JPH0536733A - 多元半導体結晶の製造方法 - Google Patents
多元半導体結晶の製造方法Info
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- JPH0536733A JPH0536733A JP3187731A JP18773191A JPH0536733A JP H0536733 A JPH0536733 A JP H0536733A JP 3187731 A JP3187731 A JP 3187731A JP 18773191 A JP18773191 A JP 18773191A JP H0536733 A JPH0536733 A JP H0536733A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明はＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる多元半導
体結晶の製造方法に関し、結晶成長させた後室温にまで
冷却したときに基板及び結晶層に反りが生じにくい方法
の提供を目的とする。 【構成】Ｃｄ，Ｚｎ，Ｔｅを成分元素とする基板４上に
Ｈｇ，Ｃｄ，Ｔｅを成分元素とする多元半導体結晶を液
相エピタキシャル結晶成長法により結晶成長させる方法
において、上記基板４の成分元素であるＣｄ，Ｚｎの組
成比を（１−ｚ）：ｚとするときに、０＜ｚ＜０．００
５を満足するように構成する。
体結晶の製造方法に関し、結晶成長させた後室温にまで
冷却したときに基板及び結晶層に反りが生じにくい方法
の提供を目的とする。 【構成】Ｃｄ，Ｚｎ，Ｔｅを成分元素とする基板４上に
Ｈｇ，Ｃｄ，Ｔｅを成分元素とする多元半導体結晶を液
相エピタキシャル結晶成長法により結晶成長させる方法
において、上記基板４の成分元素であるＣｄ，Ｚｎの組
成比を（１−ｚ）：ｚとするときに、０＜ｚ＜０．００
５を満足するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多元半導体結晶の製造方
法に関する。複数の組成元素からなる多元半導体結晶、
例えばガリウム・砒素、ガリウム・アルミニウム・砒素
等の化合物半導体結晶を結晶基板上に成長させる方法の
一つに、これらの半導体を溶質とした溶液を高温で結晶
基板に接触させた後、次第に温度を下げ半導体結晶を基
板上に析出成長させるようにした方法がある。
法に関する。複数の組成元素からなる多元半導体結晶、
例えばガリウム・砒素、ガリウム・アルミニウム・砒素
等の化合物半導体結晶を結晶基板上に成長させる方法の
一つに、これらの半導体を溶質とした溶液を高温で結晶
基板に接触させた後、次第に温度を下げ半導体結晶を基
板上に析出成長させるようにした方法がある。
【０００２】この方法は一般に液相エピタキシャル結晶
成長法と称され、高純度で結晶性の良好な単結晶を成長
させる方法として、特に半導体工業の分野で広く採用さ
れている。近年においては、鉛・錫・テルルや易蒸発性
の成分元素を含む水銀・カドミウム・テルル等の化合物
半導体結晶を構成材料として赤外線検知素子や赤外線半
導体レーザ素子等の光電変換素子を製造するのに上記方
法は用いられている。
成長法と称され、高純度で結晶性の良好な単結晶を成長
させる方法として、特に半導体工業の分野で広く採用さ
れている。近年においては、鉛・錫・テルルや易蒸発性
の成分元素を含む水銀・カドミウム・テルル等の化合物
半導体結晶を構成材料として赤外線検知素子や赤外線半
導体レーザ素子等の光電変換素子を製造するのに上記方
法は用いられている。
【０００３】
【従来の技術】従来、赤外線検知素子用の多元半導体結
晶の製造方法として、ＣｄＴｅからなる結晶成長用の基
板上にＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる多元半導体結晶を液
相エピタキシャル結晶成長法により結晶成長させるよう
にした方法が公知である。
晶の製造方法として、ＣｄＴｅからなる結晶成長用の基
板上にＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる多元半導体結晶を液
相エピタキシャル結晶成長法により結晶成長させるよう
にした方法が公知である。
【０００４】また、ヘテロ界面（結晶成長用基板と結晶
