JPH07112960B2 - レーザ除去を使用した清浄な良好に整列されたＣｄＴｅ表面の生成 - Google Patents
レーザ除去を使用した清浄な良好に整列されたＣｄＴｅ表面の生成Info
- Publication number
- JPH07112960B2 JPH07112960B2 JP5509330A JP50933093A JPH07112960B2 JP H07112960 B2 JPH07112960 B2 JP H07112960B2 JP 5509330 A JP5509330 A JP 5509330A JP 50933093 A JP50933093 A JP 50933093A JP H07112960 B2 JPH07112960 B2 JP H07112960B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluence
- cdte
- excimer laser
- cdte surface
- aligned
- 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
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 title claims 10
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 title description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 16
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- -1 argon ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 claims description 2
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- RPPBZEBXAAZZJH-UHFFFAOYSA-N cadmium telluride Chemical compound [Te]=[Cd] RPPBZEBXAAZZJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003631 wet chemical etching Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 2
- 101100493820 Caenorhabditis elegans best-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004262 HgTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000097 high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0254—Physical treatment to alter the texture of the surface, e.g. scratching or polishing
- C23C16/0263—Irradiation with laser or particle beam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
-
- 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
-
- 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
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- 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
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/94—Laser ablative material removal
-
- 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
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/98—Utilizing process equivalents or options
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、水銀ベースのII−VI族材料の後続的な成長の
ための清浄な化学量論的（stoichiometric）および良好
に整列されたCdTe表面の生成に関する。
ための清浄な化学量論的（stoichiometric）および良好
に整列されたCdTe表面の生成に関する。
2.関連技術の説明 カドミウムテルル（CdTe）は、HgTeに対する、したがっ
て全てのHgCdTe合金組成に対する緊密な格子整合のため
に水銀ベースのII−VI族合金および超格子成長に望まし
い基体である。良く知られているように、HgCdTe合金組
成は赤外線検出器として広範囲に使用されている。
て全てのHgCdTe合金組成に対する緊密な格子整合のため
