JPH05145093A - 半導体結晶への水銀拡散法 - Google Patents
半導体結晶への水銀拡散法Info
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- JPH05145093A JPH05145093A JP3334323A JP33432391A JPH05145093A JP H05145093 A JPH05145093 A JP H05145093A JP 3334323 A JP3334323 A JP 3334323A JP 33432391 A JP33432391 A JP 33432391A JP H05145093 A JPH05145093 A JP H05145093A
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S148/064—Gp II-VI compounds
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体結晶への水銀拡散において結晶を水銀
とともに石英アンプル中に真空封入する必要のない水銀
拡散方法を得る。 【構成】 半導体結晶１１表面にカドミウム層２３を形
成し、このカドミウム層２３を水銀処理によりアマルガ
ム化し、ウエハ表面に全面をＺｎＳ保護膜３２で覆った
後、この状態で熱処理を行い、アマルガム化されたカド
ミウム２４より水銀を結晶内へ拡散させる。 【効果】 結晶を水銀とともに石英アンプル中に真空封
入する必要がないため取扱が容易となり、熱処理時の温
度プロファイルの簡略化、結晶の大面積化が可能になる
という効果がある。
とともに石英アンプル中に真空封入する必要のない水銀
拡散方法を得る。 【構成】 半導体結晶１１表面にカドミウム層２３を形
成し、このカドミウム層２３を水銀処理によりアマルガ
ム化し、ウエハ表面に全面をＺｎＳ保護膜３２で覆った
後、この状態で熱処理を行い、アマルガム化されたカド
ミウム２４より水銀を結晶内へ拡散させる。 【効果】 結晶を水銀とともに石英アンプル中に真空封
入する必要がないため取扱が容易となり、熱処理時の温
度プロファイルの簡略化、結晶の大面積化が可能になる
という効果がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、主として赤外線検出
器用の材料として用いられるＣｄＨｇＴｅ結晶，ＺｎＨ
ｇＴｅ結晶，これらの混晶などの水銀を含有する半導体
結晶への水銀拡散法に関するものである。
器用の材料として用いられるＣｄＨｇＴｅ結晶，ＺｎＨ
ｇＴｅ結晶，これらの混晶などの水銀を含有する半導体
結晶への水銀拡散法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】赤外線に高感度を有する化合物半導体材
料としてカドミウム・水銀・テルル（ＣｄＨｇＴｅ）が
周知であり、その光導伝性を利用した赤外線検出器や、
光起電力性を利用したホトダイオード等が開発されてい
る。
料としてカドミウム・水銀・テルル（ＣｄＨｇＴｅ）が
周知であり、その光導伝性を利用した赤外線検出器や、
光起電力性を利用したホトダイオード等が開発されてい
る。
【０００３】ＣｄＨｇＴｅは一般に、カドミウム・テル
ル（ＣｄＴｅ）基板やカドミウム・亜鉛・テルル（Ｃｄ
x Ｚｎ1-x Ｔｅ：ｘ＝０．９７〜０．９８）基板上に液
相成長（ＬＰＥ）法や有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法等により結晶成長されて使用される。ＣｄＨｇＴｅ結
晶は結晶を構成する元素として非常に蒸気圧の高い水銀
元素を含むため、これが結晶成長中に解離し、結晶中に
空孔が生じやすい。この水銀空孔がアクセプタとなるた
めに、例えば液相成長法によって得られる結晶はキャリ
ア濃度が１０16〜１０17cm-3のｐ型の半導体結晶とな
る。
ル（ＣｄＴｅ）基板やカドミウム・亜鉛・テルル（Ｃｄ
x Ｚｎ1-x Ｔｅ：ｘ＝０．９７〜０．９８）基板上に液
相成長（ＬＰＥ）法や有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法等により結晶成長されて使用される。ＣｄＨｇＴｅ結
晶は結晶を構成する元素として非常に蒸気圧の高い水銀
元素を含むため、これが結晶成長中に解離し、結晶中に
空孔が生じやすい。この水銀空孔がアクセプタとなるた
めに、例えば液相成長法によって得られる結晶はキャリ
ア濃度が１０16〜１０17cm-3のｐ型の半導体結晶とな
る。
【０００４】ところで、ｐ型のＣｄＨｇＴｅは光導伝効
果、即ち光の入射による電気伝導性の変化率があまり大
きくなく、結晶成長によって得られたＣｄＨｇＴｅ層を
そのまま用いて光導伝型の検出器を作製することは困難
であるため、結晶成長の後、ＣｄＨｇＴｅ層に水銀を拡
散することにより、ｐ型のＣｄＨｇＴｅよりも光導伝効
果の大きいｎ型のＣｄＨｇＴｅへの変換を行なう。
果、即ち光の入射による電気伝導性の変化率があまり大
きくなく、結晶成長によって得られたＣｄＨｇＴｅ層を
そのまま用いて光導伝型の検出器を作製することは困難
であるため、結晶成長の後、ＣｄＨｇＴｅ層に水銀を拡
散することにより、ｐ型のＣｄＨｇＴｅよりも光導伝効
果の大きいｎ型のＣｄＨｇＴｅへの変換を行なう。
【０００５】図５は例えば特開昭６２−３４１５７号公
報に開示された、従来の水銀拡散法を説明するための図
である。ＣｄＴｅ基板等の表面にＣｄＨｇＴｅを結晶成
長した試料５０、及び水銀６１は同一の石英アンプル５
１内に封入される。試料５０と水銀６１は石英アンプル
のくびれ部分５２により分離されている。
報に開示された、従来の水銀拡散法を説明するための図
である。ＣｄＴｅ基板等の表面にＣｄＨｇＴｅを結晶成
長した試料５０、及び水銀６１は同一の石英アンプル５
１内に封入される。試料５０と水銀６１は石英アンプル
のくびれ部分５２により分離されている。
【０００６】図５(b) に示すように厚さ数１００μｍの
ＣｄＴｅ基板１００上にＬＰＥ法により層厚１０〜２０
