(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ／シリコン、或いは、サファイアのいずれかからなる基板上に、ＣｄＴｅ中間層、厚さが１０〜２００ｎｍのＨｇＴｅ極薄層、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層、及び、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層を順次積層させると共に、前記ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層のＣｄ組成を前記ＣｄＴｅ中間層と前記ＨｇＣｄＴｅ光電変換層のＣｄ組成の中間とし、且つ、前記各層の｛１１１｝面からの傾きθを０°≦θ≦６°としたことを特徴とする赤外線検出装置。
【請求項２】
上記ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層のＣｄ組成比ｘを、０．４≦ｘ≦０．７とし、且つ、上記ＨｇＣｄＴｅ光電変換層の組成比ｙを、０．２≦ｙ≦０．３としたことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出装置。
【請求項３】
上記ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層が、上記ＨｇＴｅ極薄層上に堆積させた第１緩和層と、前記第１緩和層上に堆積させた第１緩和層よりもＣｄ組成比の大きな第２緩和層とによって構成されたことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出装置。
【請求項４】
上記第１緩和層が、組成の均一なＨｇＣｄＴｅ層からなり、また、上記第２緩和層が前記第１緩和層のＣｄ組成比から徐々にＣｄ組成比の大きくなるＨｇＣｄＴｅ層からなることを特徴とする請求項３記載の赤外線検出装置。
【請求項５】
上記第１緩和層のＣｄＴｅ組成比ｘ1 を０．３≦ｘ1 ≦０．４とし、且つ、上記第２緩和層の最上部の組成比ｘ2 を０．４≦ｘ2 ≦０．７としたことを特徴とする請求項３または４に記載の赤外線検出装置。
【請求項６】
上記第１緩和層及び第２緩和層を複数対繰り返して堆積した構造としたことを特徴とする請求項５記載の赤外線検出装置。
【請求項７】
上記基板が｛１００｝面を主面とするシリコン基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ／シリコン基板、或いは、｛０００１｝面を主面とするサファイア基板のいずれかであり、且つ、前記基板を前記主面から１°乃至６°オフしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の記載の赤外線検出装置。
【請求項８】
シリコン、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ／シリコン、或いは、サファイアのいずれかからなる基板上に、気相成長法によって、ＣｄＴｅ中間層、厚さが１０〜２００ｎｍのＨｇＴｅ極薄層、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層、及び、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層を順次積層させると共に、前記ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層のＣｄ組成を前記ＣｄＴｅ中間層と前記ＨｇＣｄＴｅ光電変換層のＣｄ組成の中間とし、且つ、前記各層の｛１１１｝面からの傾きθを０°≦θ≦６°とした特徴とする赤外線検出装置の製造方法。
【請求項９】
上記ＣｄＴｅ中間層を成長させる際に、Ｈｇ原料を供給しないことを特徴とする請求項８記載の赤外線検出装置の製造方法。
【請求項１０】
上記基板が｛１００｝面を主面とするシリコン基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ／シリコン基板、或いは、｛０００１｝面を主面とするサファイア基板のいずれかであり、且つ、前記基板を前記主面から１°乃至６°オフしたことを特徴とする請求項８または９に記載の赤外線検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は赤外線検出装置及びその製造方法に関するものであり、特に、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層をＳｉ等の異種基板上に結晶性良くエピタキシャル成長させるための赤外線検出装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、赤外線検出半導体装置用の結晶としては、シリコン、ＩｎＳｂ、ＰｂＳｎＴｅ、及び、ＨｇＣｄＴｅ等が用いられているが、１０μｍ帯の赤外線に感度を有する赤外線検出半導体装置としては、ＣｄＴｅ基板上に成長させたＨｇＣｄＴｅ、特に、Ｃｄ組成比が０．２〜０．３のＨｇＣｄＴｅが用いられている。