に水銀ベースのII−VI族合金および超格子成長に望まし
い基体である。良く知られているように、HgCdTe合金組
成は赤外線検出器として広範囲に使用されている。
HgCdTe赤外線検出器の特性は、HgCdTe感知層の構造およ
び化学的特性に強く依存しており、したがって下にある
基体の品質に依存している。
び化学的特性に強く依存しており、したがって下にある
基体の品質に依存している。
しかしながら、CdTe基体は通常GaAsまたはSiと同じ高い
品質で利用することは不可能である。さらに、CdTe表面
の湿式化学エッチングは、後続的な成長に対して不良型
板（template）を形成する非化学量論的（non−stoichi
ometric）で原子的に粗い表面を生じる。エッチングに
続くCdTe表面の状態は、CdTe表面がエッチング中に使用
されるエッチングのパラメータに対して非常に敏感なた
めに個々の基体によって著しく変化し、これらのパラメ
ータはエッチング濃度、温度、時間および攪拌を含む。
同じエッチング工程にさらされていることが報告された
CdTe表面の化学量論および組成に関する技術文献には多
数の対立した報告が存在している。したがって、HgCdTe
の成長の前に化学量論的な整列された表面を生成するた
めに付加的な処理が要求される。
品質で利用することは不可能である。さらに、CdTe表面
の湿式化学エッチングは、後続的な成長に対して不良型
板（template）を形成する非化学量論的（non−stoichi
ometric）で原子的に粗い表面を生じる。エッチングに
続くCdTe表面の状態は、CdTe表面がエッチング中に使用
されるエッチングのパラメータに対して非常に敏感なた
めに個々の基体によって著しく変化し、これらのパラメ
ータはエッチング濃度、温度、時間および攪拌を含む。
同じエッチング工程にさらされていることが報告された
CdTe表面の化学量論および組成に関する技術文献には多
数の対立した報告が存在している。したがって、HgCdTe
の成長の前に化学量論的な整列された表面を生成するた
めに付加的な処理が要求される。
湿式化学エッチングから結果的に生じた低品質のCdTe基
体面を改良するいくつかの方法がある。例えば、スパッ
タ損傷を除去するために熱アニールによって後続される
イオン衝撃によってCdTe表面から汚染を除去することが
できる。炭素、酸素、塩素および硫黄のような汚染は、
周囲に対する基体面の露出から発生する。スパッタ損傷
はスパッタリング中に発生することが良く知られてい
る。
体面を改良するいくつかの方法がある。例えば、スパッ
タ損傷を除去するために熱アニールによって後続される
イオン衝撃によってCdTe表面から汚染を除去することが
できる。炭素、酸素、塩素および硫黄のような汚染は、
周囲に対する基体面の露出から発生する。スパッタ損傷
はスパッタリング中に発生することが良く知られてい
る。
300℃の５分間のアニールによって後続される非常に穏
やかなスパッタリング条件（５分間、100nA以下のビー
ム電流で100eVのArイオン）を使用してCdTe（100）基体
を処理することが試みられている。オージェ（Auger）
効果の測定は、この処理に続いて表面が清浄であり、化
学量論的であることを示した。しかしながら、RHEED
（反射高エネルギ電子回折）分析はむらが多く、粗い表
面形態を示した。
やかなスパッタリング条件（５分間、100nA以下のビー
ム電流で100eVのArイオン）を使用してCdTe（100）基体
を処理することが試みられている。オージェ（Auger）
効果の測定は、この処理に続いて表面が清浄であり、化
学量論的であることを示した。しかしながら、RHEED
（反射高エネルギ電子回折）分析はむらが多く、粗い表
面形態を示した。
その代りとして、基体バッファ層境界部で欠陥および不
純物を埋設する試みにおいてCdTe基体の上部においてCd
Teバッファ層を成長することが一般的である。しかしな
がら、バッファ層の品質はまた基体上の不純物および粗
さの存在に影響される可能性が高い。基体の品質の改良
は結果的に改良されたバッファ層特性を生じる。
純物を埋設する試みにおいてCdTe基体の上部においてCd
Teバッファ層を成長することが一般的である。しかしな
がら、バッファ層の品質はまた基体上の不純物および粗
さの存在に影響される可能性が高い。基体の品質の改良
は結果的に改良されたバッファ層特性を生じる。
CdTe基体の品質、したがって基体とその上にエピタキシ
ャル成長されたHgCdTe層との間の境界部を改良するプロ
セスは、赤外線検出器の特性および信頼性を大きく改良
する。
ャル成長されたHgCdTe層との間の境界部を改良するプロ
セスは、赤外線検出器の特性および信頼性を大きく改良
する。
発明の要約 本発明によると、清浄で化学量論的で良好に整列された
CdTe表面を生成する方法が提供される。その方法は、非
化学量論的なフィルムを生成するためのしきい値フルエ
ンスより大きいフルエンスのUV放射線に化学的にエッチ
ングされたCdTe表面の露出する。その後、しきい値フル
エンスより低いフルエンスのUVエキシマレーザ放射線に
CdTe表面を露出するか、或いは低温（＜300℃）の加熱
アニールを行う。なお、フルエンス（fluence）とは単
位面積を通過する放射線の個数の時間積分をいう。しき
い値フルエンスはこの放射線個数総量に係る所定の境界
