JPH0620948A - 赤外線検出器材料の製造方法 - Google Patents
赤外線検出器材料の製造方法Info
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- JPH0620948A JPH0620948A JP20067092A JP20067092A JPH0620948A JP H0620948 A JPH0620948 A JP H0620948A JP 20067092 A JP20067092 A JP 20067092A JP 20067092 A JP20067092 A JP 20067092A JP H0620948 A JPH0620948 A JP H0620948A
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Landscapes
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 MBE法によりHgCdTeを材料として赤
外線検出器材料を製造するに際し、HgCdTeによる
成長薄膜の結晶均一性を高める。 【構成】 HgCdTe成長用被成長基板2を、基板ホ
ルダー1と同サイズの鏡面薄板10を介して基板ホルダ
ー1上に固定し、MBE法を用いて被成長用基板2上に
HgCdTe薄膜の成長を行う。 【効果】 被成長基板の密着性が高まり、被成長基板全
面の温度ムラがなくなる。また、成長中は、鏡面薄板に
遮ぎられ、基板ホルダー上へのHgCdTeの堆積がな
く、基板ホルダーとガリウムとの反応が防止され、放射
冷却の増加による基板温度の低下を防止できる。
外線検出器材料を製造するに際し、HgCdTeによる
成長薄膜の結晶均一性を高める。 【構成】 HgCdTe成長用被成長基板2を、基板ホ
ルダー1と同サイズの鏡面薄板10を介して基板ホルダ
ー1上に固定し、MBE法を用いて被成長用基板2上に
HgCdTe薄膜の成長を行う。 【効果】 被成長基板の密着性が高まり、被成長基板全
面の温度ムラがなくなる。また、成長中は、鏡面薄板に
遮ぎられ、基板ホルダー上へのHgCdTeの堆積がな
く、基板ホルダーとガリウムとの反応が防止され、放射
冷却の増加による基板温度の低下を防止できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分子線エピタキシー
(MBE)法によるHgCdTe薄膜を材料とする赤外
線検出器材料の製造方法に関するものである。
(MBE)法によるHgCdTe薄膜を材料とする赤外
線検出器材料の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】分子線エピタキシー(MBE)法により
HgCdTe薄膜を成長する場合の概念図を図2に示
す。同図において、るつぼ4には、HgCdTeの分子
線源の元素Hg,Te及び化合物のCdTeが入ってい
る。シャッター3を開けることにより、加熱されたるつ
ぼ4から分子線が被成長基板2へ照射され、被成長基板
2上にHgCdTeが成長するようになっている。基板
ホルダー1周辺の拡大図を図3に示す。図3において、
被成長基板2は、基板ホルダー1の裏面からヒータ6で
加熱される。
HgCdTe薄膜を成長する場合の概念図を図2に示
す。同図において、るつぼ4には、HgCdTeの分子
線源の元素Hg,Te及び化合物のCdTeが入ってい
る。シャッター3を開けることにより、加熱されたるつ
ぼ4から分子線が被成長基板2へ照射され、被成長基板
2上にHgCdTeが成長するようになっている。基板
ホルダー1周辺の拡大図を図3に示す。図3において、
被成長基板2は、基板ホルダー1の裏面からヒータ6で
加熱される。
【0003】HgCdTe薄膜は、揮発性が高く、プロ
セスでは大気中で100℃以上の加熱で結晶中の水銀が
抜けるという欠点があるため、従来、被成長基板2は、
基板ホルダー1にガリウム(融点約30℃)8のような
低融点金属にて固定されていた。
セスでは大気中で100℃以上の加熱で結晶中の水銀が
抜けるという欠点があるため、従来、被成長基板2は、
基板ホルダー1にガリウム(融点約30℃)8のような
低融点金属にて固定されていた。
【0004】このような基板加熱装置にて被成長基板2
が加熱されるわけであるが、例えば、Journal
of Vacuum Science and Tec
hnology B5(1987)734頁 W.E.
Hokeらが述べているように、基板ホルダー1の表面
は、凹凸が大きい粗面であるため、基板ホルダー1の被
成長基板に覆われない部分の占める表面積が大きいほ
ど、薄膜堆積とともに同表面部分からの放射冷却が大き
くなり、熱電対7に表示される温度は、一定にもかかわ
らず実際の基板温度(基板ホルダーの表面温度にほぼ等
しい)は、薄膜の成長が進行するにつれ、低下すること
が示されている(図4参照)。
が加熱されるわけであるが、例えば、Journal
of Vacuum Science and Tec
hnology B5(1987)734頁 W.E.