【０００３】
そして、近年の赤外線検出半導体装置の大規模化に伴って大面積のＨｇＣｄＴｅ結晶が必要になってきているが、大面積のＣｄＴｅ基板の入手が困難であるため、大面積の基板の入手が容易であるＧａＡｓ、Ｓｉ、ＧａＡｓ／Ｓｉ（即ち、ＧａＡｓ  ｏｎ  Ｓｉ）、或いは、サファイア等の異種基板を用いることが試みられている。
【０００４】
この様な異種基板を用いる場合には、ＨｇＣｄＴｅ（３００Ｋにおける格子定数：６．４６０〜６．４８１Å）と、Ｓｉ（３００Ｋにおける格子定数：５．４３０９Å）またはＧａＡｓ（３００Ｋにおける格子定数：５．６５３３Å）との格子定数の差を緩和して結晶性を改善するためにＣｄＴｅ中間層をバッファ層として設け、このＣｄＴｅ中間層上に光電変換層となるＨｇＣｄＴｅ層を成長させていた。
【０００５】
図５（ａ）参照
図５（ａ）は、従来のバッファ層構造の説明図であり、シリコン基板２１上に、ＣｄＴｅ中間層２２を介してＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層２３をＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）によって成長させ、このＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層２３にＢ等をイオン注入してｐｎ接合を形成し、赤外線検出装置を構成していた。
【０００６】
しかし、この様なＣｄＴｅ中間層２２を設けた場合のＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層２３における転位密度は１０7 ｃｍ-2以上であり、ＨｇＣｄＴｅ層と格子整合するＣｄＺｎＴｅ基板上にＨｇＣｄＴｅ層を直接成長させた場合に得られる１０5 ｃｍ-2以下の低転位密度に比べて２桁以上の高転位密度であり、高性能の赤外線検出装置用結晶としては不適当なものであった。
【０００７】
これは、異種基板とＣｄＴｅ中間層との格子不整合が大きいため、例えば、ＳｉとＣｄＴｅ（３００Ｋにおける格子定数：６．４８１Å）との格子定数の差は約１９％と大きいので、Ｓｉの（１００）面上にＣｄＴｅの（１１１）Ｂ面が成長層として現れ、これにより成長層面内の横方向、即ち、ＣｄＴｅ層の〈−２１１〉方向に見た格子面間隔のずれは３．４％に軽減されるが、それでも格子不整合は大きいので、両者の界面にミスフィット転位が発生し、その多くがＣｄＴｅ中間層２２中に貫通転位として残り、これがＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層２３に伝搬するためである。
なお、結晶面及び結晶方位の表記において、“１バー”或いは“２バー”等で表される指数を、本明細書においては便宜的に“−１”或いは“−２”等で表記する。
【０００８】
この様な、問題点を解決するために本出願人は、ＣｄＴｅ中間層とＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層との間にＨｇＴｅ極薄層を挿入することによって転位密度が低下することを見い出した。
【０００９】
図５（ｂ）参照
即ち、シリコン基板２１上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて厚さ５．０μｍのＣｄＴｅ中間層２２を成長させたのち、厚さ５０ｎｍのＨｇＴｅ極薄層２４を成長させ、次いで、厚さ１０．０μｍのＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層２３を成長させたものである。
【００１０】
なお、成長基板としてＨｇＣｄＴｅ層と格子整合するＣｄＺｎＴｅ基板を用いる場合には、Ｈｇを含むＨｇＣｄＴｅ結晶中における不純物の拡散速度が大きいので、ＣｄＺｎＴｅ基板とＨｇＣｄＴｅ層との間にＨｇを含まないＣｄＴｅ中間層を拡散防止層として設けることも検討されており、この場合には、ＣｄＺｎＴｅ−ＣｄＴｅ間の格子不整合が小さいことと、ＣｄＴｅ中間層の成長初期に２次元的に転位を発生させ、貫通転位成分の少ないＨｇＴｅ極薄層を挿入することができ、また、中間層としてＣｄ組成比が０．８以上の高Ｃｄ組成のＨｇＣｄＴｅ層を用いることもできるため、５×１０5 ｃｍ-2以下の転位密度となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、成長基板としてシリコン基板等の異種基板を用いた場合には、ＨｇＴｅ極薄層を介在させた場合でも、転位密度は１０6 ｃｍ-2以上であり、ＨｇＴｅ極薄層を用いない場合に比べて、１桁改善されたものの、高性能赤外線検出装置用としては、必ずしも満足できる結晶性ではなかった。