μｍのＣｄＨｇＴｅ結晶１０１を成長した試料５０、及
び水銀６１を、図５(a) に示すように石英アンプル５１
の中に真空封入し、この石英アンプルを図５(c) に示す
温度プロファイルに昇温し、約２０時間保持する。これ
により水銀６１からの水銀分圧を試料５０のＣｄＨｇＴ
ｅ結晶に印加することによって水銀をＣｄＨｇＴｅ結晶
中に拡散させ、結晶中の水銀空孔を埋めてｐ型のＣｄＨ
ｇＴｅ結晶をｎ型のＣｄＨｇＴｅ結晶に変換し、このよ
うにしてｎ型化したＣｄＨｇＴｅ結晶を用いて光導伝型
の検出器を作製している。
ＣｄＴｅ基板１００上にＬＰＥ法により層厚１０〜２０
μｍのＣｄＨｇＴｅ結晶１０１を成長した試料５０、及
び水銀６１を、図５(a) に示すように石英アンプル５１
の中に真空封入し、この石英アンプルを図５(c) に示す
温度プロファイルに昇温し、約２０時間保持する。これ
により水銀６１からの水銀分圧を試料５０のＣｄＨｇＴ
ｅ結晶に印加することによって水銀をＣｄＨｇＴｅ結晶
中に拡散させ、結晶中の水銀空孔を埋めてｐ型のＣｄＨ
ｇＴｅ結晶をｎ型のＣｄＨｇＴｅ結晶に変換し、このよ
うにしてｎ型化したＣｄＨｇＴｅ結晶を用いて光導伝型
の検出器を作製している。
【０００７】なお、石英アンプル内での温度プロファイ
ルを図５(c) のように、試料５０が配置される場所の温
度を、水銀が配置される場所の温度より高く設定するの
は、降温する際にＣｄＨｇＴｅ結晶表面に水銀が析出す
ることを防ぐためである。
ルを図５(c) のように、試料５０が配置される場所の温
度を、水銀が配置される場所の温度より高く設定するの
は、降温する際にＣｄＨｇＴｅ結晶表面に水銀が析出す
ることを防ぐためである。
【０００８】図６は光電変換層としてＣｄＨｇＴｅ結晶
を用いたホトダイオード型赤外検知器の１画素分の構造
を示す断面図である。図において、１０はＣｄＴｅ基板
である。ｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１はＣｄＴｅ基板１０
上に配置され、ＣｄＨｇＴｅ結晶１１中に水銀拡散によ
りｎ型領域４１が形成される。ｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１
１とｎ型領域４１との間にはｐｎ接合４２が形成され
る。ｐ側電極７１はｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１のｎ型領
域４１以外の領域上に配置され、ｎ側電極７２はｎ型領
域４１上に配置される。３３は絶縁保護膜である。
を用いたホトダイオード型赤外検知器の１画素分の構造
を示す断面図である。図において、１０はＣｄＴｅ基板
である。ｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１はＣｄＴｅ基板１０
上に配置され、ＣｄＨｇＴｅ結晶１１中に水銀拡散によ
りｎ型領域４１が形成される。ｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１
１とｎ型領域４１との間にはｐｎ接合４２が形成され
る。ｐ側電極７１はｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１のｎ型領
域４１以外の領域上に配置され、ｎ側電極７２はｎ型領
域４１上に配置される。３３は絶縁保護膜である。
【０００９】また図７は図６に示したホトダイオード型
赤外検知器における従来のｐｎ接合形成方法を示す断面
工程図であり、図において、３４は拡散マスクである。
図７(a) に示すようにＣｄＴｅ基板１０上に液相成長法
などによりｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１を形成する。成長
したｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１表面の画素形成部以外の
部分に、図７(b) に示すように、ＺｎＳ等からなる拡散
マスク３４を形成する。この状態で石英アンプルに水銀
とともに封入し、図５に示す方法と同様の拡散方法によ
り水銀拡散を行い、図７(c) に示すようにｎ型ＣｄＨｇ
Ｔｅ領域４１を形成し画素とする。
赤外検知器における従来のｐｎ接合形成方法を示す断面
工程図であり、図において、３４は拡散マスクである。
図７(a) に示すようにＣｄＴｅ基板１０上に液相成長法
などによりｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１を形成する。成長
したｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１表面の画素形成部以外の
部分に、図７(b) に示すように、ＺｎＳ等からなる拡散
マスク３４を形成する。この状態で石英アンプルに水銀
とともに封入し、図５に示す方法と同様の拡散方法によ
り水銀拡散を行い、図７(c) に示すようにｎ型ＣｄＨｇ
Ｔｅ領域４１を形成し画素とする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の水銀拡散法では
ＣｄＨｇＴｅ結晶を水銀とともに石英アンプル中に真空
封入することが必要であり、取扱いが困難である上、図
４(b) に示すように石英アンプル５１中のＣｄＨｇＴｅ
結晶１１と水銀６１との間に温度差を有する温度プロフ
ァイルを作らなければならない。またＣｄＨｇＴｅ結晶
のサイズが石英アンプル５１の径に制限され、大面積化
が不可能であるという問題点があった。
ＣｄＨｇＴｅ結晶を水銀とともに石英アンプル中に真空
封入することが必要であり、取扱いが困難である上、図
４(b) に示すように石英アンプル５１中のＣｄＨｇＴｅ
結晶１１と水銀６１との間に温度差を有する温度プロフ
ァイルを作らなければならない。またＣｄＨｇＴｅ結晶
のサイズが石英アンプル５１の径に制限され、大面積化
が不可能であるという問題点があった。
【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、器具や材料の取扱いが容易であ