層の接合面）における格子定数の整合性を良好にするた
めに、ＣｄＴｅからなる結晶成長用基板に代えてＣｄ
1-z Ｚｎz Ｔｅからなる結晶成長用基板を用いるように
した改良された方法が公知である。この場合、ｚ＝０．
０３なる組成比を選択することによって、ヘテロ界面に
おける格子定数をほぼ一致させることができ、ヘテロ界
面近傍における結晶欠陥の発生を防止することができ
る。
層の接合面）における格子定数の整合性を良好にするた
めに、ＣｄＴｅからなる結晶成長用基板に代えてＣｄ
1-z Ｚｎz Ｔｅからなる結晶成長用基板を用いるように
した改良された方法が公知である。この場合、ｚ＝０．
０３なる組成比を選択することによって、ヘテロ界面に
おける格子定数をほぼ一致させることができ、ヘテロ界
面近傍における結晶欠陥の発生を防止することができ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の改良された多元
半導体結晶の製造方法において、ｚ＝０．０３とした場
合、ヘテロ界面近傍に結晶欠陥が生じることを防止する
ことができるが、基板と結晶層の線熱膨張係数の違いか
ら次のような問題が生じる。
半導体結晶の製造方法において、ｚ＝０．０３とした場
合、ヘテロ界面近傍に結晶欠陥が生じることを防止する
ことができるが、基板と結晶層の線熱膨張係数の違いか
ら次のような問題が生じる。
【０００６】即ち、約５００℃の高温下にて基板上に結
晶層を成長させ、これを室温にまで冷却すると、基板の
線熱膨張係数と結晶層の線熱膨張係数の差によりヘテロ
界面に剪断力が生じ、基板及び結晶層が湾曲する。この
結晶層を赤外線検知素子に供する場合には、結晶層を基
板から切り出し或いは研磨して使用するので、上述のよ
うに結晶層が湾曲していると、得られた結晶面で組成分
布が生じ、感度特性等が不均一になる。
晶層を成長させ、これを室温にまで冷却すると、基板の
線熱膨張係数と結晶層の線熱膨張係数の差によりヘテロ
界面に剪断力が生じ、基板及び結晶層が湾曲する。この
結晶層を赤外線検知素子に供する場合には、結晶層を基
板から切り出し或いは研磨して使用するので、上述のよ
うに結晶層が湾曲していると、得られた結晶面で組成分
布が生じ、感度特性等が不均一になる。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みて創作され
たもので、結晶成長させた後室温にまで冷却したときに
基板及び結晶層に反りが生じにくい多元半導体結晶の製
造方法の提供を目的としている。
たもので、結晶成長させた後室温にまで冷却したときに
基板及び結晶層に反りが生じにくい多元半導体結晶の製
造方法の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の多元半導体結晶
の製造方法は、Ｃｄ，Ｚｎ，Ｔｅを成分元素とする基板
上にＨｇ，Ｃｄ，Ｔｅを成分元素とする多元半導体結晶
を液相エピタキシャル結晶成長法により結晶成長させる
方法において、上記基板の成分元素であるＣｄ，Ｚｎの
組成比を（１−ｚ）：ｚとするときに、０＜ｚ＜０．０
０５を満足するようにしたものである。
の製造方法は、Ｃｄ，Ｚｎ，Ｔｅを成分元素とする基板
上にＨｇ，Ｃｄ，Ｔｅを成分元素とする多元半導体結晶
を液相エピタキシャル結晶成長法により結晶成長させる
方法において、上記基板の成分元素であるＣｄ，Ｚｎの
組成比を（１−ｚ）：ｚとするときに、０＜ｚ＜０．０
０５を満足するようにしたものである。
【０００９】
【作用】図３は、基板及び結晶層における線熱膨張量
（任意単位）と温度（℃）の関係を示すグラフである。
基板の線熱膨張量はｚをパラメータとして３種類のデー
タに基づいている。
（任意単位）と温度（℃）の関係を示すグラフである。
基板の線熱膨張量はｚをパラメータとして３種類のデー
タに基づいている。
【００１０】実線で示されるのは、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ
（ｘ＝０．２６）からなる結晶層についてのものであ
る。実線よりも下方に位置する破線で示されるのは、ｚ
＝０としたときの基板についてのものである。実線より
も上方に位置する破線で示されるのは、ｚ＝０．００５
としたときの基板についてのものである。また、一点鎖
線で示されるのは、ｚ＝０．０２６としたときの基板に