【００１２】
また、シリコン基板等の異種基板の場合には、Ｈｇを含んだ半導体層を直接成長させることが困難であるため、ＣｄＺｎＴｅ基板を用いた場合の様に、シリコン基板上に直接ＨｇＣｄＴｅ中間層を設けて転位密度を低下させることができないという問題がある。
【００１３】
したがって、本発明は、シリコン基板等の異種基板上に設けるＨｇＣｄＴｅ光電変換層に発生する貫通転位密度を低減することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
（１）本発明は、赤外線検出装置において、シリコン、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ／シリコン、或いは、サファイアのいずれかからなる基板１上に、ＣｄＴｅ中間層２、厚さが１０〜２００ｎｍのＨｇＴｅ極薄層３、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４、及び、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層５を順次積層させると共に、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４のＣｄ組成をＣｄＴｅ中間層２とＨｇＣｄＴｅ光電変換層５のＣｄ組成の中間とし、且つ、各層２〜５の｛１１１｝面からの傾きθを０°≦θ≦６°としたことを特徴とする。
【００１５】
ＨｇＣｄＴｅ系における転位のすべり面は｛１１１｝面であるので、各層２〜５の面方位を｛１１１｝面にすると、すべり面と成長面とが平行になるため、成長縦方向に走る貫通転位がこのすべり面に沿って動いて転位が屈曲し、その上に成長層に伝搬しにくくなる。
【００１６】
また、Ｃｄ組成比の小さなＨｇＣｄＴｅ層中において、転位が運動しやすいことは知られており、また、転位運動の起因力は各層間の格子不整応力であるので、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層５に接して、格子不整応力の大きくなる比較的Ｃｄ組成比の高いＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４を設けることによって、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層５中でさらに転位屈曲を起こし、その結果、貫通転位を低減することができる。
【００１７】
なお、｛１００｝面を主面とするシリコン、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ／シリコン（ＧａＡｓ  ｏｎ  Ｓｉ）、或いは、｛０００１｝面を主面とするサファイアのいずれかからなる基板１を用いた場合には、格子不整合を緩和するために各層２〜５の面方位は｛１１１｝面となり、双晶の発生を防止するための基板１のオフ角に対応して｛１１１｝面からθ（０°≦θ≦６°）だけ傾くことになる。
【００１８】
（２）また、本発明は、上記（１）において、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４のＣｄ組成比ｘを、０．４≦ｘ≦０．７とし、且つ、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層５の組成比ｙを、０．２≦ｙ≦０．３としたことを特徴とする。
【００１９】
この様に、Ｃｄ組成比ｘが０．４≦ｘ≦０．７のＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４を設けることによって、転位を５×１０5 ｃｍ-2程度に低減することができる。
なお、ｘ≦０．４の場合には、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層５とのＣｄ組成比差が小さくなるので、転位緩和層４を挿入する意味がなくなり、また、ｘ＞０．８の場合には、高Ｃｄ組成比となって、転位の運動が起こりにくくなる。
【００２０】
（３）また、本発明は、上記（１）において、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４が、ＨｇＴｅ極薄層３上に堆積させた第１緩和層と、第１緩和層上に堆積させた第１緩和層よりもＣｄ組成比の大きな第２緩和層とによって構成されたことを特徴とする。
【００２１】
この様に、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４を、第１緩和層と第１緩和層よりもＣｄ組成比の大きな第２緩和層との２層構造にすることによって、転位の屈曲の生ずる界面の数を増やすことができ、転位緩和効果が高まる。