るとともに複雑な温度プロファイルの設定が不要であ
り、かつ大面積の結晶への水銀拡散を行うことの可能
な、水銀を含有する半導体結晶への水銀拡散方法を提供
することを目的とする。
ためになされたもので、器具や材料の取扱いが容易であ
るとともに複雑な温度プロファイルの設定が不要であ
り、かつ大面積の結晶への水銀拡散を行うことの可能
な、水銀を含有する半導体結晶への水銀拡散方法を提供
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体結
晶への水銀拡散法は、水銀を含有する半導体結晶の水銀
を拡散すべき領域の表面上にアマルガムを形成し、ウエ
ハ全面に保護膜を形成した後、加熱処理することによ
り、アマルガムから発生する水銀蒸気を半導体結晶中に
拡散するようにしたものである。
晶への水銀拡散法は、水銀を含有する半導体結晶の水銀
を拡散すべき領域の表面上にアマルガムを形成し、ウエ
ハ全面に保護膜を形成した後、加熱処理することによ
り、アマルガムから発生する水銀蒸気を半導体結晶中に
拡散するようにしたものである。
【００１３】
【作用】この発明においては、半導体結晶上に形成した
アマルガム化した金属を水銀拡散源として用い、ウエハ
表面上に設けた保護膜により封止して、加熱によりアマ
ルガムから発生する水銀蒸気を半導体結晶中に拡散する
ようにしたから、複雑な温度プロファイルの設定を必要
とすることなく、開管状態で半導体結晶中への水銀拡散
を行うことができ、器具や材料の取扱いを容易とできる
とともに、大面積の結晶への水銀拡散も可能とできる。
アマルガム化した金属を水銀拡散源として用い、ウエハ
表面上に設けた保護膜により封止して、加熱によりアマ
ルガムから発生する水銀蒸気を半導体結晶中に拡散する
ようにしたから、複雑な温度プロファイルの設定を必要
とすることなく、開管状態で半導体結晶中への水銀拡散
を行うことができ、器具や材料の取扱いを容易とできる
とともに、大面積の結晶への水銀拡散も可能とできる。
【００１４】
【実施例】以下この発明の実施例を図について説明す
る。図１は本発明の第１の実施例による水銀拡散方法を
示す図である。図において、ｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１
は、従来例と同様、液相成長（ＬＰＥ）法や有機金属気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法等によりＣｄＴｅ基板１０上に
形成されている。
る。図１は本発明の第１の実施例による水銀拡散方法を
示す図である。図において、ｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１
は、従来例と同様、液相成長（ＬＰＥ）法や有機金属気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法等によりＣｄＴｅ基板１０上に
形成されている。
【００１５】次に図１(a) から図１(e) に沿って各工程
を説明する。ＣｄＴｅ基板１０上に形成されたｐ型Ｃｄ
ＨｇＴｅ結晶１１表面全面に図１(a) のようにカドミウ
ムを蒸着する。カドミウム層２３の厚みは、形成される
水銀拡散層の深さや濃度等に応じて設定すればよい。１
０μｍ程度の深さの拡散層を形成するためには、カドミ
ウム層は数千オングストローム程度の厚みに形成すれば
よい。
を説明する。ＣｄＴｅ基板１０上に形成されたｐ型Ｃｄ
ＨｇＴｅ結晶１１表面全面に図１(a) のようにカドミウ
ムを蒸着する。カドミウム層２３の厚みは、形成される
水銀拡散層の深さや濃度等に応じて設定すればよい。１
０μｍ程度の深さの拡散層を形成するためには、カドミ
ウム層は数千オングストローム程度の厚みに形成すれば
よい。
【００１６】次に、図１(a) に示す状態でカドミウム層
２３に水銀蒸気を接触させる、あるいは水銀を直接接触
させることによりカドミウム層２３をアマルガム化し、
図１(b) に示すように、カドミウム−水銀合金（カドミ
ウムアマルガム）層２４を形成する。一般にカドミウ
ム，インジウム等は、常圧の水銀蒸気と接触させる、あ
るいは水銀に直接接触させることにより、容易にアマル
ガムを生成することが知られている。従ってこれらのア
マルガム化には高い水銀蒸気圧は不要であり、開管雰囲
気における水銀処理が可能である。例えば、本実施例で
は、通常の反応炉内に基板と水銀を載置して加熱し、反
応炉内で水銀蒸気を発生させてこれをカドミウム層２３
に接触させる、または水銀槽内に基板を浸漬することに
よりカドミウム層２３に水銀を直接接触させる等の極め
て容易な方法でカドミウム層をアマルガム化することが
できるものである。
２３に水銀蒸気を接触させる、あるいは水銀を直接接触
させることによりカドミウム層２３をアマルガム化し、
図１(b) に示すように、カドミウム−水銀合金（カドミ
ウムアマルガム）層２４を形成する。一般にカドミウ
ム，インジウム等は、常圧の水銀蒸気と接触させる、あ
るいは水銀に直接接触させることにより、容易にアマル
ガムを生成することが知られている。従ってこれらのア
マルガム化には高い水銀蒸気圧は不要であり、開管雰囲
気における水銀処理が可能である。例えば、本実施例で
は、通常の反応炉内に基板と水銀を載置して加熱し、反
応炉内で水銀蒸気を発生させてこれをカドミウム層２３
に接触させる、または水銀槽内に基板を浸漬することに
よりカドミウム層２３に水銀を直接接触させる等の極め
て容易な方法でカドミウム層をアマルガム化することが
できるものである。
【００１７】なお、本実施例では、水銀の重量組成比が
１０〜１５％程度のアマルガムを形成するように制御す
る。この制御はカドミウム層に水銀を接触させる時間等
をコントロールすることで行うことができる。
１０〜１５％程度のアマルガムを形成するように制御す
る。この制御はカドミウム層に水銀を接触させる時間等
をコントロールすることで行うことができる。
【００１８】図２にカドミウムアマルガムの状態図を示
す。この図においては、カドミウムと水銀の重量比の変
