単結晶テルル化カドミウム水銀層の典型的な成
長法の操作条件及び結果を如何に記述する。
長法の操作条件及び結果を如何に記述する。
水銀浴を約230℃の一定温度に保ちかつ成長用
溶液を485℃の温度に保つと、水銀及びカドミウ
ムがそれぞれ0.55及び0.45に等しい割合の組成が
得られる。該溶液の温度を470℃に下げることに
より、溶液の組成及び従つて沈着される結晶層の
組成は、水銀及びカドミウムがそれぞれ0.80及び
0.20に等しい割合になる。
溶液を485℃の温度に保つと、水銀及びカドミウ
ムがそれぞれ0.55及び0.45に等しい割合の組成が
得られる。該溶液の温度を470℃に下げることに
より、溶液の組成及び従つて沈着される結晶層の
組成は、水銀及びカドミウムがそれぞれ0.80及び
0.20に等しい割合になる。
２〜３度低い温度にて、成長を開始させる過飽
和状態が得られる。成長段階中の水銀浴の温度
は、約1.2に等しい傾き間の比で0.2℃／minずつ
下げる。
和状態が得られる。成長段階中の水銀浴の温度
は、約1.2に等しい傾き間の比で0.2℃／minずつ
下げる。
このようにして、20〜40μmの範囲の厚さを有
しかつ良好な形態の単結晶層が、0.08モル溶液を
用いて３cm2の基板上に得られる。
しかつ良好な形態の単結晶層が、0.08モル溶液を
用いて３cm2の基板上に得られる。
異なる組成の単結晶層が所望される場合、第１
層の沈着後、基板SSが再び待機状態にされ、そ
して熱条件を適当に変更して溶液と飽和化基板
CSとが再び接触される。新たな平衡状態に達し
た後、ルツボを反対方向に回転して接触が中断さ
れ、この成長用溶液が再び過飽和にされ、そして
基板SSを再び該溶液と接触させた後異なる組成
の層が沈着される。かかるサイクルが多数回繰り
返されて複数の層を得ることができ、しかも石英
管中に入れられた化合物を取り扱う必要がなく、
反応器の部品の温度及び位置のみを変えればよ
く、しかしてこれらはすべて外部から制御でき
る。かくして、高品質のテルル化水銀カドミウム
単結晶が得られ得る。
層の沈着後、基板SSが再び待機状態にされ、そ
して熱条件を適当に変更して溶液と飽和化基板
CSとが再び接触される。新たな平衡状態に達し
た後、ルツボを反対方向に回転して接触が中断さ
れ、この成長用溶液が再び過飽和にされ、そして
基板SSを再び該溶液と接触させた後異なる組成
の層が沈着される。かかるサイクルが多数回繰り
返されて複数の層を得ることができ、しかも石英
管中に入れられた化合物を取り扱う必要がなく、
反応器の部品の温度及び位置のみを変えればよ
く、しかしてこれらはすべて外部から制御でき
る。かくして、高品質のテルル化水銀カドミウム
単結晶が得られ得る。
以上述べたことは非制限的な例示でもつて記載
されている、ということは明らかである。本発明
の範囲から逸脱することなく、種々の変更態様が
可能である。
されている、ということは明らかである。本発明
の範囲から逸脱することなく、種々の変更態様が
可能である。
第１図はエピタキシヤル成長用反応器の概略図
であり、第２図は第１図に示されたルツボの拡大
した概略図であり、第３図は溶液の温度分布及び
反応器に収容された浴の温度分布を示す時間的グ
ラフである。 TQ……石英管（反応器）、BM……水銀浴、
PS……滑り板、SS……テルル化カドミウム基板
（成長用基板）、PF……固定部、CS……テルル化
カドミウム基板（局部ふた）、ST１……温度プロ
ーブ、ST２……温度プローブ。
であり、第２図は第１図に示されたルツボの拡大
した概略図であり、第３図は溶液の温度分布及び
反応器に収容された浴の温度分布を示す時間的グ
ラフである。 TQ……石英管（反応器）、BM……水銀浴、
PS……滑り板、SS……テルル化カドミウム基板
（成長用基板）、PF……固定部、CS……テルル化
カドミウム基板（局部ふた）、ST１……温度プロ
ーブ、ST２……温度プローブ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 異なる温度かつ制御された温度に維持された
２つの連通した帯域を有する反応器TQ内でエピ
タキシヤル成長をテルル化カドミウム基板上で行
うことにより、単結晶テルル化カドミウム水銀層
を作製する方法において、 計量した量のテルルを上記反応器TQ内の高温
の帯域に置かれたルツボのくぼみに入れて溶融
し、該くぼみをテルル化カドミウムの局部ふた
CSでふたをし、 水銀浴BMを上記反応器内の低温の帯域に置い
て加熱して該反応器全体を水銀蒸気の雰囲気に
し、 上記の溶融したテルルを蒸気状水銀の吸収に因
りテルル中に溶解した水銀の溶液に転化しかつ上
記高温における熱じよう乱の作用で均質化し、 上記ルツボを回転して、テルル中に溶解した水
銀の上記溶液を上記高温において飽和させるのに
充分な時間該溶液を上記局部ふたCSと接触させ、 先の回転と反対方向に回転して、テルル中に飽
和したカドミウム水銀の溶液を局部ふたから離
し、 この溶液が過飽和になりかつその組成が一定に
保たれるように、該溶液及び水銀浴をゆつくり冷
却し、 この溶液に成長用基板SSを接触させ、単結晶
のテルル化カドミウム水銀のエピタキシヤル成長
を行う、 ことを特徴とする上記方法。 ２ 水銀及びカドミウムがテルル中に溶解した溶
液の所望組成を、局部ふたCSとの接触段階中に
当該溶液を該高温まで上げかつ水銀浴BMを該低
温に付しておくことにより得る、請求項１記載の
方法。 ３ 溶液の温度及び水銀浴の温度を同時に下げ、
但しこれらの温度の時間導関数間の比がそれぞれ
の分圧の温度導関数間の比に等しくなるように下
げることにより、エピタキシヤル成長の間その溶
液の組成を一定に維持する、請求項２記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67842-A/87 | 1987-10-06 | ||
| IT8767842A IT1211385B (it) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Metodo per la fabbricazione di strati monocristallini di tellururo di cadmio e mercurio |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197399A JPH01197399A (ja) | 1989-08-09 |
| JPH0478598B2 true JPH0478598B2 (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=11305723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63249170A Granted JPH01197399A (ja) | 1987-10-06 | 1988-10-04 | 単結晶テルル化カドミウム水銀層を作製する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4906325A (ja) |
| EP (1) | EP0311038B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01197399A (ja) |
| CA (1) | CA1319588C (ja) |
| DE (2) | DE3872644T2 (ja) |
| IT (1) | IT1211385B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2754765B2 (ja) * | 1989-07-19 | 1998-05-20 | 富士通株式会社 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
| US5264190A (en) * | 1990-04-19 | 1993-11-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Liquid phase epitaxial film growth apparatus |