Hokeらが述べているように、基板ホルダー1の表面
は、凹凸が大きい粗面であるため、基板ホルダー1の被
成長基板に覆われない部分の占める表面積が大きいほ
ど、薄膜堆積とともに同表面部分からの放射冷却が大き
くなり、熱電対7に表示される温度は、一定にもかかわ
らず実際の基板温度(基板ホルダーの表面温度にほぼ等
しい)は、薄膜の成長が進行するにつれ、低下すること
が示されている(図4参照)。
【0005】基板温度を安定化するためには、薄膜堆積
にともない、一定の割合でヒータへの供給電力を増加さ
せる方法が採られており(例えばJournal of
Crystal Growth 111(1991)
898頁 J.P.Faurleら)、これにより実際
の基板温度は安定化され、膜厚方向の薄膜結晶性が均一
になるように制御されていた。
にともない、一定の割合でヒータへの供給電力を増加さ
せる方法が採られており(例えばJournal of
Crystal Growth 111(1991)
898頁 J.P.Faurleら)、これにより実際
の基板温度は安定化され、膜厚方向の薄膜結晶性が均一
になるように制御されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
方法によれば、薄膜の成長速度を変えた場合、あるいは
基板の大きさ(面積)が異なる場合、放射冷却により基
板ホルダー1の表面から放射される熱量が複雑に変化す
るため、ヒータ6への供給電力量の制御が容易でなかっ
た。
方法によれば、薄膜の成長速度を変えた場合、あるいは
基板の大きさ(面積)が異なる場合、放射冷却により基
板ホルダー1の表面から放射される熱量が複雑に変化す
るため、ヒータ6への供給電力量の制御が容易でなかっ
た。
【0007】また、基板ホルダー1はモリブデンなどの
材質で、凹凸の多い粗面であるため、ガリウムなどの接
着金属を介しても、基板2と基板ホルダー1間の密着性
が悪く、かつ熱伝導が悪かった。このため、HgCdT
e薄膜成長時の基板温度制御が容易でなく、HgCdT
e薄膜の結晶性、及び再現性は著しく低く、結晶の電気
特性や赤外線の検出波長帯が結晶ごとにばらつくという
問題があった。
材質で、凹凸の多い粗面であるため、ガリウムなどの接
着金属を介しても、基板2と基板ホルダー1間の密着性
が悪く、かつ熱伝導が悪かった。このため、HgCdT
e薄膜成長時の基板温度制御が容易でなく、HgCdT
e薄膜の結晶性、及び再現性は著しく低く、結晶の電気
特性や赤外線の検出波長帯が結晶ごとにばらつくという
問題があった。
【0008】また、GaAs,Siなどの材料をHgC
dTeの被成長基板とする場合、500℃以上でこれら
基板の熱処理をする必要があった。このような高温で
は、ガリウムとモリブデンの基板ホルダーとが反応して
基板ホルダー1の表面にガリウムとモリブデンとの化合
物を作ってしまう。
dTeの被成長基板とする場合、500℃以上でこれら
基板の熱処理をする必要があった。このような高温で
は、ガリウムとモリブデンの基板ホルダーとが反応して
基板ホルダー1の表面にガリウムとモリブデンとの化合
物を作ってしまう。
【0009】この化合物は、次回からの同基板ホルダー
1の使用において、ガリウムとの馴染みを悪くし、被成
長基板2への熱伝導を悪くする原因となるため、できる
限り、使用ごとに(水+硝酸+塩酸)の溶液により同基
板ホルダー1をエッチングしてホルダー表面の化合物を
除去する必要があった。そのため、エッチングごとに同
ホルダーは滅耗し、MBE装置に同ホルダーを使用でき
る寿命が短いという欠点があった。
1の使用において、ガリウムとの馴染みを悪くし、被成
長基板2への熱伝導を悪くする原因となるため、できる
限り、使用ごとに(水+硝酸+塩酸)の溶液により同基
板ホルダー1をエッチングしてホルダー表面の化合物を
除去する必要があった。そのため、エッチングごとに同
ホルダーは滅耗し、MBE装置に同ホルダーを使用でき
る寿命が短いという欠点があった。
【0010】本発明の目的は、基板と基板ホルダーとの
密着性を高め、かつ、結晶成長時の基板温度の低下を防
止して高品質のHgCdTe薄膜を用いた赤外線検出器
材料を製造する方法を提供し、MBE装置にかかる基板
ホルダーの寿命を延ばすことにある。
密着性を高め、かつ、結晶成長時の基板温度の低下を防
止して高品質のHgCdTe薄膜を用いた赤外線検出器
材料を製造する方法を提供し、MBE装置にかかる基板
ホルダーの寿命を延ばすことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による赤外線検出器材料の製造方法において
は、分子線エピタキシー法を用い、基板ホルダー上に設
置した被成長基板上に赤外線検出器材料となるHgCd