化に対する融点の変化を実線で示している。この状態図
より明らかなように水銀の重量組成比が１０〜１５％の
カドミウムアマルガムは融点２５０〜３００℃であり、
これ以下の温度では固体として存在する。従って、アマ
ルガムの水銀組成比を１０〜１５％程度とすることによ
り、以下の工程は２５０℃以下で行えばよいこととな
る。
す。この図においては、カドミウムと水銀の重量比の変
化に対する融点の変化を実線で示している。この状態図
より明らかなように水銀の重量組成比が１０〜１５％の
カドミウムアマルガムは融点２５０〜３００℃であり、
これ以下の温度では固体として存在する。従って、アマ
ルガムの水銀組成比を１０〜１５％程度とすることによ
り、以下の工程は２５０℃以下で行えばよいこととな
る。
【００１９】次に、図１(c) に示すようにカドミウム−
水銀アマルガム２４の上面全体にＺｎＳ膜３２を成膜す
る。成膜方法としては蒸着，ＭＢＥ（Molecular Beam E
pitaxy）法，又はＥＣＲプラズマＣＶＤ（electron cyc
lotron resonance plasma chemical vapor deposition
）法等を用いればよく、これらの方法によれば常温で
も質のよい膜が形成可能である。次に図１(c) に示す状
態で２００〜２５０℃の熱処理を行う。一般に知られて
いるようにアマルガムを加熱すると水銀蒸気を発生す
る。発生した水銀蒸気に対してＺｎＳ膜３２は保護膜と
して働き、系外への拡散を妨げることとなり、その結果
水銀蒸気はｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１中へと拡散してい
く。これにより図１(d) に示すようにｎ型ＣｄＨｇＴｅ
領域４１が形成される。
水銀アマルガム２４の上面全体にＺｎＳ膜３２を成膜す
る。成膜方法としては蒸着，ＭＢＥ（Molecular Beam E
pitaxy）法，又はＥＣＲプラズマＣＶＤ（electron cyc
lotron resonance plasma chemical vapor deposition
）法等を用いればよく、これらの方法によれば常温で
も質のよい膜が形成可能である。次に図１(c) に示す状
態で２００〜２５０℃の熱処理を行う。一般に知られて
いるようにアマルガムを加熱すると水銀蒸気を発生す
る。発生した水銀蒸気に対してＺｎＳ膜３２は保護膜と
して働き、系外への拡散を妨げることとなり、その結果
水銀蒸気はｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１中へと拡散してい
く。これにより図１(d) に示すようにｎ型ＣｄＨｇＴｅ
領域４１が形成される。
【００２０】このように本実施例では、ＣｄＨｇＴｅ結
晶の表面上にカドミウム層を蒸着形成し、このカドミウ
ム層を水銀処理によりアマルガム化し、ウエハ全面に保
護膜を形成した後、加熱処理することにより、アマルガ
ムから発生する水銀蒸気をＣｄＨｇＴｅ結晶中に拡散す
るようにしたから、水銀拡散を開管状態で行うことがで
きる。従って、取扱いを容易にできるとともに、従来、
石英管の径に制限されて不可能であった大面積の結晶へ
の拡散も可能とできる。
晶の表面上にカドミウム層を蒸着形成し、このカドミウ
ム層を水銀処理によりアマルガム化し、ウエハ全面に保
護膜を形成した後、加熱処理することにより、アマルガ
ムから発生する水銀蒸気をＣｄＨｇＴｅ結晶中に拡散す
るようにしたから、水銀拡散を開管状態で行うことがで
きる。従って、取扱いを容易にできるとともに、従来、
石英管の径に制限されて不可能であった大面積の結晶へ
の拡散も可能とできる。
【００２１】上記第１の実施例では、半導体結晶の全面
に水銀を拡散し、例えば光伝導型の赤外線検出器の作成
に必要なｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶のｎ型ＣｄＨｇＴｅ結晶
への変換を行うものについて述べたが、本発明は例えば
フォトダイオード型赤外線検知器におけるｐｎ接合を形
成するために、半導体結晶の所望の箇所にのみ水銀拡散
を行う場合にも適用することができる。
に水銀を拡散し、例えば光伝導型の赤外線検出器の作成
に必要なｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶のｎ型ＣｄＨｇＴｅ結晶
への変換を行うものについて述べたが、本発明は例えば
フォトダイオード型赤外線検知器におけるｐｎ接合を形
成するために、半導体結晶の所望の箇所にのみ水銀拡散
を行う場合にも適用することができる。
【００２２】図３は、半導体結晶の所望の箇所にのみ水
銀拡散が可能な、本発明の第２の実施例による半導体結
晶への水銀拡散方法を示す断面工程図である。図におい
て、図１と同一符号は同一又は相当部分である。
銀拡散が可能な、本発明の第２の実施例による半導体結
晶への水銀拡散方法を示す断面工程図である。図におい
て、図１と同一符号は同一又は相当部分である。
【００２３】次に図３(a) から図３(e) に沿って各工程
を説明する。ＣｄＴｅ基板１０上にＬＰＥ法やＭＯＣＶ
Ｄ法等により形成されたｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１表面
に、図３(a) に示すように、画素形成領域に対応するカ
ドミウム（Ｃｄ）パターン２１を形成する。ここでは、
Ｃｄパターンの形成方法としては、例えば、画素形成領
域以外の領域上にレジストパターンを形成した後、全面
にＣｄを蒸着し、次にレジストパターンを除去すること
により該レジストパターン上に蒸着されたＣｄを一緒に
除去する、いわゆる蒸着リフトオフ法，あるいはｐ型Ｃ
ｄＨｇＴｅ結晶１１表面全面にＣｄを蒸着した後、写真
製版及びエッチングの技術を用いて画素形成領域以外の
領域上のＣｄを除去する方法を用いることができる。Ｃ
ｄパターンの厚みは、上記第１の実施例と同様、形成さ
れる水銀拡散層の深さや濃度等に応じて設定すればよ
く、１０μｍ程度の深さの拡散層を形成するためには、