| JPH042689A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | ヘテロエピタキシャル液相成長方法 |
| US5512511A (en) * | 1994-05-24 | 1996-04-30 | Santa Barbara Research Center | Process for growing HgCdTe base and contact layer in one operation |
| US6902619B2 (en) * | 2001-06-28 | 2005-06-07 | Ntu Ventures Pte. Ltd. | Liquid phase epitaxy |
| CA2649322C (en) | 2008-09-30 | 2011-02-01 | 5N Plus Inc. | Cadmium telluride production process |
| CN102677162A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-09-19 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种全自动控制的液相外延设备及控制方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4642142A (en) * | 1982-05-19 | 1987-02-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Process for making mercury cadmium telluride |
-
1987
- 1987-10-06 IT IT8767842A patent/IT1211385B/it active
-
1988
- 1988-10-04 JP JP63249170A patent/JPH01197399A/ja active Granted
- 1988-10-05 DE DE8888116463T patent/DE3872644T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-05 DE DE198888116463T patent/DE311038T1/de active Pending
- 1988-10-05 EP EP88116463A patent/EP0311038B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-05 CA CA000579336A patent/CA1319588C/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-05 US US07/254,380 patent/US4906325A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4906325A (en) | 1990-03-06 |
| IT8767842A0 (it) | 1987-10-06 |
| IT1211385B (it) | 1989-10-18 |
| DE311038T1 (de) | 1989-10-05 |
| CA1319588C (en) | 1993-06-29 |
| JPH01197399A (ja) | 1989-08-09 |
| EP0311038B1 (en) | 1992-07-08 |
| EP0311038A1 (en) | 1989-04-12 |
| DE3872644T2 (de) | 1993-03-25 |
| DE3872644D1 (de) | 1992-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dang et al. | Recent progress in the synthesis of hybrid halide perovskite single crystals | |
| US4315796A (en) | Crystal growth of compound semiconductor mixed crystals under controlled vapor pressure | |
| CA1301034C (en) | Process for growing a multi-component crystal | |
| JPH01197399A (ja) | 単結晶テルル化カドミウム水銀層を作製する方法 | |
| US7537659B2 (en) | Method of obtaining a CdTe or CdZnTe single crystal and the single crystal thus obtained | |
| US4642142A (en) | Process for making mercury cadmium telluride | |
| US4872943A (en) | Process for making monocrystalline HGCDTE layers | |
| US4869776A (en) | Method for the growth of a compound semiconductor crystal | |
| US4532001A (en) | Process for the liquid phase epitaxial deposition of a monocrystalline ternary compound | |
| Fiorito et al. | A Possible Method for the Growth of Homogeneous Mercury Cadmium Telluride Single Crystals | |
| Bernardi | Slider LPE growth of MCT using in situ Te-solution preparation | |
| US4728388A (en) | Process for producing a monocrystal of a compound by crystallizing a polycrystal of said compound by transferring a solvent zone | |
| JP2679708B2 (ja) | 有機膜の作製方法 | |
| JP3151277B2 (ja) | 液相エピタキシャル成長法 | |
| JPH04130098A (ja) | 液相エピタキシャル成長方法 | |
| JP2700123B2 (ja) | ＨｇＣｄＴｅの液相エピタキシヤル成長方法及びその装置 | |
| JPS60123024A (ja) | 液相エピタキシャル結晶成長方法および装置 | |
| SU1633032A1 (ru) | Способ получени полупроводниковых гетероструктур | |
| JPS60182140A (ja) | 液相エピタキシヤル結晶成長方法およびその装置 | |
| JPH0352241A (ja) | 液相エピタキシャル結晶成長方法 | |
| JPH04127544A (ja) | 半導体結晶の製造方法及びそれに用いる半導体製造装置 | |
| JPH0391934A (ja) | 液相エピタキシャル成長方法 | |
| Bell et al. | Electroluminescent light sources Final technical report | |
| JPS62158186A (ja) | 化合物半導体単結晶の製造方法 | |
| Bernardi | Slider LPE Of Hgl_xCdxTe From Te-Rich Solutions: A New Method For The Growth Of Any Composition |