ついてのものである。
（ｘ＝０．２６）からなる結晶層についてのものであ
る。実線よりも下方に位置する破線で示されるのは、ｚ
＝０としたときの基板についてのものである。実線より
も上方に位置する破線で示されるのは、ｚ＝０．００５
としたときの基板についてのものである。また、一点鎖
線で示されるのは、ｚ＝０．０２６としたときの基板に
ついてのものである。
【００１１】一方、結晶成長させた後室温にまで冷却し
たときの基板及び結晶層の湾曲についても調査した。ｚ
＝０及びｚ＝０．００５の基板を用いたときには、基板
及び結晶層には湾曲が殆ど生じなかった。また、ｚ＝
０．０２６の基板を用いたときには、基板及び結晶層は
問題になる程に大きく湾曲した。
たときの基板及び結晶層の湾曲についても調査した。ｚ
＝０及びｚ＝０．００５の基板を用いたときには、基板
及び結晶層には湾曲が殆ど生じなかった。また、ｚ＝
０．０２６の基板を用いたときには、基板及び結晶層は
問題になる程に大きく湾曲した。
【００１２】以上の事実からすると、０＜ｚ＜０．００
５を満足する基板を用いることによって、結晶成長させ
た後室温にまで冷却したときの基板及び結晶層の反りを
防止することができることがわかる。
５を満足する基板を用いることによって、結晶成長させ
た後室温にまで冷却したときの基板及び結晶層の反りを
防止することができることがわかる。
【００１３】０＜ｚ＜０．００５を満足するＣｄ1-z Ｚ
ｎz Ｔｅからなる基板を用いた場合、ヘテロ界面におけ
る格子定数の不整合によりヘテロ界面近傍に格子欠陥が
生じる可能性があるが、得られた多元半導体結晶を赤外
線検知素子に供するに際して、ヘテロ界面近傍の部分を
切り落とすか或いは研磨により除去することによって、
結晶欠陥による悪影響を防止することができる。
ｎz Ｔｅからなる基板を用いた場合、ヘテロ界面におけ
る格子定数の不整合によりヘテロ界面近傍に格子欠陥が
生じる可能性があるが、得られた多元半導体結晶を赤外
線検知素子に供するに際して、ヘテロ界面近傍の部分を
切り落とすか或いは研磨により除去することによって、
結晶欠陥による悪影響を防止することができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図１は本発
明の望ましい実施例を示す治具等の分解斜視図であり、
この治具１は、石英ガラスからなる円柱の外周部中央の
一部を該円柱の中心軸方向に切り欠いた切り欠き凹部３
を有している。
明の望ましい実施例を示す治具等の分解斜視図であり、
この治具１は、石英ガラスからなる円柱の外周部中央の
一部を該円柱の中心軸方向に切り欠いた切り欠き凹部３
を有している。
【００１５】結晶成長用の基板４は、この実施例では、
石英ガラスからなる基板ホルダ６により支持されて、こ
の基板ホルダ６を切り欠き凹部３の対向壁面に形成され
た溝７，７に嵌合することによって、基板４は切り欠き
凹部３内に横架される。
石英ガラスからなる基板ホルダ６により支持されて、こ
の基板ホルダ６を切り欠き凹部３の対向壁面に形成され
た溝７，７に嵌合することによって、基板４は切り欠き
凹部３内に横架される。
【００１６】基板４はＣｄ1-z Ｚｎz Ｔｅからなり、成
分元素であるＣｄ，Ｚｎの組成比（１−ｚ）：ｚにおけ
るパラメータｚは０＜ｚ＜０．００５を満足している。
治具１は、上述のように基板４及び基板ホルダ６をセッ
トされた状態で、治具１の外径よりもわずかに大きい内
径を有する石英アンプル２内に挿入される。このとき、
治具１とともにメルト材料５もこのメルト材料が切り欠
き凹部３内に位置するように石英アンプル２内に挿入さ
れる。メルト材料５の成分元素はＨｇ，Ｃｄ，Ｔｅであ
り、その組成比は製造すべき多元半導体結晶の組成比に
応じて設定される。
分元素であるＣｄ，Ｚｎの組成比（１−ｚ）：ｚにおけ
るパラメータｚは０＜ｚ＜０．００５を満足している。
治具１は、上述のように基板４及び基板ホルダ６をセッ
トされた状態で、治具１の外径よりもわずかに大きい内
径を有する石英アンプル２内に挿入される。このとき、
治具１とともにメルト材料５もこのメルト材料が切り欠
き凹部３内に位置するように石英アンプル２内に挿入さ
れる。メルト材料５の成分元素はＨｇ，Ｃｄ，Ｔｅであ
り、その組成比は製造すべき多元半導体結晶の組成比に
応じて設定される。