値を意味する。
CdTe表面を生成する方法が提供される。その方法は、非
化学量論的なフィルムを生成するためのしきい値フルエ
ンスより大きいフルエンスのUV放射線に化学的にエッチ
ングされたCdTe表面の露出する。その後、しきい値フル
エンスより低いフルエンスのUVエキシマレーザ放射線に
CdTe表面を露出するか、或いは低温（＜300℃）の加熱
アニールを行う。なお、フルエンス（fluence）とは単
位面積を通過する放射線の個数の時間積分をいう。しき
い値フルエンスはこの放射線個数総量に係る所定の境界
値を意味する。
いずれの場合にも結果的な表面はオージェ電子分光器に
よって決定されたように清浄で化学量論的であり、反射
高エネルギ電子回折（RHEED）によって示されたように
良好に整列されている。
よって決定されたように清浄で化学量論的であり、反射
高エネルギ電子回折（RHEED）によって示されたように
良好に整列されている。
図面の簡単な説明 図１は、Cd:Te比およびフルエンス（mJ/cm2）の座標に
おけるKrF（248nm）レーザフルエンスの関数としてのCd
e化学量論のグラフである。
おけるKrF（248nm）レーザフルエンスの関数としてのCd
e化学量論のグラフである。
図２のａ乃至ｃは、本発明による表面のレーザ除去から
結果的に生じた表面構造のシーケンスを概略的に示した
RHEEDによって観察される表面のライン表示である。
結果的に生じた表面構造のシーケンスを概略的に示した
RHEEDによって観察される表面のライン表示である。
好ましい実施例の説明 清浄で化学量論的な良好に整列されたCdTe表面を生成す
る方法が提供される。その方法は： （ａ）非化学量論的な薄層を生成するためのしきい値フ
ルエンスより大きいフルエンスで紫外線に化学的にエッ
チングされたCdTe表面を露出し、 （b1）しきい値フルエンスより低いフルエンスで紫外線
にCdTe表面を露出するか、或いは （b2）過剰なテルルが除去されるまで、約300℃より低
い温度でCdTe表面を加熱アニールする。
る方法が提供される。その方法は： （ａ）非化学量論的な薄層を生成するためのしきい値フ
ルエンスより大きいフルエンスで紫外線に化学的にエッ
チングされたCdTe表面を露出し、 （b1）しきい値フルエンスより低いフルエンスで紫外線
にCdTe表面を露出するか、或いは （b2）過剰なテルルが除去されるまで、約300℃より低
い温度でCdTe表面を加熱アニールする。
本発明の実際に有効なUV放射線は、CdTeのバンドギャッ
プに関連している。特に、本発明のプロセスはCdTeに対
して約1.5eVであるバンドギャップエネルギ以上の任意
のエネルギの放射線により実行される。これは、約827n
mより小さい波長に変換する。
プに関連している。特に、本発明のプロセスはCdTeに対
して約1.5eVであるバンドギャップエネルギ以上の任意
のエネルギの放射線により実行される。これは、約827n
mより小さい波長に変換する。
UV放射線は、容易に利用可能なものであることが好まし
い。例えば約248nmで動作するKrFエキシマレーザが本発
明の実施時に使用されることが望ましい。もっとも、以
下において詳細に論じられる適切なフルエンスを有する
UV放射線の別の放射線源がその代わりとして使用されて
もよい。使用されてもよい別の有効なUV波長は約193nm
である。
い。例えば約248nmで動作するKrFエキシマレーザが本発
明の実施時に使用されることが望ましい。もっとも、以
下において詳細に論じられる適切なフルエンスを有する
UV放射線の別の放射線源がその代わりとして使用されて
もよい。使用されてもよい別の有効なUV波長は約193nm
である。
CdTeの表面は最初に湿式化学エッチングに露出される。
湿式化学エッチングは、エチレングリコール中の臭素の
溶液を使用することが望ましいが、CdTeをエッチングす
る任意のエッチング剤がその代りとして使用されてもよ
い。これはほとんどの制御を行うため、せいぜい1/16％
重量／重量/Br2/エチレングリコールが使用される。も
っと強い溶液は結果的に望ましくない表面の粗さを生成
する。表面の残留炭素汚染はプロセスのこの時点でのス
パッタ洗浄によって除去される。しかしながら、スパッ
タ洗浄は300℃での加熱アニール後でさえむらが多いRHE
EDパターンによって特徴付けられるような粗い表面を残
す。
湿式化学エッチングは、エチレングリコール中の臭素の
溶液を使用することが望ましいが、CdTeをエッチングす
る任意のエッチング剤がその代りとして使用されてもよ
い。これはほとんどの制御を行うため、せいぜい1/16％
重量／重量/Br2/エチレングリコールが使用される。も
っと強い溶液は結果的に望ましくない表面の粗さを生成
する。表面の残留炭素汚染はプロセスのこの時点でのス
パッタ洗浄によって除去される。しかしながら、スパッ
タ洗浄は300℃での加熱アニール後でさえむらが多いRHE
EDパターンによって特徴付けられるような粗い表面を残
す。
化学エッチングに続く選択的なスパッタ洗浄は、非常に
穏やかな条件を使用する。例えば、約50乃至100eVのエ
ネルギを有するアルゴンイオンが使用され、約１乃至５
分の時間期間に対して約100μA/cm2より小さいビーム電
流密度を使用する。
穏やかな条件を使用する。例えば、約50乃至100eVのエ
ネルギを有するアルゴンイオンが使用され、約１乃至５