Te薄膜を成長させる赤外線検出器材料の製造方法であ
って、基板ホルダーの全面を該ホルダーと同サイズの鏡
面薄板で覆い、該薄板の鏡面上に被成長基板を密着させ
てHgCdTeの成長を行うものである。
め、本発明による赤外線検出器材料の製造方法において
は、分子線エピタキシー法を用い、基板ホルダー上に設
置した被成長基板上に赤外線検出器材料となるHgCd
Te薄膜を成長させる赤外線検出器材料の製造方法であ
って、基板ホルダーの全面を該ホルダーと同サイズの鏡
面薄板で覆い、該薄板の鏡面上に被成長基板を密着させ
てHgCdTeの成長を行うものである。
【0012】
【作用】本発明は、被成長基板を基板ホルダーと同サイ
ズの鏡面薄板上を介して固定し、基板ホルダー全面を鏡
面薄板で覆うことにより、見かけ上の被成長基板面積を
大きくし、基板温度の低下を防止するものである。
ズの鏡面薄板上を介して固定し、基板ホルダー全面を鏡
面薄板で覆うことにより、見かけ上の被成長基板面積を
大きくし、基板温度の低下を防止するものである。
【0013】また、上記基板ホルダーと同面積の鏡面薄
板で覆うことにより、同ウェハー上に、面積の異なる同
一材料から被成長基板もしくは材料の異なる各種被成長
基板へのHgCdTe薄膜成長を容易にするものであ
る。
板で覆うことにより、同ウェハー上に、面積の異なる同
一材料から被成長基板もしくは材料の異なる各種被成長
基板へのHgCdTe薄膜成長を容易にするものであ
る。
【0014】また、上記基板ホルダーと被成長基板固定
のための低融点金属ガリウムが500℃以上の高温で反
応しないようにするために、鏡面薄板を隔離板として使
用することにある。
のための低融点金属ガリウムが500℃以上の高温で反
応しないようにするために、鏡面薄板を隔離板として使
用することにある。
【0015】また、鏡面を使用することにより、被成長
基板を接着するガリウムをよく馴染ませることができ、
被成長基板との密着性を高め、被成長基板落下の危険性
を回避し、被成長基板全面の温度ムラを無くするもので
ある。
基板を接着するガリウムをよく馴染ませることができ、
被成長基板との密着性を高め、被成長基板落下の危険性
を回避し、被成長基板全面の温度ムラを無くするもので
ある。
【0016】本発明の方法により、HgCdTe薄膜
は、基板ホルダーの表面積とほぼ同面積の鏡面薄板に堆
積することになり、基板ホルダー粗面には、HgCdT
eは堆積しないため、放射冷却はほとんどなくなる。し
たがって、HgCdTe薄膜堆積に伴う基板温度の低下
は防止できる。
は、基板ホルダーの表面積とほぼ同面積の鏡面薄板に堆
積することになり、基板ホルダー粗面には、HgCdT
eは堆積しないため、放射冷却はほとんどなくなる。し
たがって、HgCdTe薄膜堆積に伴う基板温度の低下
は防止できる。
【0017】また、基板ホルダーの表面積とほぼ同面積
の鏡面薄板を用いることにより、同鏡面薄板上であれ
ば、材料を問わず、いかなる大きさの被成長基板でも積
載可能であり、かつ、面積の違いによる基板温度の制御
の必要がない。
の鏡面薄板を用いることにより、同鏡面薄板上であれ
ば、材料を問わず、いかなる大きさの被成長基板でも積
載可能であり、かつ、面積の違いによる基板温度の制御
の必要がない。
【0018】また、鏡面薄板で基板ホルダーとガリウム
とを隔離することにより、基板ホルダーとガリウムの反
応が防止できる。
とを隔離することにより、基板ホルダーとガリウムの反
応が防止できる。
【0019】また、鏡面薄板を使用することにより、凹
凸の多いモリブデン製基板ホルダー表面に比べて、実効
表面積を小さくすることができ、かつ、被成長基板との
間隔が小さくなるため表面張力が向上し、被成長基板と
の密着性がよくなる。
凸の多いモリブデン製基板ホルダー表面に比べて、実効
表面積を小さくすることができ、かつ、被成長基板との
間隔が小さくなるため表面張力が向上し、被成長基板と
の密着性がよくなる。
【0020】
【実施例】以下、図によって赤外線検出器材料の製造方
法の実施例を説明する。図1において、モリブデンから
なる基板ホルダー(通常直径は2又は3インチ)1上
に、インジウム9を介して同ホルダーと同サイズの2又
は3インチ鏡面薄板(この場合Siウェハーを使用)1
0を固定する。
法の実施例を説明する。図1において、モリブデンから
なる基板ホルダー(通常直径は2又は3インチ)1上
に、インジウム9を介して同ホルダーと同サイズの2又
は3インチ鏡面薄板(この場合Siウェハーを使用)1
0を固定する。
【0021】基板ホルダー1は、通常、表面形状が凹凸
の大きい粗面であるが、同Siウェハーは、鏡面の表面
形態を有しているため、同表面へ融点約30℃の金属ガ