【００２２】
（４）また、本発明は、上記（３）において、第１緩和層が、組成の均一なＨｇＣｄＴｅ層からなり、また、第２緩和層が第１緩和層のＣｄ組成比から徐々にＣｄ組成比の大きくなるＨｇＣｄＴｅ層からなることを特徴とする。
【００２３】
第１緩和層と第２緩和層との界面は、Ｃｄ組成比の大きくなる界面であり、転位が動きにくくなるので転位が発生するとそのまま残留して上のＨｇＣｄＴｅ光電変換層５に貫通転位として伝搬する虞があるので、第２緩和層をグレーデッドバンド・ギャップ層として、第１緩和層と第２緩和層との界面の作用を無くすことによって、貫通転位をより減少させることができる。
【００２４】
（５）また、本発明は、上記（３）または（４）において、第１緩和層のＣｄＴｅ組成比ｘ1 を０．３≦ｘ1 ≦０．４とし、且つ、第２緩和層の最上部の組成比ｘ2 を０．４≦ｘ2 ≦０．７としたことを特徴とする。
【００２５】
この様に、第１緩和層のＣｄＴｅ組成比ｘ1 を０．３≦ｘ1 ≦０．４とすることによって、ＣｄＴｅ中間層２と第１緩和層の界面における転位の屈曲の効果を大きくし、また、第２緩和層の最上部の組成比ｘ2 を０．４≦ｘ2 ≦０．７とすることによって、第２緩和層とＨｇＣｄＴｅ光電変換層５との界面における転位の屈曲を容易に引き起こすことができる。
【００２６】
（６）また、本発明は、上記（５）において、第１緩和層及び第２緩和層を複数対繰り返して堆積させた構造としたことを特徴とする。
【００２７】
この様に、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４を超格子的構造にすることによって、転位の屈曲の生ずる界面の数を大幅に増やすことができ、転位緩和効果をさらに高めることができる。
【００２８】
（７）また、本発明は、上記（１）乃至（６）のいずれかにおいて、基板１が｛１００｝面を主面とするシリコン基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ／シリコン基板、或いは、｛０００１｝面を主面とするサファイア基板のいずれかであり、且つ、基板１を主面１から１°乃至６°オフしたことを特徴とする。
【００２９】
この様に、｛１００｝面を主面とするシリコン基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ／シリコン基板、或いは、｛０００１｝面を主面とするサファイア基板を用いた場合には、双晶の発生を防止するために、基板１を主面から１°乃至６°オフする必要がある。
【００３０】
（８）また、本発明は、赤外線検出装置の製造方法において、シリコン、ＧａＡｓ、ＧａＡｓ／シリコン、或いは、サファイアのいずれかからなる基板１上に、気相成長法によって、ＣｄＴｅ中間層２、厚さが１０〜２００ｎｍのＨｇＴｅ極薄層３、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４、及び、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層５を順次積層させると共に、ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層４のＣｄ組成をＣｄＴｅ中間層２とＨｇＣｄＴｅ光電変換層５のＣｄ組成の中間とし、且つ、各層２〜５の｛１１１｝面からの傾きθを０°≦θ≦６°としたことを特徴とする。
【００３１】
（９）また、本発明は、上記（８）において、ＣｄＴｅ中間層２を成長させる際に、Ｈｇ原料を供給しないことを特徴とする。
【００３２】
従来、ＣｄＺｎＴｅ基板等を用いた場合には、Ｈｇ原料の流量及び成長温度を制御することによってＨｇを含まないＣｄＴｅ中間層を成長させることが可能であり、且つ、ＣｄＴｅ中間層に引き続いてＨｇＣｄＴｅ光電変換層を成長させる場合には、Ｈｇ原料を流しながら成長させた方がＨｇＣｄＴｅ光電変換層の組成制御性が良好であるので、Ｈｇ原料を流しながらＨｇを含まないＣｄＴｅ中間層を成長させていたが、本発明のように異種基板１を用いる場合には、Ｈｇ原料の供給を停止することが必要になる。
【００３３】
（１０）また、本発明は、上記（８）または（９）において、基板１が｛１００｝面を主面とするシリコン基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ基板、｛１００｝面を主面とするＧａＡｓ／シリコン基板、或いは、｛０００１｝面を主面とするサファイア基板のいずれかであり、且つ、基板１を主面から１°乃至６°オフしたことを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