分の時間期間に対して約100μA/cm2より小さいビーム電
流密度を使用する。
ステップ（ａ）においてフルエンスは約60mJ/cm2以上で
あることが好ましい。しかしながら、フルエンスはCdTe
表面の溶融を避けるために約75mJ/cm2を越えてはならな
い。
あることが好ましい。しかしながら、フルエンスはCdTe
表面の溶融を避けるために約75mJ/cm2を越えてはならな
い。
ステップ（b1）においてフルエンスは約40mJ/cm2以下で
あることが好ましい。CdTe表面の化学量論が変化される
しきい値フルエンスの存在（約40mJ/cm2）は図１に示さ
れている。フルエンスは本発明の利点は実現するために
少なくとも約15mJ/cm2でなければならない。
あることが好ましい。CdTe表面の化学量論が変化される
しきい値フルエンスの存在（約40mJ/cm2）は図１に示さ
れている。フルエンスは本発明の利点は実現するために
少なくとも約15mJ/cm2でなければならない。
エキシマレーザの反復率は、サンプルがCdTeサンプルの
バルク加熱を避けるためにヒートシンクされる限り本発
明の実施に重要ではなく、便利にアクセス可能な任意の
値であってよい。例えば、ここにおいて使用されたエキ
シマレーザの反復率は両方の場合において約0.5乃至1Hz
である。さらに高い反復率が使用されてもよい。
バルク加熱を避けるためにヒートシンクされる限り本発
明の実施に重要ではなく、便利にアクセス可能な任意の
値であってよい。例えば、ここにおいて使用されたエキ
シマレーザの反復率は両方の場合において約0.5乃至1Hz
である。さらに高い反復率が使用されてもよい。
第１の露出において、レーザパルスの数は所定のフルエ
ンスで約５乃至15パルスであることが望ましい。第２の
露出において、パルスの数は所定のフルエンスで約100
乃至1,000パルスであることが望ましい。
ンスで約５乃至15パルスであることが望ましい。第２の
露出において、パルスの数は所定のフルエンスで約100
乃至1,000パルスであることが望ましい。
ステップ（b2）において、CdTe表面は約30秒乃至５分の
期間温度に露出され、その後室温に冷却される。例え
ば、サンプルは所望の表面温度に炉の中で（或いは熱源
に露出された表面で）加熱され、所望の時間期間の間そ
こで保持され、その後熱源は遮断され、サンプルが冷却
させられる。その代わりとして、サンプルは液体窒素冷
却段のような冷却段に取付けられ、表面の性質は加熱中
のRHEED分析等により監視され、その後表面が化学量論
に達したとき、室温に冷却されることができる。
期間温度に露出され、その後室温に冷却される。例え
ば、サンプルは所望の表面温度に炉の中で（或いは熱源
に露出された表面で）加熱され、所望の時間期間の間そ
こで保持され、その後熱源は遮断され、サンプルが冷却
させられる。その代わりとして、サンプルは液体窒素冷
却段のような冷却段に取付けられ、表面の性質は加熱中
のRHEED分析等により監視され、その後表面が化学量論
に達したとき、室温に冷却されることができる。
アニール温度はCdTe表面の加熱による凹部の発生を避け
るために約300℃より低いが、アニール温度は約200℃で
あることが好ましい。アニール温度の下限は約165℃で
あり、その温度は表面からのTe2蒸発が明らかである、
すなわち運動学的に重要な温度を表す。
るために約300℃より低いが、アニール温度は約200℃で
あることが好ましい。アニール温度の下限は約165℃で
あり、その温度は表面からのTe2蒸発が明らかである、
すなわち運動学的に重要な温度を表す。
レーザ除去を使用する本発明のプロセスは表面汚染およ
び湿式化学エッチングにより生成された損傷を与えられ
た層を除去し、一方後続的な成長および処理のために化
学量論的で良好に整列されたCdTe基体を残す。“良好に
整列された”とは、表面がRHEEDによって観察可能な分
解能に対称的な長い範囲の結晶を有していることを意味
する。
び湿式化学エッチングにより生成された損傷を与えられ
た層を除去し、一方後続的な成長および処理のために化
学量論的で良好に整列されたCdTe基体を残す。“良好に
整列された”とは、表面がRHEEDによって観察可能な分
解能に対称的な長い範囲の結晶を有していることを意味
する。
本発明のプロセスは、特に紫外線グレードの光学ポート
を備えた任意の室において実行され、閉じられたシステ
ム処理と適合する。レーザ除去は、それが不純物の独立
したソースとして動作する高温フィラメントを備えた真
空ハードウェアの付加的な部分を必要としないため、イ
オン衝撃のような他の表面洗浄技術に勝る利点を提供す
る。
を備えた任意の室において実行され、閉じられたシステ
ム処理と適合する。レーザ除去は、それが不純物の独立
したソースとして動作する高温フィラメントを備えた真
空ハードウェアの付加的な部分を必要としないため、イ
オン衝撃のような他の表面洗浄技術に勝る利点を提供す
る。
例 垂直ブリッジマン技術によって成長され、II−VIインダ
ストリィ社（サクソンブルグ,PA）から得られたCdTe（1
00）の単結晶基体が使用された。基体は1/16％重量／重
量/Br2/エチレングリコール溶液中でエッチングされ
た。処理は固有の酸化物を除去した。しかしながら、オ
ージェ測定はこの方法で処理されたCdTe表面が炭素、酸
素、塩素およびしばしば硫黄で汚染されることを示し