リウム(Ga)8を塗布すると、濡れ性がよいため、非
常によく伸ばすことができた。この上へHgCdTeエ
ピタキシャル成長用被成長基板2を固定すると、相互の
間隔が非常に狭く、表面張力向上により、ガリウムとの
密着度に優れ、搬送中あるいは成長中に被成長基板が途
中で基板ホルダー1から落下する危険性を極めて減少さ
せることができた。
の大きい粗面であるが、同Siウェハーは、鏡面の表面
形態を有しているため、同表面へ融点約30℃の金属ガ
リウム(Ga)8を塗布すると、濡れ性がよいため、非
常によく伸ばすことができた。この上へHgCdTeエ
ピタキシャル成長用被成長基板2を固定すると、相互の
間隔が非常に狭く、表面張力向上により、ガリウムとの
密着度に優れ、搬送中あるいは成長中に被成長基板が途
中で基板ホルダー1から落下する危険性を極めて減少さ
せることができた。
【0022】また、密着度の向上により、基板ヒータか
らの熱は、被成長基板2の全域でほぼ均一になった。成
長したHgCdTe薄膜について、二結晶法X線により
評価したところ、その結晶性の面内のばらつきが約1桁
改善された。
らの熱は、被成長基板2の全域でほぼ均一になった。成
長したHgCdTe薄膜について、二結晶法X線により
評価したところ、その結晶性の面内のばらつきが約1桁
改善された。
【0023】このように基板温度の不均一性が改善され
た結果、成長したHgCdTeの結晶均一性に改善が見
られた。
た結果、成長したHgCdTeの結晶均一性に改善が見
られた。
【0024】図4は、物体から輻射される赤外線を利用
した温度計(パイロメータ)により、従来法において、
HgCdTe薄膜成長中の被成長基板温度の経時変化を
モニターしたときのものである。MBE法でのHgCd
Teの成長温度は、通常190℃程度であるが、従来法
では1時間成長して約21℃の基板温度の低下が見られ
た。
した温度計(パイロメータ)により、従来法において、
HgCdTe薄膜成長中の被成長基板温度の経時変化を
モニターしたときのものである。MBE法でのHgCd
Teの成長温度は、通常190℃程度であるが、従来法
では1時間成長して約21℃の基板温度の低下が見られ
た。
【0025】本発明によりHgCdTeを成長すると、
図5に示すように1時間でわずか2℃程度の変化だけ
で、被成長基板周辺部からの放射冷却が非常によく抑え
られていることがわかった。
図5に示すように1時間でわずか2℃程度の変化だけ
で、被成長基板周辺部からの放射冷却が非常によく抑え
られていることがわかった。
【0026】被成長基板の温度は、HgCdTe薄膜成
長中、ほぼ一定なので、成長しているHgCdTe薄膜
の特性は、温度による擾乱をほとんど受けなくなった。
二結晶X線回折で従来、約100秒のものが本発明方法
により約60秒に改善できた。すなわち、HgCdTe
は、成長中に基板温度の低下に伴う結晶の劣化(双晶)
を起こすこともなく、結晶の均一性が従来の方法に比べ
て格段に向上した。
長中、ほぼ一定なので、成長しているHgCdTe薄膜
の特性は、温度による擾乱をほとんど受けなくなった。
二結晶X線回折で従来、約100秒のものが本発明方法
により約60秒に改善できた。すなわち、HgCdTe
は、成長中に基板温度の低下に伴う結晶の劣化(双晶)
を起こすこともなく、結晶の均一性が従来の方法に比べ
て格段に向上した。
【0027】さらに、基板ホルダーとほぼ同面積の鏡面
薄板(Siウェハー)を用いたことから、本発明での鏡
面薄板10上に様々な面積の異なるCdTe系基板,G
aAsあるいはSiなどの被成長基板2を積載すること
が可能となり、基板温度の安定度は、全て同じであり、
従来のように異なった面積を有する基板ごとに、基板ヒ
ーターに供給する電力で基板温度を補償する必要が全く
無くなった。
薄板(Siウェハー)を用いたことから、本発明での鏡
面薄板10上に様々な面積の異なるCdTe系基板,G
aAsあるいはSiなどの被成長基板2を積載すること
が可能となり、基板温度の安定度は、全て同じであり、
従来のように異なった面積を有する基板ごとに、基板ヒ
ーターに供給する電力で基板温度を補償する必要が全く
無くなった。
【0028】さらに、SiやGaAsをHgCdTeの
被成長基板として使用する場合、SiやGaAs基板表
面の酸化膜を除去するために、一時的に500℃以上の
高温で基板を熱処理する必要がある。本発明のように放
射冷却防止用Siウェハーを隔離板として使用すると、
500℃以上でもSiウェハーとガリウムとは反応しな
いため、モリブデンとガリウムとの化合物を基板ホルダ
ー表面に作らなくなった。つまり、モリブデンを溶解す
るエッチング液で、基板ホルダーを薄膜の成長毎に洗浄
する必要がなくなった。従って、基板ホルダーが滅耗す
