JP3407014B2 - 結晶層厚・組成決定方法及び装置、結晶層厚・組成算出装置、結晶層製造方法及び装置並びに記憶媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実質的な３元化合
物半導体Ａ_x Ｂ_1-x Ｃ（組成ｘ）の結晶層が基板上にエ
ピタキシャル成長された試料の結晶層厚及び組成を決定
する結晶層厚・組成決定方法及び装置、結晶層厚・組成
算出装置、結晶層製造方法及び装置並びに記憶媒体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】化合物半導体結晶、例えばＨｇ_1-x Ｃｄ
_x Ｔｅ結晶は、赤外線受光素子として用いられ、基板上
にエピタキシャル成長、例えばＬＰＥ成長される。特
に、ＣｄＺｎＴｅ基板上にエピタキシャル成長したＨｇ
_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層は、転位密度が他の基板上に成長
したものより一桁低く、赤外線受光素子の性能が良いた
め、広く用いられている。

【０００３】近年、赤外線受光素子の性能向上のため、
組成の均一性及び再現性の良いＨｇ _1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶
層を製造することが要求されている。従来の結晶層厚決
定方法では、ウェーハ上にエピタキシャル成長された結
晶層の周辺部を劈開し、光学顕微鏡で劈開断面の厚さを
測定していた。しかし、破壊測定であるため、結晶層の
面内任意の位置での測定ができず、結晶層面内厚さを保
証することができない。

【０００４】また、従来の組成ｘ決定法としては、結晶
層の比抵抗から組成を求める方法(例えば特開昭５３−
１３５２６２号公報）がある。しかし、組成の精度がΔ
ｘ＝０．０１程度と悪く、かつ、破壊測定であるのでウ
ェーハ上の任意の位置での測定ができず、結晶層面内組
成を保証することができない。他の組成ｘ決定法とし
て、結晶層の一部で光伝導素子を製造し、カットオフ波
長を測定して結晶のエネルギーギャップの値を求め、エ
ネルギーギャップと組成ｘとの関係式に基づいて組成ｘ
を求める方法がある。この方法では、組成精度がΔｘ＝
０．０００１程度と良いが、結晶層を破壊してしまうの
で、ウェーハ上の任意の位置での測定ができず、製造し
た結晶層の面内組成を保証することができない。

【０００５】非破壊で結晶層の面内任意の位置の厚み及
び組成を測定する方法として、分光透過率を用いる方法
が提案されている（例えば、E. Finkman et al. :J. Ap
pl.Phys., 50, 4356, (1979) ）。

【０００６】この方法では、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層
の分光透過率を測定し、これから干渉フリンジ周期ｃ
（ｃｍ^-1）を求め、結晶層厚さt を、次式で求める。 ｔ＝１／（２×ｎ×ｃ） ・・・（１） ここに、ｎは屈折率である。

【０００７】また、組成ｘは、次のようにして求められ
る。すなわち、得られた結晶層厚さt 及び吸収係数α＝
５００ｃｍ^-1を次式、 Ｔ＝Ｔmax ・ｅｘｐ（−αｔ） ・・・（２） に代入したときの透過率Ｔを求め、分光透過率がこの透
過率Ｔになるときの波数νcoを読み取る。ここにＴmax
は、分光透過率から干渉フリンジを除去した後の分光透
過率の最大値である。この波数νcoを波長（カットオフ
波 長）λcoに換算し、さらにこれを、式 λco＝１．２４０／Ｅg ・・・（３） で半導体結晶のエネルギーギャップＥg に換算する。Ｅ
g は、温度Ｔ及び組成ｘに依存しており、次式（G. L.
Hansen et al., J. Appl. Phys., 53, 7099, (1982),
p.7100 ）、 Ｅｇ＝−０．３０２＋１．９３×ｘ＋５．３５×１０^-4×Ｔ×（１−２×ｘ） −０．８１０×ｘ²+０．８３２×ｘ³ ・・・（４） にエネルギーギャップＥg 及び分光透過率測定時の絶対
温度Ｔを代入して、組成ｘを求めることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が上記方法で、実際に結晶層の厚さｔ及び組成ｘを計
算したところ、計算値と実測値が合わず、上記方法が利
用できないことがわかった。本発明の目的は、このよう
な問題点に鑑み、実質的な３元化合物半導体Ａ_x Ｂ _1-x
Ｃの結晶層が基板上にエピタキシャル成長された試料の
結晶層厚及び組成を精度良く決定することができる結晶
層厚・組成決定方法及び装置、結晶層厚・組成算出装
置、結晶層製造方法及び装置並びに記憶媒体を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及びその作用効果】請求項
１の結晶層厚決定方法では、実質的な３元化合物半導体
Ａ_x Ｂ_1-x Ｃ（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシ
ャル成長された試料の分光透過率又は該結晶層の分光反
射率である分光透過／反射率を測定して該結晶層での光
路差に基づく干渉フリンジの周期ｃを求め、該干渉フリ
ンジ周期ｃ、該組成ｘ及び式ｔ＝１／｛（２（β−γ・
ｘ） ｃ｝に基づいて該結晶層の厚さｔを求め、ここに
β及びγは定数である。