た。これらの表面からのRHEEDパターンは非常にむらが
多く、粗く不連続な表面を示した。
ストリィ社（サクソンブルグ,PA）から得られたCdTe（1
00）の単結晶基体が使用された。基体は1/16％重量／重
量/Br2/エチレングリコール溶液中でエッチングされ
た。処理は固有の酸化物を除去した。しかしながら、オ
ージェ測定はこの方法で処理されたCdTe表面が炭素、酸
素、塩素およびしばしば硫黄で汚染されることを示し
た。これらの表面からのRHEEDパターンは非常にむらが
多く、粗く不連続な表面を示した。
KrFエキシマレーザビームにCdTe表面を露出し、同時にA
ESおよびRHEEDによって表面を分析する装置は文献（Mat
erials Research Society Symposium,Vol.204,243乃至2
50頁,1991年４月）に記載され、CdTeフィルムのエキシ
マレーザ除去の説明として米国特許第5,018,164号明細
書に記載されている。簡単には、システムは５×10-9ト
ルの基本圧力でターボ分子ポンプで排気されたステンレ
ス鋼真空室から構成された。室はオージェ電子分光計用
の半球形の分析器および電子銃、離脱物の速度を研究す
る飛行時間型（TOF）質量分析のための低温遮蔽および
差動励起四極子型質量分析器、およびサンプルのエキシ
マレーザ放射を可能にする紫外線グレード石英光学ポー
トを備えていた。加熱および冷却能力を備えた正確なマ
ニピュレータは、レーザ放射線および表面分析のために
サンプルを位置するために使用された。KrFエキシマレ
ーザ放射線（15ナノ／秒、248nm、0.5Hz）はCdTe表面に
対して垂直入射または45゜のいずれかで導かれた。入射
フルエンスは、レーザビームの通路に部分的な反射器を
配置することによって制御された。
ESおよびRHEEDによって表面を分析する装置は文献（Mat
erials Research Society Symposium,Vol.204,243乃至2
50頁,1991年４月）に記載され、CdTeフィルムのエキシ
マレーザ除去の説明として米国特許第5,018,164号明細
書に記載されている。簡単には、システムは５×10-9ト
ルの基本圧力でターボ分子ポンプで排気されたステンレ
ス鋼真空室から構成された。室はオージェ電子分光計用
の半球形の分析器および電子銃、離脱物の速度を研究す
る飛行時間型（TOF）質量分析のための低温遮蔽および
差動励起四極子型質量分析器、およびサンプルのエキシ
マレーザ放射を可能にする紫外線グレード石英光学ポー
トを備えていた。加熱および冷却能力を備えた正確なマ
ニピュレータは、レーザ放射線および表面分析のために
サンプルを位置するために使用された。KrFエキシマレ
ーザ放射線（15ナノ／秒、248nm、0.5Hz）はCdTe表面に
対して垂直入射または45゜のいずれかで導かれた。入射
フルエンスは、レーザビームの通路に部分的な反射器を
配置することによって制御された。
約60乃至65mJ/cm2のフルエンスにおける248nmエキシマ
レーザ放射線の５乃至15個のパルスに対するこれらのCd
Te表面の露出は炭素、全ての酸素、塩素および硫黄汚染
の大部分を除去するのに成功したが、Teが多く、RHEED
パターンが観察不可能な表面を残した。
レーザ放射線の５乃至15個のパルスに対するこれらのCd
Te表面の露出は炭素、全ての酸素、塩素および硫黄汚染
の大部分を除去するのに成功したが、Teが多く、RHEED
パターンが観察不可能な表面を残した。
それに後続する40mJ/cm2以下のフルエンスにおける248n
mエキシマレーザ放射線の数百個のパルスに対するTeが
多いCdTe表面の露出は、CdTe表面を清浄で化学量論的な
状態にし、再構成された（２×１）表面ユニットセルが
RHEEDによって明らかに観察可能であった。（２×１）
再構成は、清浄で良好に整列されたCdTe（100）表面に
対して安定した表面構造であるべき別のものによって観
察されている。
mエキシマレーザ放射線の数百個のパルスに対するTeが
多いCdTe表面の露出は、CdTe表面を清浄で化学量論的な
状態にし、再構成された（２×１）表面ユニットセルが
RHEEDによって明らかに観察可能であった。（２×１）
再構成は、清浄で良好に整列されたCdTe（100）表面に
対して安定した表面構造であるべき別のものによって観
察されている。
上記のステップのシーケンスは図２のａ乃至ｃにおいて
示されている。図２のａはスパッタ洗浄および300℃で
のアニール、またはスパッタ洗浄によって後続されるBr
2/エチレングリコールエッチングでのエッチングから結
果的に生じたむらが多い表面を示す。図２のｂは、248n
mでの５乃至15個のパルスによる放射および63mJ/cm2の
フルエンスに続くアモルファス面（RHEEDパターンのな
い）を表す。図２のｃは、248nmでの100乃至1,000個の
パルスによる放射および28mJ/cm2のフルエンスによって
得られた再構成されたCdTe（100）（２×１）表面を表
す。上記の工程は過剰なTeを除去し、結果的に清浄で化
学量論的な良好に整列されたCdTe基体面を生成する。
示されている。図２のａはスパッタ洗浄および300℃で
のアニール、またはスパッタ洗浄によって後続されるBr
2/エチレングリコールエッチングでのエッチングから結
果的に生じたむらが多い表面を示す。図２のｂは、248n