ることがなくなり、同ホルダーの寿命を延ばすことがで
きた。
被成長基板として使用する場合、SiやGaAs基板表
面の酸化膜を除去するために、一時的に500℃以上の
高温で基板を熱処理する必要がある。本発明のように放
射冷却防止用Siウェハーを隔離板として使用すると、
500℃以上でもSiウェハーとガリウムとは反応しな
いため、モリブデンとガリウムとの化合物を基板ホルダ
ー表面に作らなくなった。つまり、モリブデンを溶解す
るエッチング液で、基板ホルダーを薄膜の成長毎に洗浄
する必要がなくなった。従って、基板ホルダーが滅耗す
ることがなくなり、同ホルダーの寿命を延ばすことがで
きた。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明による赤外線
検出器材料の製造方法によれば、基板温度がHgCdT
eの成膜中、極めて安定であり、均一性の高い良質な結
晶性を有するHgCdTe薄膜を形成できる。したがっ
て、本発明方法により作製した結晶を用いれば、動作特
性に優れたHgCdTe赤外線検出器を実現でき、ま
た、基板ホルダーを使用できる寿命も延ばすことができ
る。
検出器材料の製造方法によれば、基板温度がHgCdT
eの成膜中、極めて安定であり、均一性の高い良質な結
晶性を有するHgCdTe薄膜を形成できる。したがっ
て、本発明方法により作製した結晶を用いれば、動作特
性に優れたHgCdTe赤外線検出器を実現でき、ま
た、基板ホルダーを使用できる寿命も延ばすことができ
る。
【図1】本発明による赤外線検出器材料の製造方法を説
明するための構造図である。
明するための構造図である。
【図2】従来の赤外線検出器材料の製造方法を説明する
ための構造図である。
ための構造図である。
【図3】従来の赤外線検出器材料の製造方法を説明する
ための図で、図2の一部分を拡大した図である。
ための図で、図2の一部分を拡大した図である。
【図4】従来の赤外線検出器材料の製造方法を説明する
ための図で、HgCdTeの成膜中の基板温度の変化を
示した図である。
ための図で、HgCdTeの成膜中の基板温度の変化を
示した図である。
【図5】本発明方法によるHgCdTeの成膜中の基板
温度変化を示した図である。
温度変化を示した図である。
1 基板ホルダー 2 被成長基板 6 ヒータ 8 ガリウム 9 インジウム 10 鏡面薄板
───────────────────────────────────────────────────── 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 H01L 31/0264
Claims (1)
- 【請求項1】 分子線エピタキシー法を用い、基板ホル
ダー上に設置した被成長基板上に赤外線検出器材料とな
るHgCdTe薄膜を成長させる赤外線検出器材料の製
造方法であって、 基板ホルダーの全面を該ホルダーと同サイズの鏡面薄板
で覆い、該薄板の鏡面上に被成長基板を密着させてHg
CdTeの成長を行うことを特徴とする赤外線検出器材
料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20067092A JPH0620948A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 赤外線検出器材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20067092A JPH0620948A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 赤外線検出器材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0620948A true JPH0620948A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16428286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20067092A Pending JPH0620948A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 赤外線検出器材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620948A (ja) |
-
1992
- 1992-07-03 JP JP20067092A patent/JPH0620948A/ja active Pending
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