【００１０】組成ｘは、例えば、ＥＰＭＡ（電子プロー
ブマイクロアナリシス）で測定し又は、結晶層の一部で
光伝導素子を製造し、カットオフ波長を測定して結晶の
エネルギーギャップの値を求め、エネルギーギャップと
組成ｘとの関係式に基づいて組成ｘを求めてもよい。結
晶層製造において組成ｘがほぼ一定している場合には、
測定せずにそのｘの値を用いててもよい。

【００１１】この結晶層厚決定方法によれば、干渉フリ
ンジ周期ｃ及び組成ｘの値から結晶層厚ｔを精度良く決
定することができるという効果を奏する。請求項２で
は、請求項１において、上記組成ｘの関数として表され
た上記３元化合物半導体のエネルギーギャップＥg の式
に、上記分光透過／反射率から求めたエネルギーギャッ
プの値を代入して、該組成ｘを求める。

【００１２】結晶層製造において組成ｘがほぼ一定して
いる場合には、そのｘの値を用いて厚さを決定すること
ができるが、この方法によれば組成ｘが一定していなく
ても結晶層厚ｔを精度良く決定することができるという
効果を奏する。ここに実質的な３元化合物半導体Ａ_x Ｂ
_1-x Ｃとは、４元以上であっても上記方法で得られる結
果とほぼ同じ結果が得られることを意味する（以下同
様）。

【００１３】請求項３の結晶層厚決定方法では、請求項
１又は２において、上記結晶層の厚さｔ及び組成ｘの異
なる複数の試料を作成し、該複数の試料について、上記
分光透過／反射率を測定し、その結果から上記干渉フリ
ンジ周期ｃを求め、上記組成ｘを求め、該結晶層を劈開
してその厚さｔを測定し、該干渉フリンジ周期ｃと該組
成ｘと該厚さｔとから最小自乗法により上記定数β及び
γを決定する。

【００１４】この結晶層厚決定方法によれば、各種化合
物半導体に本発明を適用することが可能になるという効
果を奏する。請求項４の結晶層厚決定方法では、請求項
１乃至３のいずれか１つにおいて、上記３元化合物半導
体はＨｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶であり、上記厚さｔ及び上
記干渉フリンジ周期ｃの単位がそれぞれｃｍ及びｃｍ^-1
のとき上記定数β及びγはそれぞれ略４．６６及び略
４．６９である。

【００１５】この結晶層厚決定方法によれば、Ｈｇ_1-x
Ｃｄ_xＴｅ結晶層の厚みｔを精度良く決定することがで
きるという効果を奏する。

【００１６】

【００１７】請求項５では、実質的な３元化合物半導体
Ａ_xＢ_1-xＣ（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャ
ル成長された試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射
率である分光透過／反射率を測定して該結晶層の厚さｔ
及び組成ｘを求める結晶層厚・組成決定方法において、
該分光透過／反射率から該結晶層での光路差に基づく干
渉フリンジの周期ｃを求め、該干渉フリンジが無いと仮
定したときの、該分光透過／反射率の分光透過率略最大
値Ｔmax1又はこれに相当する分光反射率略最小値を求
め、該組成ｘ0の初期値を求め又は該初期値が与えら
れ、 （１）式ｔ＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ0）ｃ｝に基づ
き該厚さｔを求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）該組成ｘ0の関数として表された該３元化合物半
導体のエネルギーギャップＥgの式に、該分光透過／反
射率が透過率Ｔmax・ｅｘｐ（−αｔ）又はこれに相当
する反射率になるときの波数に対応したエネルギーギャ
ップの値を代入して、該組成ｘ0を算出し、ここに吸収
係数αは定数であり、該厚さｔ及び該組成ｘ0が収束す
るまでステップ（１）及び（２）を繰り返し実行し、そ
の収束後、該組成ｘ0を補正式ｘ＝η・ｘ0＋μで補正
し、ここにη及びμは定数である。

【００１８】この結晶層厚・組成決定方法によれば、結
晶層の厚さと組成とが未知である場合に、これらを同時
に精度良く決定することが可能になるという効果を奏す
る。請求項６の結晶層厚・組成決定方法では、請求項５
において、上記３元化合物半導体はＨｇ_1-xＣｄ_xＴｅ結
晶であり、上記厚さｔ、上記干渉フリンジ周期ｃ及び上
記吸収係数αの単位がそれぞれｃｍ、ｃｍ^-1及びｃｍ^-1
のとき上記定数α、β0、γ0、η及びμはそれぞれ略５
００、略４．５３、略４．３４、略１．０８及び略−
０．０３である。

【００１９】この結晶層厚・組成決定方法によれば、Ｈ
ｇ_1-xＣｄ_xＴｅ結晶層について、厚さと組成とが未知で
ある場合に、これらを同時に精度良く決定することが可
能になるという効果を奏する。請求項７では、実質的な
３元化合物半導体Ａ_xＢ_1-xＣ（組成ｘ）の結晶層が基板
上にエピタキシャル成長された試料の分光透過率又は該
結晶層の分光反射率である分光透過／反射率を測定して
該結晶層の厚さｔ及び組成ｘを求める結晶層厚・組成決
定方法において、該結晶層が未知の厚みｔ1のときとこ
れをエッチングした未知の厚みｔ2のときとの該分光透
過／反射率をそれぞれ第１結晶層の第１分光透過／反射
率及び第２結晶層の第２分光透過／反射率として測定
し、該第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路
差に基づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光
透過／反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉
フリンジの周期ｃ2を求め、該干渉フリンジが無いと仮
定したときの、該第１分光透過／反射率の分光透過率略
最大値Ｔmax1又はこれに相当する分光反射率略最小値並
びに該第２分光透過／反射率の分光透過率略最大値Ｔma
x2又はこれに相当する分光反射率略最小値を求め、該第
１結晶層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該結晶
層の未知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及びｘ2
の初期値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
し、ここに吸収係数αは定数であり、 （４）該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ
・δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ0
2＋ξ・δｘで補正して該組成ｘ1及びｘ2を求め、ここ
にκ及びξは定数であり、該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ
01及びｘ02が収束するまでステップ（１）〜（３）を繰
り返し実行して該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ1及びｘ2を
求める。

【００２０】この結晶層厚・組成決定方法によれば、結
晶層の厚さと組成と組成勾配とが未知である場合に、組
成勾配δｘが所定範囲を超えても組成の精度を確保する
ことが可能になるという効果を奏する。また、厚みｔ2
の結晶層が厚みｔ1 の結晶層をエッチングしたものであ
るので、エピタキシャル成長を２段階で行う必要がない
という効果を奏する。

【００２１】請求項８では、請求項７において、上記厚
みｔ1及びｔ2の上記結晶層の各々につき、上記分光透過
／反射率が最大値の略１／２になるときの波数に対応し
たエネルギーギャップの値を上記エネルギーギャップＥ
gの式に代入して、該組成ｘ1及びｘ2の初期値ｘ01及び
ｘ02を求める。この結晶層厚・組成決定方法によれば、
結晶層厚ｔが未知であっても組成初期値を決定すること
ができるという効果を奏する。

【００２２】請求項９の結晶層厚・組成決定方法では、
請求項７又は８において、上記３元化合物半導体はＨｇ
_1-xＣｄ_xＴｅ結晶であり、上記厚さｔ、上記干渉フリン
ジ周期ｃ及び上記吸収係数αの単位がそれぞれｃｍ、ｃ
ｍ^-1及びｃｍ^-1のとき上記定数α、β0、γ0、κ及びξ
はそれぞれ略５００、略４．５３、略４．３４、略１６
２及び略６１．６である。

【００２３】この結晶層厚・組成決定方法によれば、Ｈ
ｇ_1-xＣｄ_xＴｅ結晶について請求項７又は８の上記効果
が得られるという効果を奏する。

【００２４】

【００２５】

【００２６】請求項１０の結晶層厚・組成決定方法で
は、請求項５乃至９のいずれか１つにおいて、上記干渉
フリンジが無いと仮定したときの上記透過率略最大値
は、上記分光透過率の干渉フリンジ部をその平均値で置
き換えて平坦化したときの最大値に略相当する。請求項
１１の結晶層厚・組成決定方法では、請求項１０におい
て、上記干渉フリンジが無いと仮定したときの上記透過
率略最大値は、測定した波数域の低域側の干渉フリンジ
の各周期での最大値と最小値の平均値を降順に並べたと
きの１番目又は２番目の値である。

【００２７】この結晶層厚・組成決定方法によれば、コ
ンピュータにより確実に、適当な、干渉フリンジが無い
と仮定したときの透過率略最大値を求めることができ
る。請求項１２の結晶層厚・組成決定方法では、請求項
５乃至１１のいずれか１つにおいて、上記分光透過／反
射率として分光反射率を測定し、該分光反射率の最大値
及び最小値がそれぞれ０％及び最大％になるように該分
光反射率を１次変換したものを分光透過率とみなして上
記処理を行う。

【００２８】この最大％は任意の値でよく、例えば１０
０％である。この結晶層厚・組成決定方法によれば、厚
みｔ及び組成ｘの決定において、結晶層又は基板が透過
しない実質的な３元化合物半導体にも、分光透過率を用
いた場合とほぼ同一処理を行えばよいという効果を奏す
る。

【００２９】

【００３０】請求項１３の結晶層組成分布決定方法で
は、請求項５乃至１２のいずれか１つに記載の方法を実
施して上記組成ｘを求め、上記基板と上記結晶層との界
面付近での相互拡散による該組成の分布を、絶対温度Ｔ
のときの拡散係数Ｄが、 Ｄ=Ａ×２．３６×１０ ^10-3.53Bx ×ｅｘｐ（−２．２
４×１０⁴ ／Ｔ）ｃｍ²／ｓｅｃ に略等しいとして算出し、ここにＡ＝０．７５及びＢ＝
０．８５である。この結晶層組成分布決定方法によれ
ば、結晶層の厚み及び表面部組成が未知であっても、結
晶層及び相互拡散層の組成を知得することができるとい
う効果を奏する。請求項１４の結晶層組成分布決定方法
では、請求項１３において、上記結晶層を劈開し、これ
を所定時間エッチング液に浸すことによりエッチピット
列を生成し、上記算出した組成分布の界面位置を該エッ
チピット列の位置に対応させる。

【００３１】請求項１５の結晶層製造方法では、 （１）実質的な３元化合物半導体Ａ _x Ｂ _1-x Ｃ（組成ｘ）
の結晶層をエピタキシャル成長させ、 （２）請求項７又は８記載の方法を実施し、その際、上
記エッチングの前に、得られた上記組成ｘの勾配δｘの
値に基づいて、上記結晶層の表面の組成ｘを所定値にす
るためのエッチング時間を決定し、該エッチングでは、
該結晶層に対し該エッチング時間だけエッチングする。

【００３２】この結晶層製造方法によれば、組成の均一
性と再現性のよい結晶層を製造することができ、良質な
デバイスを得ることが可能になるという効果を奏する。
請求項１６の結晶層製造方法では、請求項１５におい
て、上記結晶層のエッチング面を平坦にするために上記
ステップ（２）の次に該結晶層の表面をポリッシング
し、その分だけ上記ステップ（２）でのエッチング時間
を短縮する。

【００３３】この結晶層製造方法によれば、凹凸の少な
い結晶層を製造することができるという効果を奏する。
請求項１７の結晶層製造方法では、上記結晶層の表面の
組成ｘが所定値に収束するまで上記ステップ（２）を繰
り返し実施する。この結晶層製造方法によれば、組成の
均一性と再現性のよりよい結晶層を製造することがで
き、より良質なデバイスを得ることが可能になるという
効果を奏する。

【００３４】請求項１８では、請求項１５乃至１７のい
ずれか１つに記載の方法を実施し、その結果に基づい
て、上記結晶層の上記組成が所定値になったときの該結
晶層の厚みが所定値になるように、上記ステップ（１）
におけるエピタキシャル成長用原料比を調整する。この
結晶層製造方法によれば、結晶層の厚みと組成との両方
の再現性が向上するという効果を奏する。

【００３５】請求項１９では、実質的な３元化合物半導
体Ａ_xＢ_1-xＣ（組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシ
ャル成長された試料の分光透過率又は該結晶層の分光反
射率である分光透過／反射率の測定データが供給され、
該データに基づいて該結晶層の厚さｔ及び組成ｘを求め
る結晶層厚・組成算出装置において、未知の厚みｔ1の
該結晶層である第１結晶層とこれをエッチングした未知
の厚みｔ2の該結晶層である第２結晶層との該分光透過
／反射率の測定データがそれぞれ第１分光透過／反射率
及び第２分光透過／反射率として格納される記憶手段
と、データ処理手段とを有し、該データ処理手段は、該
第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路差に基
づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光透過／
反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉フリン
ジの周期ｃ2を求め、該干渉フリンジが無いと仮定した
ときの、該第１分光透過／反射率の分光透過率略最大値
Ｔmax1又はこれに相当する分光反射率略最小値並びに該
第２分光透過／反射率の分光透過率略最大値Ｔmax2又は
これに相当する分光反射率略最小値を求め、該第１結晶
層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該結晶層の未
知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及びｘ2の初期
値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
し、ここに吸収係数αは定数であり、 （４）該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ
・δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ0
2＋ξ・δｘで補正して該組成ｘ1及びｘ2を求め、ここ
にκ及びξは定数であり、該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ
01及びｘ02が収束するまで該処理（１）〜（４）を繰り
返し実行して該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ1及びｘ2を求
める。

【００３６】請求項２０の記憶媒体では、請求項１９記
載のデータ処理手段での処理を実行するプログラムが記
憶されている。請求項２１の結晶層製造装置では、実質
的な３元化合物半導体Ａ_xＢ_1-xＣ（組成ｘ）の結晶層を
基板上にエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長
装置と、該基板と該結晶層との接合物の分光透過率又は
該結晶層の分光反射率を測定する分光測定装置と、エッ
チングにより該結晶層の表面の組成ｘを所定値にするた
めのエッチング装置と、請求項１９記載の結晶層厚・組
成算出装置とを有する。

【００３７】

【発明の実施形態及び実施例】以下、図面に基づいて本
発明の実施形態及び実施例を説明する。 ［結晶層厚決定方法］最初に、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶
層をＣｄ_1-z Ｚｎ_z Ｔｅ基板上にエピタキシャル成長し
た試料のＨｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層厚ｔを、組成ｘを用
いて決定する方法を説明する。図４は、この決定の手順
を示すフローチャートである。

【００３８】図２は、厚さ１０μｍ、２０μｍ、３０μ
ｍ及び４０μｍのこの結晶層の分光透過率をＦＴ−ＩＲ
で測定した結果を示しており、横軸は波数（ｃ
ｍ^{- 1} ）、縦軸は透過率（％）である。これらの厚さ
は、結晶層を劈開して光学顕微鏡で測定したものであ
る。従来の分光法で結晶層厚さｔを求めても精度が悪
い。そこで、次のようにして結晶層厚さｔを求める。以
下、括弧内の符号は図中のステップ識別符号である。

【００３９】（１a ）試料の分光透過率を測定する（図
２参照）。 （２a ）この分光透過率から、結晶層での光路差に基づ
く干渉フリンジの周期ｃを求める。 （３a ）組成ｘを、例えば次の〜にいずれかにより
求める。 ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナリシス）で組成
ｘを測定する。

【００４０】結晶層の一部で光伝導素子を製造し、カ
ットオフ波長を測定して結晶のエネルギーギャップの値
を求め、エネルギーギャップと組成ｘとの関係式に基づ
いて組成ｘを求める。 図３の分光透過率１０において、透過率が最大値Ｔm
の１／２になるカットオフ波数νcoを求め、これをカッ
トオフ波長λcoに換算し、上式（３）に代入してエネル
ギーギャップＥg に換算し、さらに、このエネルギーギ
ャップＥg 及び分光透過率測定時の絶対温度Ｔを上式
（４）に代入して、組成ｘを求める。図２中に矢印で示
す点の波数は、上式（２）を用いて得られるものである
が、これは前記のような透過率が最大値Ｔm の１／２に
なる波数とほぼ同じになることがわかる。

【００４１】結晶層製造において組成ｘがほぼ一定し
ている場合には、測定せずにそのｘの値を用いる。上記
〜のうち、最も精度がよいのはである。（４a ）
次式、 ｔ＝１／｛（２（β−γ・ｘ）ｃ｝ ・・・（５） に、ｃ及びｘを代入して、結晶層厚さｔを求める。ここ
に、β及びγは定数であり、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層
の場合、厚さｔ及び干渉フリンジ周期ｃの単位をそれぞ
れｃｍ及びｃｍ^-1とすると、 β＝４．６６４１、γ＝４．６９１４ ・・・（６） である。

【００４２】定数β及びγは、次のようにして決定し
た。結晶層の厚さｔ及び組成ｘの異なる多数の試料を作
成し、その各々につき、分光透過率を測定して干渉フリ
ンジ周期ｃを求め、上記の方法で組成ｘを求め、上式
（５）が最も精度良く成立するように最小自乗法で定数
β及びγを決定した。

【００４３】厚さｔの誤差は、０．１８＜ｘ0 ＜０．４
０及び０≦｜δｘ｜≦０．００２μｍ^-1の範囲内におい
て、１％以内であることを確認した。ここにδｘは、厚
さ方向の組成ｘの勾配である。

【００４４】なお、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の厚さｔ
が、光学顕微鏡で観察したものであるので、例えば温度
５００℃以上で１０時間以上エピタキシャル成長する場
合には、相互拡散層が大きくなり、光学顕微鏡で観察し
たＨｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ/ Ｃｄ _1-z Ｚｎ_z Ｔｅ界面と、ｘ
＝１となる真のＨｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ/ Ｃｄ_1-z Ｚｎ_zＴ
ｅの界面にずれが生ずる。しかし、通常のＬＰＥ、ＭＯ
ＣＶＤ及びＭＢＥ成長では、このずれは０．１μｍ程度
であり、問題にならない程度小さい。

【００４５】次に、具体的数値例を挙げる。 Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層（ｘ＝０．２２５）をＣｄ
_1-z Ｚｎ_z Ｔｅ基板（ｚ＝０．０３３）上にＬＰＥ成長 組成勾配δｘ＝−０．０００５μｍ^-1 フリンジ周期ｃ＝５６．３ｃｍ^-1 結晶層厚ｔ＝２５．０μｍ ［結晶層組成決定方法］次に、結晶層厚ｔを用いて結晶
層組成ｘを決定する方法について述べる。図５は、この
決定の手順を示すフローチャートである。

【００４６】従来の分光法で組成ｘを求めても精度が悪
い。そこで、次のようにして組成ｘを求める。 （１b ）試料の分光透過率を測定する。 （２b ）干渉フリンジができないと仮定した場合の透過
率最大値Ｔmax を次のようにして求める。

【００４７】図３において、測定した波数域の低域側、
例えば分光透過率が最大値Ｔm の１／２になる点での接
線１１と最大値Ｔm の直線との交点の波数νc 以下の領
域における、干渉フリンジの各周期での最大値と最小値
の平均値を降順に並べたときの１番目（又は２番目）の
値を、Ｔmax として求める。このようにすれば、コンピ
ュータで容易かつ確実に、適当なＴmax を求めることが
できる。

【００４８】（３b ）上式（２）に、このＴmax 、α＝
５００ｃｍ^-1、及び、前述の方法又は顕微鏡で劈開断面
を観察して求めた結晶厚さｔを代入して、透過率Ｔを求
める。 （４b ）分光透過率がＴになる点（図２中に矢印で示す
点）のカットオフ波数νcoを求め、上記ステップ（３a
）と同様にして組成ｘを求め、これをｘ0 とする。 （５b ）次の補正式に組成ｘ0 を代入して、補正された
組成ｘを求める。 ｘ＝η・ｘ0 ＋μ ・・・（７） ここに、η及びμは定数であり、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結
晶層の場合、 η＝１．０８０９、μ＝−０．０３０８ ・・・（８） である。

【００４９】このようにして求めたＨｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ
結晶層の組成ｘは、精度Δｘ＝０．０００５程度が保証
されることを確認した。次に、具体的数値例を挙げる。 Ｃｄ_1-z Ｚｎ_z Ｔｅ基板上にＨｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層
をＬＰＥ成長 ｔ＝２５μｍ、Ｔｍａｘ＝５５％、Ｔ＝１５．７５８
％、 測定温度２９５Ｋ、ｘ0 ＝０．１７９３、ｘ＝０．１６
３０ ［結晶層厚・組成決定方法１］次に、結晶層の厚さと組
成とが未知である場合に、上述の２つの方法を組み合わ
せて、結晶層の厚さと組成とを同時により精度良く決定
する方法について述べる。図６は、この決定の手順を示
すフローチャートである。

【００５０】（１c ）試料の分光透過率を測定する。 （２c ）この分光透過率から、結晶層での光路差に基づ
く干渉フリンジの周期ｃを求める。 （３c ）Ｔmax を上記ステップ（２b ）の方法で求め
る。 （４c ）組成ｘ0 の初期値を、例えば上記ステップ（３
a ）の方法で求め、又は、、０＜ｘ0 ＜１の範囲の適当
な値、例えば０．２を組成ｘ0 に代入する。 （５c ）次式（５’）にｃ及びｘ0 を代入して、結晶層
厚さｔを求める。 ｔ＝１／｛（２（β0 −γ0 ・ｘ0 ）ｃ｝ ・・・（５’） ここに、β0 及びγ0 は定数であり、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔ
ｅ結晶層の場合、厚さｔ及び干渉フリンジ周期ｃの単位
をそれぞれｃｍ及びｃｍ^-1とすると、 β0 ＝４．５３０４、γ0 ＝４．３４０３ ・・・（６’） であって、上記（６）とは異なる値である。

【００５１】（６c ）上式（２）に、Ｔmax 、α＝５０
０ｃｍ^-1及び結晶厚さｔを代入して、透過率Ｔを求め
る。 （７c ）分光透過率がＴになる点（図２中に矢印で示す
点）のカットオフ波数νcoを求め、上記ステップ（３a
）と同様にして組成ｘ0 を求める。 （８c ）｜ｔ−ｔb ｜＜εかつ｜ｘ0 −ｘb ｜＜εであ
れば処理を終了する。ここにεは収束判定値であり、ｔ
b 及びｘb はそれぞれｔ及びｘの前回値である。ｔb 及
びｘb の初期値は、ステップ４ｃ以前において、初回で
収束したと判定されないように例えば大きな値にしてお
く。

【００５２】（９c ）ｔｂ←ｔ、ｘ0 ｂ←ｘ0 と代入し
てｔｂ及びｘｂを更新し、ステップ（５c ）へ戻る。 （１０c ）上式（７）に組成ｘ0 を代入して、補正され
た組成ｘを求める。このような方法により、結晶層の厚
さｔ及び組成ｘが未知であっても、精度良く結晶層の厚
さ及び組成を決定することが可能となる。

【００５３】Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の場合、組成の
精度Δｘ＝０．０００５以内を確保するためには、結晶
層厚さ方向の組成勾配δｘが０．０００１≦｜δｘ｜≦
０．００１μｍ^-1である必要があることがわかった。 ［結晶層厚・組成決定方法２］次に、結晶層の厚さと組
成と組成勾配とが未知である場合に、組成勾配δｘが上
記範囲を超えても組成の精度Δｘ＝０．０００５以内を
確保することが可能な厚さ・組成決定方法を説明する。
図７は、この決定の手順を示すフローチャートである。
図１は、この方法を用いた後述の結晶層製造装置の概略
を示すフローチャートである。

【００５４】図１において、エピタキシャル成長装置２
０で基板１ａ上に結晶層１ｂをエピタキシャル成長させ
る。 （１d ）分光測定装置２１、例えばＦＴ−ＩＲで、試料
１の分光透過率１を測定し、その測定データ（波数及び
これに対応した透過率のデータ）を結晶層厚・組成算出
装置２２の記憶部に格納する。結晶層厚・組成算出装置
２２は、例えば一般的な入出力装置を備えたコンピュー
タシステムである。

【００５５】（２d ）エッチング装置２３で試料１の結
晶層１ａをエッチングし、これを試料２とする。 （３d ）分光測定装置２１で試料２の分光透過率２を測
定し、その測定データを結晶層厚・組成算出装置２２の
記憶部に格納する。以下のステップ４d 〜１３d での処
理は、結晶層厚・組成算出装置２２で実行される。

【００５６】（４d ）分光透過率１及び２の測定データ
から干渉フリンジ周期ｃ1 及びｃ2をそれぞれ求める。 （５d ）試料１及び２のＴmax1及びＴmax2をそれぞれ、
上記ステップ（２b ）の方法で求める。 （６d ）試料１及び２の組成ｘ1 及びｘ2 の初期値ｘ01
及びｘ02をそれぞれ、例えば上記ステップ（３a ）の方
法で求める。

【００５７】（７d ）上式（５’）にｃ1 及びｘ0 ＝ｘ
01を代入して結晶層厚さｔ＝ｔ1 を求め、上式（５’）
にｃ2 及びｘ0 ＝ｘ02を代入して結晶層厚さｔ＝ｔ2 を
求める。 （８d ）結晶層厚・組成算出装置２２で、組成勾配δｘ
を次式により求める。 δｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1 −ｔ2 ） ・・・（９） （９d ）上式（２）にＴmax 、α＝５００ｃｍ^-1及び結
晶厚さｔ1 を代入して、透過率Ｔ1 を求め、上式（２）
にＴmax 、α＝５００ｃｍ^-1及び結晶厚さｔ2を代入し
て、透過率Ｔ2 を求める。

【００５８】（１０d ）分光透過率がＴ1 になる点のカ
ットオフ波数νco1 を求め、上記ステップ（３a ）と同
様にして組成ｘ01を求める。分光透過率がＴ2 になる点
のカットオフ波数νco2 を求め、上記ステップ（３a ）
と同様にして組成ｘ02を求める。 （１１d ）｜ｔ1 −ｔb1｜＜ε、｜ｔ2 −ｔb2｜＜ε、
｜ｘ01−ｘ01b ｜＜εかつ｜ｘ2 −ｘ02b ｜＜εであれ
ば処理を終了する。ここにεは収束判定値であり、ｔb
1、ｔb2、ｘ01b 及びｘ02b はそれぞれｔ1 、ｔ2 、ｘ0
1及びｘ02の前回値であり、これら初期値は例えば上述
のように大きな値にしておく。

【００５９】（１２d ）ｔｂ1 ←ｔ1 、ｔｂ2 ←ｔ2 、
ｘ01ｂ←ｘ01、ｘ02ｂ←ｘ02と代入してｔｂ1 、ｔｂ2
、ｘ01ｂ及びｘ02ｂを更新し、ステップ（７d ）へ戻
る。 （１３d ）組成ｘ0 ＝ｘ01を式、 ｘ＝（１−κ・δｘ）ｘ0 ＋ξ・δｘ ・・・（１０） で補正して組成ｘ＝ｘ1 を求め、同様に組成ｘ0 ＝ｘ02
をこの式で補正して組成ｘ＝ｘ2 を求める。

【００６０】ここに、κ及びξは定数であり、Ｈｇ_1-x
Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の場合、 κ＝１６１．８、ξ＝６１．６０ ・・・（１１） である。このような方法により、測定精度Δｘ＝０．０
００５以内となる組成勾配の範囲がδｘが０≦｜δｘ｜
≦０．０５μｍ^-1程度まで広がり、実用上充分となる。

【００６１】本方法は、LPE 成長のような厚さ方向に組
成勾配のある成長法で成長した結晶層の組成及び厚さ測
定に、特に有効である。以上の具体的数値例は、Ｈｇ
_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の表面がポリッシング面である場
合の値である。Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の表面がエッ
チング面である場合には、その組成をｘe とすると、ポ
リッシング面のＨｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の組成ｘp に
対し、 ｘe ＝ｘp −０．０００６３ ・・・（１２） なる式で補正すれば、実際の組成に合うことが分かった
（ただし、エッチング液としては、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ
結晶層で最もよく用いられる臭素とメタノールの混合液
を用いた）。これは、表面状態で透過率が変わるためで
ある。以上の説明では、分光透過率を用いた場合につい
て述べたが、本発明は、分光反射率を用いても同様に実
施することができる。分光反射率の場合、例えば、全反
射を０％の透過率とし、最小の反射率を透過率１００％
として一次変換したものを、分光透過率とみなして、上
記と同じ計算式で計算することにより、分光透過率を用
いた場合と同じ効果が得られる。このスケール拡大は、
求められる組成ｘの値には影響しない。

【００６２】また、分光測定装置としては、フーリエ変
換型赤外分光装置に限られず、グレーティング方式やそ
の他各種の分光測定装置を用いることができる。ただ
し、測定精度上、測定ビーム径は５ｍｍ以下であること
が望ましい。 ［相互拡散層の組成分布決定方法］次に、Ｃｄ_1-z Ｚｎ
_z Ｔｅ基板／Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の界面付近での
相互拡散層の組成分布決定方法について説明する。

【００６３】組成分布計算プログラムはライブラリの一
部として提供されており、これに、界面位置と相互拡散
の拡散係数Ｄ（ｘ，Ｔ）を入力することにより、組成分
布が得られる。図８（Ａ）はこの分布の例を示してい
る。従来では、 Ｄ＝３．１５×１０^10-3.53x・ｅｘｐ（−２．２４×１
０⁴ ／Ｔ） なる式が用いられていた（K. Zanio and T. Massoput,
J. Electron. Mater. ,15(1986), 103）。

【００６４】しかし、この式を用いても実際とのフィッ
ティング精度が良くないことがわかった。そこで、上式
にパラメータＡ、Ｂ及びＣを次のように入れた式、 Ｄ＝Ａ・３．１５×１０^10-3.53xB ・ｅｘｐ（−２．２
４×１０⁴ Ｃ／Ｔ） を用い、計算された組成分布と実際の組成分布とのフィ
ッティング精度を良くするためのパラメータＡ、Ｂ及び
Ｃの値を求めたところ、Ａ＝０．７５，Ｂ＝０．８５，
Ｃ＝１のときに、実際の組成分布に合うことがわかっ
た。実際の相互拡散層の組成分布は、試料Ｈｇ_1-x Ｃｄ
_x Ｔｅ/ Ｃｄ_1-z Ｚｎ_z Ｔｅ劈開断面をＥＰＭＡ（電子
プローブマイクロアナリシス）で分析して、厚み方向各
位置での組成ｘを求めた。