Ｃｄパターンは数千オングストローム程度の厚みに形成
すればよい。
を説明する。ＣｄＴｅ基板１０上にＬＰＥ法やＭＯＣＶ
Ｄ法等により形成されたｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１表面
に、図３(a) に示すように、画素形成領域に対応するカ
ドミウム（Ｃｄ）パターン２１を形成する。ここでは、
Ｃｄパターンの形成方法としては、例えば、画素形成領
域以外の領域上にレジストパターンを形成した後、全面
にＣｄを蒸着し、次にレジストパターンを除去すること
により該レジストパターン上に蒸着されたＣｄを一緒に
除去する、いわゆる蒸着リフトオフ法，あるいはｐ型Ｃ
ｄＨｇＴｅ結晶１１表面全面にＣｄを蒸着した後、写真
製版及びエッチングの技術を用いて画素形成領域以外の
領域上のＣｄを除去する方法を用いることができる。Ｃ
ｄパターンの厚みは、上記第１の実施例と同様、形成さ
れる水銀拡散層の深さや濃度等に応じて設定すればよ
く、１０μｍ程度の深さの拡散層を形成するためには、
Ｃｄパターンは数千オングストローム程度の厚みに形成
すればよい。
【００２４】次に、Ｃｄパターンが形成されたＣｄＨｇ
Ｔｅ結晶表面に全面にＺｎＳ膜を成膜した後、Ｃｄパタ
ーン２１上のＺｎＳ膜を写真製版及びエッチング技術を
用いてパターニングし、図３(b) に示すようなＺｎＳ膜
パターン３１を得る。
Ｔｅ結晶表面に全面にＺｎＳ膜を成膜した後、Ｃｄパタ
ーン２１上のＺｎＳ膜を写真製版及びエッチング技術を
用いてパターニングし、図３(b) に示すようなＺｎＳ膜
パターン３１を得る。
【００２５】図３(b) の状態で、水銀蒸気と接触させ
る、あるいは水銀に直接接触させることにより、Ｃｄパ
ターン部２１をアマルガム化し、カドミウムアマルガム
パターン２２を形成する。この際にＺｎＳ膜３１が保護
膜として働き、ＺｎＳ膜３１で覆われているＣｄＨｇＴ
ｅ結晶表面には水銀処理がなされない。なお、この実施
例においても上記第１の実施例と同様、水銀の重量組成
比が１０〜１５％程度のアマルガムを形成するように制
御する。ここでカドミウムパターンのみを選択的に水銀
処理を行うためのマスクとしては、上記ＺｎＳ膜の代わ
りにＳｉＮx 等の窒化膜，ＳｉＯx 等の酸化膜を用いて
もよい。
る、あるいは水銀に直接接触させることにより、Ｃｄパ
ターン部２１をアマルガム化し、カドミウムアマルガム
パターン２２を形成する。この際にＺｎＳ膜３１が保護
膜として働き、ＺｎＳ膜３１で覆われているＣｄＨｇＴ
ｅ結晶表面には水銀処理がなされない。なお、この実施
例においても上記第１の実施例と同様、水銀の重量組成
比が１０〜１５％程度のアマルガムを形成するように制
御する。ここでカドミウムパターンのみを選択的に水銀
処理を行うためのマスクとしては、上記ＺｎＳ膜の代わ
りにＳｉＮx 等の窒化膜，ＳｉＯx 等の酸化膜を用いて
もよい。
【００２６】アマルガムパターン２２を形成した後、図
３(d) に示すように結晶表面の全面にＺｎＳ膜３２を成
膜する。ここで、実施例ではＺｎＳ膜３１を残した状態
でＺｎＳ膜３２を成膜しているが、ＺｎＳ膜３１を除去
した後にウエハ全面にＺｎＳ膜３２を成膜するようにし
てもよい。そして図３(d) に示す状態で２００〜２５０
℃の熱処理を行う。一般に知られているようにアマルガ
ムを加熱すると水銀蒸気を発生する。発生した水銀蒸気
に対してＺｎＳ膜３２は保護膜として働き、系外への拡
散を妨げることとなり、その結果水銀蒸気はｐ型ＣｄＨ
ｇＴｅ結晶１１中へと拡散していく。これにより図３
(e) に示すようにｎ型ＣｄＨｇＴｅ領域４１が形成さ
れ、拡散フロントにはｐｎ接合４２が形成される。
３(d) に示すように結晶表面の全面にＺｎＳ膜３２を成
膜する。ここで、実施例ではＺｎＳ膜３１を残した状態
でＺｎＳ膜３２を成膜しているが、ＺｎＳ膜３１を除去
した後にウエハ全面にＺｎＳ膜３２を成膜するようにし
てもよい。そして図３(d) に示す状態で２００〜２５０
℃の熱処理を行う。一般に知られているようにアマルガ
ムを加熱すると水銀蒸気を発生する。発生した水銀蒸気
に対してＺｎＳ膜３２は保護膜として働き、系外への拡
散を妨げることとなり、その結果水銀蒸気はｐ型ＣｄＨ
ｇＴｅ結晶１１中へと拡散していく。これにより図３
(e) に示すようにｎ型ＣｄＨｇＴｅ領域４１が形成さ
れ、拡散フロントにはｐｎ接合４２が形成される。
【００２７】このように本実施例では、ＣｄＨｇＴｅ結
晶の水銀を拡散すべき領域上にカドミウムパターンを形
成し、このパターンをアマルガム化し、ウエハ全面に保
護膜を形成した後、加熱処理することにより、アマルガ
ムから発生する水銀蒸気をＣｄＨｇＴｅ結晶中に拡散す
るようにしたから、所望のパターンの水銀拡散を開管状
態で容易に行うことができる。また、上記第１の実施例
と同様大面積の結晶への拡散も可能となる。
晶の水銀を拡散すべき領域上にカドミウムパターンを形
成し、このパターンをアマルガム化し、ウエハ全面に保
護膜を形成した後、加熱処理することにより、アマルガ
ムから発生する水銀蒸気をＣｄＨｇＴｅ結晶中に拡散す
るようにしたから、所望のパターンの水銀拡散を開管状
態で容易に行うことができる。また、上記第１の実施例
と同様大面積の結晶への拡散も可能となる。
【００２８】図４は本発明の第３の実施例による半導体
結晶への水銀拡散方法を示す断面工程図である。図にお
いて、図３と同一符号は同一又は相当部分である。上記
第２の実施例では半導体結晶の所望の箇所に水銀拡散を
行うために当該所望箇所にのみ金属をパターン形成する
ようにしたが、本第３の実施例は、半導体結晶表面全面
に蒸着した上記金属上に、水銀を拡散すべき領域に対応
する開口を有する誘電体膜を形成し、該誘電体膜をマス
クとして上記水銀処理を行うことにより上記開口に露出
した上記金属のみをアマルガム化することにより、半導
体結晶の所望の箇所に水銀拡散を行うものである。
結晶への水銀拡散方法を示す断面工程図である。図にお
いて、図３と同一符号は同一又は相当部分である。上記
第２の実施例では半導体結晶の所望の箇所に水銀拡散を
行うために当該所望箇所にのみ金属をパターン形成する