mでの５乃至15個のパルスによる放射および63mJ/cm2の
フルエンスに続くアモルファス面（RHEEDパターンのな
い）を表す。図２のｃは、248nmでの100乃至1,000個の
パルスによる放射および28mJ/cm2のフルエンスによって
得られた再構成されたCdTe（100）（２×１）表面を表
す。上記の工程は過剰なTeを除去し、結果的に清浄で化
学量論的な良好に整列されたCdTe基体面を生成する。
５分間の基体の低温（200℃）の加熱アニールによる65m
J/cm2のフルエンスでの248nmのエキシマレーザ放射線の
パルスの後続によって、清浄で良好に整列されたCdTe
（100）表面状態を得ることも可能であった。
J/cm2のフルエンスでの248nmのエキシマレーザ放射線の
パルスの後続によって、清浄で良好に整列されたCdTe
（100）表面状態を得ることも可能であった。
200℃で５分間の加熱アニールによって後続される65mJ/
cm2での248nmエキシマレーザ放射線の11個のパルスに露
出された表面に対するRHEEDパターンは、明らかに（２
×１）再構成を示し、パターンは強い均一な縞を構成
し、滑らかで整列された表面を示した。
cm2での248nmエキシマレーザ放射線の11個のパルスに露
出された表面に対するRHEEDパターンは、明らかに（２
×１）再構成を示し、パターンは強い均一な縞を構成
し、滑らかで整列された表面を示した。
以上、清浄で化学量論的な良好に整列されたCdTe表面を
生成する方法が開示されている。本発明の技術的範囲を
逸脱することなく顕著な性質の種々の変化および修正が
行われることは当業者に容易に明らかであり、このよう
な全ての変化および修正は添付された特許請求の範囲に
よって限定されるような本発明の技術的範囲内であると
考えられる。
生成する方法が開示されている。本発明の技術的範囲を
逸脱することなく顕著な性質の種々の変化および修正が
行われることは当業者に容易に明らかであり、このよう
な全ての変化および修正は添付された特許請求の範囲に
よって限定されるような本発明の技術的範囲内であると
考えられる。
Claims (16)
- 【請求項１】（ａ）非化学量論的な薄層を生成するため
のしきい値フルエンスより大きいフルエンスの紫外線
に、化学的にエッチングされたCdTe表面を露出し、 （b1）しきい値フルエンスより低いフルエンスで紫外線
にCdTe表面を露出するか、或いは （b2）過剰なテルルが除去されるまで、約300℃より低
い温度でCdTe表面を加熱アニールする工程を含む、清浄
で化学量論的な良好に整列されたCdTe表面を生成する方
法。 - 【請求項２】前記CdTe表面は実質的に臭素およびエチレ
ングリコールからなる溶液において化学的にエッチング
される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】エチレングリコール中の臭素の濃度は最大
で約1/16％重量／重量である請求項２記載の方法。 - 【請求項４】前記紫外線は約827nmより小さい請求項１
記載の方法。 - 【請求項５】前記紫外線は、約193乃至248nmで動作する
エキシマレーザを含む放射線源によって供給される請求
項４記載の方法。 - 【請求項６】前記エキシマレーザは約248nmで動作するK
rFレーザである請求項５記載の方法。 - 【請求項７】非化学量論的な薄層を生成するためのしき
い値フルエンスより大きいフルエンスは、約60mJ/cm2以
上である請求項６記載の方法。 - 【請求項８】前記フルエンスは約75mJ/cm2を越えない請
求項７記載の方法。 - 【請求項９】前記CdTe表面は約５乃至15個のパルスに対
して前記エキシマレーザに露出される請求項７記載の方
法。 - 【請求項１０】しきい値フルエンスより小さい前記フル
エンスは約40mJ/cm2以下である請求項５記載の方法。 - 【請求項１１】前記フルエンスは15mJ/cm2以上である請
求項10記載の方法。 - 【請求項１２】前記CdTe表面は約100乃至1,000個のパル
スに対して前記エキシマレーザに露出される請求項10記
載の方法。 - 【請求項１３】前記CdTe表面は約30秒乃至５分の期間前
記温度に露出され、その後室温に冷却される請求項１記
載の方法。 - 【請求項１４】アニールのための前記温度は約200℃よ
り低い請求項13記載の方法。 - 【請求項１５】化学的なエッチングに続いて、前記CdTe
表面はスパッタ洗浄される請求項１記載の方法。 - 【請求項１６】前記スパッタ洗浄は約１乃至５分の期間
約100μA/cm2より小さいビーム電流密度を使用して、約
50乃至100eVのエネルギのアルゴンイオンを使用して実
行される請求項15記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US79094791A | 1991-11-12 | 1991-11-12 | |
| US790,947 | 1991-11-12 | ||
| PCT/US1992/009575 WO1993010286A1 (en) | 1991-11-12 | 1992-11-06 | PRODUCTION OF CLEAN, WELL-ORDERED CdTe SURFACES USING LASER ABLATION |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06509056A JPH06509056A (ja) | 1994-10-13 |