まず、図２を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
図２参照
まず、（１００）面から〈０１１〉方向にオフ角１°〜６°例えば、４°だけオフしたシリコン基板１１を洗浄処理したのち、基板温度を３９０℃とした状態で、Ｈｇを供給することなく、Ｈ2 を６０００ｓｃｃｍ、ＤＭＣｄ（ジメチルカドミウム）を１．０×１０-2モル％、及び、ＤＥＴｅ（ジエチルテルル）を８．０×１０-2モル％流して圧力を１５０ＴｏｒｒとしたＭＯＶＰＥ法を用いて、３時間成長させることによって厚さ４．５μｍのＣｄＴｅ層中間層１２を成長させる。
【００３５】
次いで、基板温度を３６０℃とし、Ｈ2 を８０００ｓｃｃｍ流して圧力を７６０Ｔｏｒｒとした状態で、ＤＩＰＴｅ（ジイソプロピルテルル）を１．０×１０-1モル％、及び、Ｈｇを１．０モル％流して、３０秒間成長を行うことによって厚さ５０ｎｍのＨｇＴｅ極薄層１３を成長させる。
【００３６】
次いで、基板温度を３６０℃とし、Ｈ2 を８０００ｓｃｃｍ流して圧力を７６０Ｔｏｒｒとした状態で、ＤＭＣｄを１．５×１０-2モル％、ＤＩＰＴｅを５．０×１０-2モル％、及び、Ｈｇを１．０モル％流して、３時間成長を行うことによって厚さ４μｍのＨｇ0.5 Ｃｄ0.5 Ｔｅ転位緩和層１４を成長させる。
【００３７】
次いで、基板温度を３６０℃とし、Ｈ2 を８０００ｓｃｃｍ流して圧力を７６０Ｔｏｒｒとした状態で、ＤＭＣｄを２．０×１０-2モル％、ＤＩＰＴｅを１．０×１０-1モル％、及び、Ｈｇを１．０モル％流して、４時間成長を行うことによって厚さ１２μｍのＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５を成長させる。
【００３８】
この場合、ＣｄＴｅ中間層１２と、Ｈｇ0.5 Ｃｄ0.5 Ｔｅ転位緩和層１４との界面、及び、Ｈｇ0.5 Ｃｄ0.5 Ｔｅ転位緩和層１４とＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５との界面の２つの界面において転位が屈曲するので、貫通転位密度を従来の半分の５×１０5 ｃｍ-2に低減することができる。
【００３９】
なお、ＨｇＴｅ極薄層１３は非常に薄く、Ｈｇ0.5 Ｃｄ0.5 Ｔｅ転位緩和層１４と実質的に分離できないので、ＣｄＴｅ中間層１２と、Ｈｇ0.5 Ｃｄ0.5 Ｔｅ転位緩和層１４とが実質的な界面を形成する。
【００４０】
また、転位緩和層のＣｄ組成比ｘは、０．５に限られるものではなく、０．４≦ｘ≦０．７であること望ましく、これは、Ｃｄ組成比ｘがあまり小さいとＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５での検出光を基板側で吸収して効率が低下したり、不純物拡散防止効果が低減するためであり、Ｃｄ組成比ｘがあまり大きいと、Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５との界面における転位の運動が起こりにくくなるためである。
【００４１】
また、この場合のＣｄＴｅ中間層１２乃至Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５の面方位は、（１００）面を主面とするシリコン基板１１との格子不整合を緩和するために、（１１１）Ｂ面となる。
【００４２】
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。
なお、転位緩和層以外の構成及び製造条件は、上記第１の実施の形態と同様であるので、主に転位緩和層について説明する。
図３参照
まず、上記第１の実施の形態と同様のシリコン基板１１を用い、第１の実施の形態と同様の条件でＣｄＴｅ中間層１２及びＨｇＴｅ極薄層１３を成長させたのち、基板温度を３６０℃とし、Ｈ2 を８０００ｓｃｃｍ流して圧力を７６０Ｔｏｒｒとした状態で、ＤＭＣｄを１．２×１０-2モル％、ＤＩＰＴｅを５．０×１０-2モル％、及び、Ｈｇを１．０モル％流して、２時間成長を行うことによって厚さ３．０μｍのＨｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層１６を成長させる。
【００４３】
次いで、基板温度を３６０℃とし、Ｈ2 を８０００ｓｃｃｍ流して圧力を７６０Ｔｏｒｒとした状態で、ＤＭＣｄを１．６×１０-2モル％、ＤＩＰＴｅを５．０×１０-2モル％、及び、Ｈｇを１．０モル％流して、２時間成長を行うことによって厚さ３．０μｍのＨｇ0.4 Ｃｄ0.6 Ｔｅ第２転位緩和層１７を成長させたのち、再び、第１の実施の形態と同様の条件で、Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５を成長させる。
【００４４】