【００１７】１０は石英アンプル２を封止するための蓋
部材であり、この蓋部材１０は、排気管１１と一体に石
英から形成されている。蓋部材１０を石英アンプル２の
端部に溶接した後に、排気管１１を介して石英アンプル
２内を真空に吸引する。その後、排気管１１を例えばそ
の途中部分で封止することによって、石英アンプルを気
密に封止することができる。排気管１１はまた後述のよ
うに石英アンプル２を回転させるのにも用いられる。
部材であり、この蓋部材１０は、排気管１１と一体に石
英から形成されている。蓋部材１０を石英アンプル２の
端部に溶接した後に、排気管１１を介して石英アンプル
２内を真空に吸引する。その後、排気管１１を例えばそ
の途中部分で封止することによって、石英アンプルを気
密に封止することができる。排気管１１はまた後述のよ
うに石英アンプル２を回転させるのにも用いられる。
【００１８】図２により本実施例における液相エピタキ
シャル結晶成長のプロセスを説明する。まず、基板４及
びメルト材料５を治具１とともに封入してなる石英アン
プル２を電気炉内で結晶成長温度よりも高い所定の温度
に加熱して、図２（Ａ）に示すように、石英アンプル２
内のメルト材料５を溶融させ、溶融メルト材料５′とす
る。このとき、基板４の露出面が水平面上で上方に向く
ように石英アンプル２の角度を調整しておく。
シャル結晶成長のプロセスを説明する。まず、基板４及
びメルト材料５を治具１とともに封入してなる石英アン
プル２を電気炉内で結晶成長温度よりも高い所定の温度
に加熱して、図２（Ａ）に示すように、石英アンプル２
内のメルト材料５を溶融させ、溶融メルト材料５′とす
る。このとき、基板４の露出面が水平面上で上方に向く
ように石英アンプル２の角度を調整しておく。
【００１９】次いで、炉内温度を結晶成長温度にまで徐
々に低下させ、石英アンプル２を１８０°回転させる
と、治具１も石英アンプル２とともに１８０°回転す
る。溶融メルト材料５′の液面は水平面を維持している
ので、石英アンプル２の回転により、治具１の半柱部は
溶融メルト材料５′に埋没して、溶融メルト材料５′の
液面が上昇し、下向きになった基板４は溶融メルト材料
５′に接触する。
々に低下させ、石英アンプル２を１８０°回転させる
と、治具１も石英アンプル２とともに１８０°回転す
る。溶融メルト材料５′の液面は水平面を維持している
ので、石英アンプル２の回転により、治具１の半柱部は
溶融メルト材料５′に埋没して、溶融メルト材料５′の
液面が上昇し、下向きになった基板４は溶融メルト材料
５′に接触する。
【００２０】結晶成長温度で溶融メルト材料５′が基板
４に接触すると、図２（Ｂ）に示すように、基板４の表
面には、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる結晶層１２が成長
する。
４に接触すると、図２（Ｂ）に示すように、基板４の表
面には、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる結晶層１２が成長
する。
【００２１】その後、所定厚みの結晶層１２が形成され
た時点で、図２（Ｃ）に示すように、石英アンプル２を
再び１８０°回転させることにより、溶融メルト材料
５′が基板４に接触しないようにして、結晶成長を停止
させる。
た時点で、図２（Ｃ）に示すように、石英アンプル２を
再び１８０°回転させることにより、溶融メルト材料
５′が基板４に接触しないようにして、結晶成長を停止
させる。
【００２２】そして最後に、図示はしないが、炉内から
石英アンプル２を室温にまで徐冷しながら引出し、石英
アンプル２を開封し、結晶層１２が形成された基板４を
基板ホルダ６から取り外す。
石英アンプル２を室温にまで徐冷しながら引出し、石英
アンプル２を開封し、結晶層１２が形成された基板４を
基板ホルダ６から取り外す。
【００２３】本実施例においては、基板の成分元素であ
るＣｄ，Ｚｎの組成比を表すパラメータｚが０＜ｚ＜
０．００５を満足するようにしているので、成長層１２
を成長させた後室温にまで徐冷するに際して、基板４及
び成長層１２が湾曲する恐れがない。従って、結晶層を
切り出して赤外線検知素子を構成した場合に、結晶表面
の組成を均一にすることができ、所要の均一な感度特性
の検知素子を実現することができる。
るＣｄ，Ｚｎの組成比を表すパラメータｚが０＜ｚ＜