| JPH07112960B2 true JPH07112960B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=25152204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5509330A Expired - Lifetime JPH07112960B2 (ja) | 1991-11-12 | 1992-11-06 | レーザ除去を使用した清浄な良好に整列されたＣｄＴｅ表面の生成 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5454902A (ja) |
| EP (1) | EP0568696B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07112960B2 (ja) |
| DE (1) | DE69219759T2 (ja) |
| IL (1) | IL103720A (ja) |
| WO (1) | WO1993010286A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5814156A (en) * | 1993-09-08 | 1998-09-29 | Uvtech Systems Inc. | Photoreactive surface cleaning |
| US5656186A (en) * | 1994-04-08 | 1997-08-12 | The Regents Of The University Of Michigan | Method for controlling configuration of laser induced breakdown and ablation |
| US6458254B2 (en) * | 1997-09-25 | 2002-10-01 | Midwest Research Institute | Plasma & reactive ion etching to prepare ohmic contacts |
| US6341009B1 (en) | 2000-02-24 | 2002-01-22 | Quantronix Corporation | Laser delivery system and method for photolithographic mask repair |
| CN102005372A (zh) * | 2009-08-31 | 2011-04-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 制作半导体器件的方法 |
| CN102024681B (zh) * | 2009-09-11 | 2012-03-07 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 用于制造半导体器件的方法 |
| JP6329157B2 (ja) * | 2012-10-12 | 2018-05-23 | ローレンス リバモア ナショナル セキュリティー， エルエルシー | 光学基板の平坦化 |
| US9722111B2 (en) * | 2014-02-06 | 2017-08-01 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Surface passivation for CdTe devices |
| CN116516474B (zh) * | 2023-06-25 | 2023-09-26 | 合肥芯胜半导体有限公司 | 一种GaAs衬底上生长有CdTe外延层的结构及方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU1859783A (en) * | 1983-05-23 | 1984-11-29 | Katz, B.B. | Annealing implanted semiconductors by lasers |
| 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 |
| US5018164A (en) * | 1989-09-12 | 1991-05-21 | Hughes Aircraft Company | Excimer laser ablation method and apparatus for microcircuit fabrication |
| US5028296A (en) * | 1989-09-15 | 1991-07-02 | Texas Instruments Incorporated | Annealing method |
-
1992
- 1992-09-24 US US07/951,925 patent/US5454902A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-06 WO PCT/US1992/009575 patent/WO1993010286A1/en not_active Ceased