この第２の実施の形態の場合には、ＣｄＴｅ中間層１２とＨｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層１６との界面、Ｈｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層１６とＨｇ0.4 Ｃｄ0.6 Ｔｅ第２転位緩和層１７との界面、及び、Ｈｇ0.4 Ｃｄ0.6 Ｔｅ第２転位緩和層１７とＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５との界面の３つの界面で転位の屈曲が生ずることになり、特に、Ｈｇ0.4 Ｃｄ0.6 Ｔｅ第２転位緩和層１７とＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５との界面における格子不整合が第１の実施例に比べて大きくなるので、この界面における転位減少効果が大きくなる。
【００４５】
なお、Ｈｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層１６のＣｄ組成比ｘ1 は０．３≦ｘ1 ≦０．４が望ましく、これは、Ｃｄ組成比ｘ1 があまり小さいとＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５での検出光を基板側で吸収して光電変換効率が低下するため、Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５のＣｄ組成比より大きくする必要がある。
【００４６】
また、Ｈｇ0.4 Ｃｄ0.6 Ｔｅ第２転位緩和層１７のＣｄ組成比ｘ2 は０．４≦ｘ2 ≦０．７が望ましく、これは、Ｃｄ組成比ｘ2 があまり大きいと、Ｈｇ0.4 Ｃｄ0.6 Ｔｅ第２転位緩和層１７中における転位の運動が起こりにくくなるためである。
【００４７】
次に、図４を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。
なお、第２転位緩和層以外の構成及び製造条件は、上記第２の実施の形態と同様であるので、主に転位緩和層について説明する。
図４参照
まず、上記第１の実施の形態と同様のシリコン基板１１を用い、第１の実施の形態と同様の条件でＣｄＴｅ中間層１２及びＨｇＴｅ極薄層１３を成長させたのち、基板温度を３６０℃とし、Ｈ2 を８０００ｓｃｃｍ流して圧力を７６０Ｔｏｒｒとした状態で、ＤＭＣｄを１．２×１０-2モル％、ＤＩＰＴｅを５．０×１０-2モル％、及び、Ｈｇを１．０モル％流して、２時間成長を行うことによって厚さ３．０μｍのＨｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層１６を成長させる。
【００４８】
次いで、基板温度を３６０℃とし、Ｈ2 を８０００ｓｃｃｍ流して圧力を７６０Ｔｏｒｒとした状態で、成長開始時において、ＤＭＣｄを１．２×１０-2モル％、ＤＩＰＴｅを５．０×１０-2モル％、及び、Ｈｇを１．０モル％流し、且つ、成長終了時において、ＤＭＣｄが１．８×１０-2モル％、ＤＩＰＴｅが５．０×１０-2モル％、及び、Ｈｇが１．０モル％になるように徐々に流量比を変化させながら、２時間成長を行うことによって厚さ３．０μｍのＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ第２転位緩和層１８を成長させたのち、再び、第１の実施の形態と同様の条件で、Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５を成長させる。
【００４９】
この第３の実施の形態の場合には、Ｃｄ組成比ｘが０．３〜０．８へ徐々に増加するＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ第２転位緩和層１８がグレーデッドバンド・ギャップ層で構成されるため、Ｈｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層１６とＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ第２転位緩和層１８との界面において、格子不整応力が作用しなくなるので、この界面において転位が発生して、新たな貫通転位源となることがない。
【００５０】
なお、この場合、Ｈｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層１６とＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ第２転位緩和層１８との界面において、転位屈曲も生じなくなるが、Ｃｄ組成比の大きなＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ第２転位緩和層１８中においては転位の屈曲は元々起こりにくいので、転位発生防止効果の方が勝ることになると考えられる。