０．００５を満足するようにしているので、成長層１２
を成長させた後室温にまで徐冷するに際して、基板４及
び成長層１２が湾曲する恐れがない。従って、結晶層を
切り出して赤外線検知素子を構成した場合に、結晶表面
の組成を均一にすることができ、所要の均一な感度特性
の検知素子を実現することができる。
【００２４】図２（Ｂ）のプロセスにおいて、結晶層１
２の厚みが増大するに従って、つまり時間の経過に従っ
て、炉内温度を徐々に低下させることによって、結晶層
の厚み方向に組成勾配を生じさせることができる。その
結果、結晶層を基板から分離するに際しての切り出し位
置に応じて結晶表面の組成を所望のものにすることがで
きる。
２の厚みが増大するに従って、つまり時間の経過に従っ
て、炉内温度を徐々に低下させることによって、結晶層
の厚み方向に組成勾配を生じさせることができる。その
結果、結晶層を基板から分離するに際しての切り出し位
置に応じて結晶表面の組成を所望のものにすることがで
きる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
結晶成長させた後室温にまで冷却したときに基板及び結
晶層に反りが生じにくい多元半導体結晶の製造方法の提
供が可能になるという効果を奏する。
結晶成長させた後室温にまで冷却したときに基板及び結
晶層に反りが生じにくい多元半導体結晶の製造方法の提
供が可能になるという効果を奏する。
【図１】本発明の望ましい実施例を示す治具等の分解斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明の望ましい実施例における液相エピタキ
シャル結晶成長のプロセス説明図である。
シャル結晶成長のプロセス説明図である。
【図３】基板及び結晶層における線熱膨張量と温度の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
１ 治具 ２ 石英アンプル ４ 基板 ５ メルト材料 １２ 結晶層
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 9170−4Ｍ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｃｄ，Ｚｎ，Ｔｅを成分元素とする基板
(4) 上にＨｇ，Ｃｄ，Ｔｅを成分元素とする多元半導体
結晶を液相エピタキシャル結晶成長法により結晶成長さ
せる方法において、 上記基板(4) の成分元素であるＣｄ，Ｚｎの組成比を
（１−ｚ）：ｚとするときに、０＜ｚ＜０．００５を満
足することを特徴とする多元半導体結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187731A JPH0536733A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 多元半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187731A JPH0536733A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 多元半導体結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536733A true JPH0536733A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16211200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3187731A Withdrawn JPH0536733A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 多元半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0536733A (ja) |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP3187731A patent/JPH0536733A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |