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JPH0818917B2 - CdTe単結晶の製造方法 - Google Patents

CdTe単結晶の製造方法

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Publication number
JPH0818917B2
JPH0818917B2 JP2210277A JP21027790A JPH0818917B2 JP H0818917 B2 JPH0818917 B2 JP H0818917B2 JP 2210277 A JP2210277 A JP 2210277A JP 21027790 A JP21027790 A JP 21027790A JP H0818917 B2 JPH0818917 B2 JP H0818917B2
Authority
JP
Japan
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crystal
heat treatment
single crystal
temperature
resistivity
Prior art date
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Application number
JP2210277A
Other languages
English (en)
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JPH0497991A (ja
Inventor
稔 船木
聰明 朝日
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Energy Corp filed Critical Japan Energy Corp
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Publication of JPH0497991A publication Critical patent/JPH0497991A/ja
Publication of JPH0818917B2 publication Critical patent/JPH0818917B2/ja
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、放射線検出素子用等として有用な高抵抗Cd
Te単結晶の製造方法に関する。
従来技術 CdTe単結晶は放射線検出素子等に有用であり、その特
性向上、特に高エネルギー分解能化をめざして従来から
CdTe単結晶の製造方法が検討されている。
高エネルギー分解能を達成するための結晶特性として
は、主に次の2点が重要である。
第1点は、抵抗率が高いことである。抵抗率が低いと
放射線検出器の信号ノイズが増大し好ましくなく、1×
108Ωcm以上の値が必要である。第2点はキャリアライ
フタイムが大きいことである。キャリアライフタイムが
小さいと、キャリア収集効率が低下し、エネルギー分解
能が低下する。
以上のことから、放射線検出素子用の結晶の製造条件
の検討は、高抵抗率化、キャリアライフタイムの増大の
2点に注目して行なわれてきた。
第1点目の高抵抗率化に対しては、結晶成長時にClを
ドープして抵抗率を向上する事が報告されている。
第2点目のキャリアライフタイムの増大に関しては、
結晶の純度の向上によって達成される事が報告されてい
る。
本発明が解決する問題点 従来から、高抵抗率の結晶を得るためには、結晶中に
添加する塩素濃度を高めることにより効果があることが
知られている。しかし、塩素濃度が高くなるほどキャリ
アライフタイムは低下する傾向があるため、放射線検出
素子に適した充分抵抗率が高く、しかもキャリアライフ
タイムも大きい結晶を得ることが出来ないという問題点
があった。すなわち、放射線検出素子として使用可能な
抵抗率を得るためには、塩素の添加量をある程度大きな
量にせざるを得ない。そのため、キャリアライフタイム
が小さくなり、結果的に、この結晶を使用して作製した
放射線検出素子のエネルギー分解能は満足できる値を得
ることができないという問題があった。
発明の構成 本発明は、上記の問題点を解決したものであって、放
射線検出素子用のCdTe単結晶の製造方法において、得ら
れる単結晶中の塩素濃度が0.8重量ppm以上5重量ppm以
下となるように塩素源を添加し、単結晶の成長後、350
℃以上450℃以下の温度で15時間以上の熱処理をした
後、段階的に温度を下げながら熱処理を行なうことを特
徴とするCdTe単結晶の製造方法に関するものである。
問題点を解決する手段および作用 上記の問題点を解決するためには、低塩素濃度でも抵
抗率の高い結晶を得る方法が必要であり、本発明者等
は、結晶を成長した後の冷却過程において、350℃以上4
50℃以下の温度で15時間以上の熱処理をした後、段階的
に温度を下げながら熱処理することで抵抗率が増加する
ことを新たに見い出し、本発明に至ったものである。
本発明におけCdTeの結晶成長方法とは、トラベリング
ヒーター法、ブリッジマン法、グラジエントフリージン
グ法等の方法であって、塩素源を添加して行う結晶成長
法の殆ど全てを含む。
本発明における、塩素源としては、CdCl2,TeCl4,TeCl
2,Cl2等である。これは、CdTeの抵抗率を高めるために
添加される。添加量は、結晶成長方法及びその条件によ
って異なるが、CdTe結晶中の塩素濃度が0.8重量ppm以
上、5重量ppm以下となるように添加する。0.8重量ppm
未満では、本発明の結晶成長後に引き続き行われる熱処
理を行っても、第1図に示すごとく、放射線検出素子に
使用可能な1×108Ωcm以上の抵抗率にならないため好
ましくない。また、5重量ppmを超える場合は、第2図
に示すごとく、キャリアライフタイムが低下するため
に、エネルギー分解能が低下し好ましくない。
本発明の熱処理は、結晶成長終了後の室温まで冷却す
る過程で行う。したがって、これは、結晶成長を行った