ようにしたが、本第３の実施例は、半導体結晶表面全面
に蒸着した上記金属上に、水銀を拡散すべき領域に対応
する開口を有する誘電体膜を形成し、該誘電体膜をマス
クとして上記水銀処理を行うことにより上記開口に露出
した上記金属のみをアマルガム化することにより、半導
体結晶の所望の箇所に水銀拡散を行うものである。
【００２９】以下、図４(a) から図４(e) に沿って各工
程を説明する。ＣｄＴｅ基板１０上にＬＰＥ法やＭＯＣ
ＶＤ法等により形成されたｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１表
面全面に、図４(a) に示すようにカドミウム層２５を蒸
着形成する。カドミウム層の厚みは、上記各実施例と同
様、形成される水銀拡散層の深さや濃度等に応じて設定
すればよい。
程を説明する。ＣｄＴｅ基板１０上にＬＰＥ法やＭＯＣ
ＶＤ法等により形成されたｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１表
面全面に、図４(a) に示すようにカドミウム層２５を蒸
着形成する。カドミウム層の厚みは、上記各実施例と同
様、形成される水銀拡散層の深さや濃度等に応じて設定
すればよい。
【００３０】次に、図４(b) に示すように、カドミウム
層２５上に水銀拡散領域に対応して開口パターンを有す
るＺｎＳ膜３５を形成する。このＺｎＳ膜３５の形成方
法としては、カドミウム層２５上全面に蒸着，ＭＢＥ，
またはＣＶＤ等によりＺｎＳ膜を成膜した後、写真製版
及びエッチング技術を用いてパターニングすればよい。
層２５上に水銀拡散領域に対応して開口パターンを有す
るＺｎＳ膜３５を形成する。このＺｎＳ膜３５の形成方
法としては、カドミウム層２５上全面に蒸着，ＭＢＥ，
またはＣＶＤ等によりＺｎＳ膜を成膜した後、写真製版
及びエッチング技術を用いてパターニングすればよい。
【００３１】図４(b) の状態で、水銀蒸気と接触させ
る、あるいは水銀に直接接触させることにより、カドミ
ウム層２５の開口部に露出した部分のみをアマルガム化
し、図４(c) に示すようにカドミウムアマルガム領域２
６を形成する。この際、ＺｎＳ膜３１が保護膜として働
き、ＺｎＳ膜３５で覆われている部分のカドミウム層２
５は水銀処理がなされない。なお、この実施例において
も上記各実施例と同様、水銀の重量組成比が１０〜１５
％程度のアマルガムを形成するように制御する。ここで
カドミウム層２５に選択的に水銀処理を行うためのマス
クとしては、ＺｎＳ膜の代わりにＳｉＮx 等の窒化膜，
ＳｉＯx 等の酸化膜を用いてもよい。
る、あるいは水銀に直接接触させることにより、カドミ
ウム層２５の開口部に露出した部分のみをアマルガム化
し、図４(c) に示すようにカドミウムアマルガム領域２
６を形成する。この際、ＺｎＳ膜３１が保護膜として働
き、ＺｎＳ膜３５で覆われている部分のカドミウム層２
５は水銀処理がなされない。なお、この実施例において
も上記各実施例と同様、水銀の重量組成比が１０〜１５
％程度のアマルガムを形成するように制御する。ここで
カドミウム層２５に選択的に水銀処理を行うためのマス
クとしては、ＺｎＳ膜の代わりにＳｉＮx 等の窒化膜，
ＳｉＯx 等の酸化膜を用いてもよい。
【００３２】アマルガム領域２６を形成した後、図４
(d) に示すように結晶表面の全面にＺｎＳ膜３６を成膜
する。ここで、実施例ではＺｎＳ膜３５を残した状態で
ＺｎＳ膜３６を成膜しているが、ＺｎＳ膜３５を除去し
た後にウエハ全面にＺｎＳ膜３６を成膜するようにして
もよい。この状態で２００〜２５０℃の熱処理を行う
と、カドミウムアマルガムより水銀蒸気が発生する。発
生した水銀蒸気に対してＺｎＳ膜３６は保護膜として働
き、系外への拡散を妨げることとなり、その結果水銀蒸
気はｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１中へと拡散していく。こ
れにより図４(e) に示すようにｎ型ＣｄＨｇＴｅ領域４
１が形成され、拡散フロントにはｐｎ接合４２が形成さ
れる。
(d) に示すように結晶表面の全面にＺｎＳ膜３６を成膜
する。ここで、実施例ではＺｎＳ膜３５を残した状態で
ＺｎＳ膜３６を成膜しているが、ＺｎＳ膜３５を除去し
た後にウエハ全面にＺｎＳ膜３６を成膜するようにして
もよい。この状態で２００〜２５０℃の熱処理を行う
と、カドミウムアマルガムより水銀蒸気が発生する。発
生した水銀蒸気に対してＺｎＳ膜３６は保護膜として働
き、系外への拡散を妨げることとなり、その結果水銀蒸
気はｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶１１中へと拡散していく。こ
れにより図４(e) に示すようにｎ型ＣｄＨｇＴｅ領域４
１が形成され、拡散フロントにはｐｎ接合４２が形成さ
れる。
【００３３】なお、上記各実施例においてはカドミウム
を結晶表面に蒸着し、これをアマルガム化して水銀拡散
源として用いたが、蒸着する金属としてカドミウム同様
アマルガム化が極めて容易なインジウムを用いてもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。またカドミウ
ム、インジウムに限らずアマルガム化が容易な他の金属
を使用することもできることは言うまでもない。
を結晶表面に蒸着し、これをアマルガム化して水銀拡散
源として用いたが、蒸着する金属としてカドミウム同様
アマルガム化が極めて容易なインジウムを用いてもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。またカドミウ
ム、インジウムに限らずアマルガム化が容易な他の金属
を使用することもできることは言うまでもない。
【００３４】また、上記各実施例においては水銀アマル
ガムから発生した水銀蒸気が系外に拡散するのを防ぐ保
護膜としてＺｎＳ膜を用いているが、この保護膜として
は、ＳｉＮx 等の窒化膜、ＳｉＯx 等の酸化膜を用いて
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