- 1992-11-06 EP EP93909526A patent/EP0568696B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-06 DE DE69219759T patent/DE69219759T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-06 JP JP5509330A patent/JPH07112960B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-11 IL IL10372092A patent/IL103720A/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5454902A (en) | 1995-10-03 |
| DE69219759T2 (de) | 1998-01-08 |
| DE69219759D1 (de) | 1997-06-19 |
| WO1993010286A1 (en) | 1993-05-27 |
| EP0568696B1 (en) | 1997-05-14 |
| IL103720A (en) | 1995-10-31 |
| JPH06509056A (ja) | 1994-10-13 |
| EP0568696A1 (en) | 1993-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4292093A (en) | Method using laser irradiation for the production of atomically clean crystalline silicon and germanium surfaces | |
| Zehner et al. | Preparation of atomically clean silicon surfaces by pulsed laser irradiation | |
| Oura et al. | LEED-AES study of the Au Si (100) system | |
| US5151135A (en) | Method for cleaning surfaces using UV lasers | |
| US4629859A (en) | Enhanced evaporation from a laser-heated target | |
| JPH07112960B2 (ja) | レーザ除去を使用した清浄な良好に整列されたＣｄＴｅ表面の生成 | |
| EP0783191A1 (fr) | Procédé et dispositif de Préparation de faces de laser | |
| Hawkins et al. | Growth of single‐crystal silicon islands on bulk fused silica by CO2 laser annealing | |
| Zehner et al. | Si and Ge (111) surface structures after pulsed laser annealing | |
| US5139606A (en) | Laser bilayer etching of GaAs surfaces | |
| JPH0682643B2 (ja) | 表面処理方法 | |
| JPS61160939A (ja) | ドライエツチング後Ｓｉ表面損傷の乾式による除去方法 | |
| JPH0778759A (ja) | 半導体材料の製造方法および製造装置 | |
| JPS62212293A (ja) | 分子線エピタキシヤル成長方法 | |
| Hu et al. | In situ spectroscopic ellipsometry studies of hydrogen ion bombardment of crystalline silicon | |
| JPH06158270A (ja) | レーザー用高耐力膜の製造方法 | |
| JP3291149B2 (ja) | 結晶質薄膜の製造方法 | |
| Mitkova | Three-component chalcogenide glasses as inorganic photoresists | |
| JP2951133B2 (ja) | 金薄膜又はそのパターンの形成方法 | |
| JPS62293724A (ja) | 表面清浄化方法 | |
| JPS62207796A (ja) | 分子線エピタキシヤル成長方法 | |
| JP2611496B2 (ja) | 表面処理方法 | |
| Baufay et al. | Laser-Induced Crystallization in Ge Films and Multilayered Al-Sb Films | |
| Donnelly et al. | Effects of Excimer Laser Irradiation on Mbe and Mo-Mbe Growth of (Al) Gaas On Gaas And (Ca, Sr) F2/Gaas Substrates | |
| Cheung | Nucleation kinetics of CdTe/CdTe (111) homoepitaxy by laser MBE |