【００５１】
また、この場合のＨｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層１６のＣｄ組成比ｘ1 も０．３≦ｘ1 ≦０．４が望ましく、また、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ第２転位緩和層１８のＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層１５と接する部分のＣｄ組成比ｘ2 は０．４≦ｘ2 ≦０．７が望ましい。
【００５２】
なお、上記各実施の形態の説明においては、光電変換層としてＣｄ組成比が０．２のＨｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層で説明しているが、この様なＣｄ組成比に限られるものではなく、必要とする検出波長に応じて適宜設定すべきものであり、それに伴って転位緩和層のＣｄ組成比を変更すれば良い。
【００５３】
また、上記各実施の形態においては、ＣｄＴｅ中間層１２の厚さを４．５μｍとし、ＨｇＴｅ極薄層１３の厚さを５０ｎｍとしているが、この様な厚さに限られるものではなく、ＣｄＴｅ中間層１２としては２．０〜８．０μｍであれば良く、また、ＨｇＴｅ極薄層１３としては１０〜２００ｎｍであれば良い。
【００５４】
また、上記第１の実施の形態における転位緩和層の厚さは４μｍとしているが、この様な厚さに限られるものではなく、２．０〜１０．０μｍであれば良く、また、第２の実施の形態における第１転位緩和層及び第２転位緩和層の厚さは、夫々、３．０μｍ及び、３．０μｍとしているが、この様な厚さに限られるものではなく、夫々１．０〜５．０μｍ及び１．０〜５．０μｍであれば良い。
【００５５】
さらに、上記第３の実施の形態における第１転位緩和層及び第２転位緩和層の厚さは、夫々、３．０μｍ及び、３．０μｍとしているが、この様な厚さに限られるものではなく、夫々１．０〜５．０μｍ及び１．０〜５．０μｍであれば良い。
【００５６】
また、上記第２及び第３の実施の形態においては、第１転位緩和層及び第２転位緩和層を１層づつ設けているが、これを交互に複数層設けて超格子的構造にしても良く、この場合には、転位屈曲の起こる界面の数が飛躍的に多くなるので、貫通転位密度がより低減することになる。
【００５７】
また、上記各実施の形態においては、基板としてシリコン基板を用いているが、本発明の技術思想は大面積の基板の入手が容易である各種の異種基板に適用されるものであり、例えば、（１００）面を主面とするＧａＡｓ基板、シリコン基板上に（１００）面を主面とするＧａＡｓ層をエピタキシャル成長させたＧａＡｓ／シリコン基板、或いは、（０００１）面を主面とするサファイア基板を用いても良いものである。
【００５８】
また、上記説明においては、各結晶の，面方位を（１００）面、（１１１）面、或いは、（０００１）面として説明しているが、この様な特定の面に限られるものではなく、各面と結晶学的に等価な｛１００｝面、｛１１１｝面、或いは、｛０００１｝面であれば良い。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、シリコン基板等の異種基板上にＨｇＣｄＴｅ光電変換層を成長させる際に、ＣｄＴｅ中間層、したがって、ＨｇＴｅ極薄層とＨｇＣｄＴｅ光電変換層との間に転位緩和層を設けたので、ＨｇＣｄＴｅ光電変換層における貫通転位密度を低減することができ、赤外線検出装置等の性能向上及び低価格化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の説明図である。
【図５】従来のバッファ層構造の説明図である。
【符号の説明】
１  基板
２  ＣｄＴｅ中間層
３  ＨｇＴｅ極薄層
４  ＨｇＣｄＴｅ転位緩和層
５  ＨｇＣｄＴｅ光電変換層
１１  シリコン基板
１２  ＣｄＴｅ中間層
１３  ＨｇＴｅ極薄層
１４  Ｈｇ0.5 Ｃｄ0.5 Ｔｅ転位緩和層
１５  Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層
１６  Ｈｇ0.7 Ｃｄ0.3 Ｔｅ第１転位緩和層
１７  Ｈｇ0.4 Ｃｄ0.6 Ｔｅ第２転位緩和層
１８  Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ第２転位緩和層
２１  シリコン基板
２２  ＣｄＴｅ中間層
２３  Ｈｇ0.8 Ｃｄ0.2 Ｔｅ光電変換層
２４  ＨｇＴｅ極薄層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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