ガムから発生した水銀蒸気が系外に拡散するのを防ぐ保
護膜としてＺｎＳ膜を用いているが、この保護膜として
は、ＳｉＮx 等の窒化膜、ＳｉＯx 等の酸化膜を用いて
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００３５】また、上記実施例ではＣｄＨｇＴｅ結晶の
場合について説明したが、本発明の水銀拡散方法が適用
される水銀を含有する半導体結晶としてはＣｄＨｇＴｅ
結晶の他にＺｎＨｇＴｅ結晶、あるいはこれらの混晶な
どがあげられ、これらの半導体組成に特に限定はない。
場合について説明したが、本発明の水銀拡散方法が適用
される水銀を含有する半導体結晶としてはＣｄＨｇＴｅ
結晶の他にＺｎＨｇＴｅ結晶、あるいはこれらの混晶な
どがあげられ、これらの半導体組成に特に限定はない。
【００３６】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、水銀を
含有する半導体結晶の水銀を拡散すべき領域の表面上に
アマルガムを形成し、ウエハ全面に保護膜を形成した
後、加熱処理することにより、上記アマルガムから発生
する水銀蒸気を半導体結晶中に拡散するようにしたか
ら、複雑な温度プロファイルの設定を必要とすることな
く、開管状態で半導体結晶中への水銀拡散を行うことが
でき、器具や材料の取扱いを容易とできるとともに、大
面積の結晶への水銀拡散も可能とできる効果がある。
含有する半導体結晶の水銀を拡散すべき領域の表面上に
アマルガムを形成し、ウエハ全面に保護膜を形成した
後、加熱処理することにより、上記アマルガムから発生
する水銀蒸気を半導体結晶中に拡散するようにしたか
ら、複雑な温度プロファイルの設定を必要とすることな
く、開管状態で半導体結晶中への水銀拡散を行うことが
でき、器具や材料の取扱いを容易とできるとともに、大
面積の結晶への水銀拡散も可能とできる効果がある。
【図１】この発明の第１の実施例による半導体結晶への
水銀拡散方法を示す断面工程図である。
水銀拡散方法を示す断面工程図である。
【図２】カドミウム−水銀合金の状態図である。
【図３】この発明の第２の実施例による半導体結晶への
水銀拡散方法を示す断面工程図である。
水銀拡散方法を示す断面工程図である。
【図４】この発明の第３の実施例による半導体結晶への
水銀拡散方法を示す断面工程図である。
水銀拡散方法を示す断面工程図である。
【図５】従来の石英アンプルを用いた封管法による半導
体結晶への水銀拡散方法を説明するための図である。
体結晶への水銀拡散方法を説明するための図である。
【図６】ｐｎ接合を有するフォトダイオード型赤外線検
知器の受光部を示す断面側面図である。
知器の受光部を示す断面側面図である。
【図７】フォトダイオード型赤外線検知器のｐｎ接合を
形成するための従来の水銀拡散方法を示す断面工程図で
ある。
形成するための従来の水銀拡散方法を示す断面工程図で
ある。
１０ ＣｄＴｅ基板 １１ ｐ型ＣｄＨｇＴｅ結晶 ２１ カドミウムパターン ２２ アマルガム化されたカドミウムパターン ２３，２５ カドミウム層 ２４ アマルガム化されたカドミウム層 ２６ カドミウム層のアマルガム化領域 ３１，３２，３５，３６ ＺｎＳ膜 ４１ ｎ型ＣｄＨｇＴｅ領域 ４２ ｐｎ接合
Claims (5)
- 【請求項１】 水銀を含有する化合物半導体結晶に水銀
を拡散する方法において、 上記半導体結晶の水銀を拡散すべき領域の表面上にアマ
ルガムを形成するアマルガム形成工程と、 上記アマルガムが形成されたウエハ表面に、後述の拡散
工程において発生する水銀蒸気が周辺雰囲気に飛散する
ことを防止する保護膜を形成する保護膜形成工程と、 ウエハを加熱することにより上記アマルガムより水銀蒸
気を発生させ、半導体結晶中に水銀を拡散する拡散工程
とを含むことを特徴とする半導体結晶への水銀拡散法。 - 【請求項２】 上記アマルガム形成工程は、 上記半導体結晶表面に金属を蒸着する金属蒸着工程と、 上記金属を水銀処理することによりアマルガム化するア
マルガム化工程とを含むことを特徴とする請求項１記載
の半導体結晶への水銀拡散方法。 - 【請求項３】 上記金属を上記半導体結晶の水銀を拡散
すべき領域の表面上にのみに形成することを特徴とする
請求項２記載の半導体結晶への水銀拡散方法。 - 【請求項４】 上記半導体結晶表面全面に蒸着した上記
金属上に、水銀を拡散すべき領域に対応する開口を有す
る誘電体膜を形成し、該誘電体膜をマスクとして上記水
銀処理を行うことにより上記開口に露出した上記金属の
みをアマルガム化することを特徴とする請求項２記載の
半導体結晶への水銀拡散方法。 - 【請求項５】 上記金属としてカドミウム，又はインジ
ウムを用いることを特徴とする請求項２記載の半導体結
晶への水銀拡散方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3334323A JPH05145093A (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 半導体結晶への水銀拡散法 |
| US07/895,690 US5229321A (en) | 1991-11-20 | 1992-06-09 | Method of diffusing mercury into a crystalline semiconductor material including mercury |