アンプル等の容器の中に入ったまま行われる。このた
め、結晶の取扱いによる汚染を極めて少なくすることが
できる。特にウェハーにした後に熱処理を行なう方法に
比べて汚染が少ない。
また、この時の熱処理は450℃以下の温度域に対して
行われる。450℃を越える温度域で熱処理しても、抵抗
率の向上にはなんら寄与しない。また、この時の450℃
とは結晶の温度であって、炉の温度ではない。したがっ
て、結晶が勾配のある温度分布の中にあるときは、炉の
温度が450℃を越える温度であっても、結晶の1部が450
℃以下になったときに本発明の熱処理が始まる。
第3図に示すごとく、冷却速度が50℃/hrを越えると
と抵抗率が放射線検出素子に使用可能な1×108Ωcmよ
り小さくなるため、好ましくない。特に結晶中の塩素濃
度が1〜2ppm前後と小さい場合は、更に冷却速度を小さ
くする必要がある。好ましくは20℃/hr以下の冷却速度
とする。
本発明の熱処理の方法は、第4図に示すごとく、350
℃以上450℃以下の温度で15時間以上の熱処理をした
後、段階的に温度を下げながら熱処理を行なうことであ
る。350℃以上450℃以下の温度で15時間以上の熱処理を
行なうことにより、結晶中の抵抗率のばらつきが小さく
なるとともに、その平均値も向上する。350℃以上450℃
以下の温度で熱処理をしたあと、できるだけ低温まで熱
処理を行うことが、より高い抵抗率が得られるため好ま
しい。例えば、380℃、300℃、200℃、100℃と段階的に
熱処理を変えていくことが好ましい。
[参考例] Teを溶媒とし、結晶中の塩素濃度が2重量ppmになる
ようにCdCl2を塩素源として添加し、トラベリングヒー
ター法で、CdTe単結晶を製造後、10℃/hrの冷却速度で
降温した後、この結晶を用いて放射線検出素子を作製し
た。
この結晶の抵抗率は、3×108Ωcm、キャリアライフ
タイムは電子が0.65μs,ホールが0.35μsと高抵抗、高
キャリアライフタイムを同時に満足するものであった。
放射線検出素子としての特性は、241Amの放射線(59.
5keVのエネルギーをもっている)を測定したときのピー
ク強度半値幅が、印加電圧15Vにおいて6keVの良好な分
解能が得られた。
[実施例] 第5図に示すごとく、Teを溶媒とし、結晶中の塩素濃
度が2重量ppmになるようにCdCl2を塩素源として添加
し、図中結晶成長炉1で、トラベリングヒーター法で、
CdTe単結晶を成長した後、引き続き、図中熱処理炉2に
アンプル3を移動し、第4図に示すように温度を段階的
に下げながら、熱処理を行った。この結晶を用いて放射
線検出素子を作製した。
この結晶の抵抗率は、4×108Ωcm、キャリアライフ
タイムは電子が0.65μs,ホールが0.35μsと高抵抗、高
キャリアライフタイムを同時に満足するものであった。
放射線検出素子としての特性は、241Amの放射線(59.
5keVのエネルギーをもっている)を測定したときのピー
ク強度半値幅が、印加電圧15Vにおいて5keVの良好な分
解能が得られた。
[比較例] Teを溶媒とし、結晶中の塩素濃度が2重量ppmになる
ようにCdCl2を塩素源として添加し、トラベリングヒー
ター法で、CdTe単結晶を成長後、150℃/hrの冷却速度で
降温したあと、この結晶を用いて放射線検出素子を作製
した。
この結晶の抵抗率は、5×105Ωcmであり、キャリア
ライフタイムは抵抗値が低すぎたため、測定できなかっ
た。
放射線検出素子としての特性は、抵抗率が低すぎたた
めに、リーク電流が大きく、241Amの放射線を測定した
ところ、なんらスペクトルが得られなかった。
発明の効果 本発明により、結晶中塩素濃度が0.8重量ppm以上5重
量ppm以下という低塩素濃度でも、放射線検出素子を作
製するのに充分な抵抗率の高い結晶を得ることが出来
る。このため、この結晶を用いて、従来よりもエネルギ
ー分解能の良好な放射線検出素子を作製することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は結晶中の塩素濃度と本発明の熱処理によって得
られた抵抗率の関係を示したものである。 第2図は結晶中の塩素濃度とキャリアライフタイムの関
係を示したものである。 第3図は冷却速度と抵抗率の関係を示したものである。 第4図は段階的に熱処理温度を下げる場合の一例を示し
たものであって、実施例における熱処理条件である 第5図は実施例における、結晶成長装置を示したもので
ある。 1……結晶成長炉 2……熱処理炉 3……アンプル 4……CdTe単結晶 5……Te溶媒 6……原料CdTe多結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/0248

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放射線検出素子用のCdTe単結晶の製造方法
    において、得られる単結晶中の塩素濃度が0.8重量ppm以
    上5重量ppm以下となるように塩素源を添加し、単結晶
    の成長後、350℃以上450℃以下の温度で15時間以上の熱
    処理をした後、段階的に温度を下げながら熱処理を行な
    うことを特徴とするCdTe単結晶の製造方法。
JP2210277A 1990-08-10 1990-08-10 CdTe単結晶の製造方法 Expired - Fee Related JPH0818917B2 (ja)

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JPH0497991A JPH0497991A (ja) 1992-03-30
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JP6018532B2 (ja) * 2013-03-29 2016-11-02 Jx金属株式会社 半導体ウエハ、放射線検出素子、放射線検出器、および化合物半導体単結晶の製造方法

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