| GB9213784A GB2261767B (en) | 1991-11-20 | 1992-06-29 | Method of hg diffusion into semiconductor crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3334323A JPH05145093A (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 半導体結晶への水銀拡散法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05145093A true JPH05145093A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=18276073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3334323A Pending JPH05145093A (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 半導体結晶への水銀拡散法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5229321A (ja) |
| JP (1) | JPH05145093A (ja) |
| GB (1) | GB2261767B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0498067A2 (en) * | 1991-02-08 | 1992-08-12 | International Business Machines Corporation | Microcode generation for a scalable compound instruction set machine |
| US6043548A (en) * | 1993-04-14 | 2000-03-28 | Yeda Research And Development Co., Ltd. | Semiconductor device with stabilized junction |
| US5796883A (en) * | 1995-09-04 | 1998-08-18 | Nec Corporation | Optical integrated circuit and method for fabricating the same |
| JP3448688B2 (ja) * | 1998-05-11 | 2003-09-22 | 株式会社ジャパンエナジー | ＣｄＴｅ結晶またはＣｄＺｎＴｅ結晶およびその製造方法 |
| US10514371B2 (en) | 2017-11-01 | 2019-12-24 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Reactive diffusive gradient in thin-film sampler and mercury speciation by use of same |
| US11319225B2 (en) | 2018-10-24 | 2022-05-03 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Modular system and method for mercury speciation in a fluid sample |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0068652B1 (en) * | 1981-06-24 | 1988-05-25 | The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and | Photo diodes |
| US4588446A (en) * | 1985-02-21 | 1986-05-13 | Texas Instruments Incorporated | Method for producing graded band gap mercury cadmium telluride |
| US4960728A (en) * | 1987-10-05 | 1990-10-02 | Texas Instruments Incorporated | Homogenization anneal of II-VI compounds |
| US4927773A (en) * | 1989-06-05 | 1990-05-22 | Santa Barbara Research Center | Method of minimizing implant-related damage to a group II-VI semiconductor material |
| US5028296A (en) * | 1989-09-15 | 1991-07-02 | Texas Instruments Incorporated | Annealing method |
| US5079192A (en) * | 1990-08-24 | 1992-01-07 | Texas Instruments Incorporated | Method of preventing dislocation multiplication of bulk HgCdTe and LPE films during low temperature anneal in Hg vapor |
-
1991
- 1991-11-20 JP JP3334323A patent/JPH05145093A/ja active Pending
-
1992
- 1992-06-09 US US07/895,690 patent/US5229321A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-29 GB GB9213784A patent/GB2261767B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2261767A (en) | 1993-05-26 |
| GB9213784D0 (en) | 1992-08-12 |
| GB2261767B (en) | 1995-06-28 |
| US5229321A (en) | 1993-07-20 |
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