【００６５】このフィッティングは、成長前のＣｄ_1-z
Ｚｎ_z Ｔｅ基板の表面位置を、試料Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ
/ Ｃｄ_1-z Ｚｎ_z Ｔｅ劈開断面上の図８（Ｂ）に示すよ
うなエッチピット列１ｃのある位置として行った。エッ
チピット列１ｃは、CrO3：H2SO4 ：HCl ：H20 ＝２０
ｇ：７５ｃｃ：３５ｃｃ：２４０ｃｃの液で１０秒エッ
チングして出した。

【００６６】以上述べた数値例で精度確保のための他の
条件は、Ｃｄ_1-z Ｚｎ_z Ｔｅ基板の組成z の範囲が０≦
ｚ≦０．０７であり、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の厚さ
ｔの範囲が１μｍ＜ｔ＜１００μｍである。後者につい
ては、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の厚さが１μｍ以下だ
と干渉フリンジが1 周期もでなくなり、100 μｍ以上だ
と干渉フリンジが小さくなり過ぎて、バックグラウンド
のノイズと区別できなくなるためである。

【００６７】また、Ｈｇ_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層がＺｎを
含み、４元のＨｇ_1-x-w Ｃｄ_x Ｚｎ _w Ｔｅと表されると
き、その組成ｗが０＜ｗ＜０．０１の範囲内であれば、
以上の具体的数値を含む計算式でＨｇ_1-x-w Ｃｄ_x Ｚｎ
_w Ｔｅ結晶層の厚さｔ及び組成ｘを測定することがで
き、この場合、４元であっても実質的には３元の化合物
半導体結晶であり、本発明に含まれる。

【００６８】［結晶層製造方法及び装置］次に、上記厚
さ・組成決定方法２を利用した組成精度及び再現性の良
いＨｇ_{1- x} Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層の製造方法及び装置（図
１）について説明する。図９は、結晶層製造手順を示す
フローチャートである。 （１e ）基板１ａ上に結晶層１ｂをエピタキシャル成長
させる。

【００６９】（２e ）上記厚さ・組成決定方法２を、例
えば一辺が３〜５ｃｍ□の試料に対しその面内の９点に
ついて、実施する。 （３e ）組成ｘが許容誤差範囲内で目標値（以下に述べ
るステップ６e での研磨量、及び、エッチング面と研磨
面との間の上式（１２）による補正を考慮した目標値）
になっていれば、最終的に得られた厚さｔ及び組成ｘの
データを、エピタキシャル成長装置２０での成長条件と
関連付けて記憶装置に記憶し、ステップ６e へ進む。

【００７０】（４e ）得られた組成ｘの勾配δｘの値に
基づいて、結晶層１ｂの表面の組成ｘの平均値（上記の
場合、９点の平均値）を上記目標値にするためのエッチ
ング時間を決定する。 （５e ）結晶層１ｂに対しエッチング装置２３で、決定
した時間だけエッチングする。例えば、臭素とメタノー
ルの混合液（１０ｇ／３００ｃｃ）でのエッチング速度
は約６μｍ／ｍｉｎである。このエッチングは、図７の
ステップ２ｄでのエッチングであって、これと独立に行
われるものではない（前回エッチングしたものが図７の
ステップ１d の試料１となる）。次にステップ２e （図
７のステップ３d ）へ戻る。

【００７１】（６e ）結晶層１ｂのエッチング面を平坦
にするために、結晶層１ｂの表面をポリッシングする。
研磨傾きを避けるために、研磨量δｔは０．５μｍ＜δ
ｔ＜３μｍの範囲内にしたほうがよい。例えば、δｔ＝
１．５μｍとする。次に、ステップ２e へ戻る。ステッ
プ３e で、組成ｘが目標値になったときの結晶層厚ｔが
目標値になっていなければ、ステップ３e でのデータ記
憶で蓄積されたデータに基づいて、結晶層厚ｔが目標値
になるように、エピタキシャル成長装置２０での原料比
調整などのエピタキシャル成長条件を変更する。これに
より、組成の均一性と再現性のよい結晶層を製造するこ
とができ、良質なデバイスを得ることが可能となる。

【００７２】上記厚さ・組成決定方法２によれば、上記
具体的数値例の場合に厚さ誤差１％以内、組成の精度Δ
ｘ＝０．０００５以内で測定できるので、この製造方法
によれば、面内の厚さ、組成が保証された良質なＨｇ
_1-x Ｃｄ_x Ｔｅ結晶層を製造することができる。特に、
ＬＰＥ成長では、成長表面が略等組成面となるので、本
発明によれば製造された結晶層の組成ばらつきを従来の
１／２以下にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る結晶層製造装置の概略
を示すブロック図である。

【図２】結晶層厚の異なる４つの試料の分光透過率測定
結果及びカットオフ波数に対応した透過率を示す図であ
る。

【図３】干渉フリンジができないと仮定したときの透過
率最大値Ｔmax 決定方法及び略カットオフ波数νcoの求
め方を示す図である。

【図４】結晶層厚決定手順を示すフローチャートであ
る。

【図５】結晶層組成決定手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】結晶層厚・組成決定手順を示すフローチャート
である。

【図７】組成勾配を考慮した結晶層厚・組成決定手順を
示すフローチャートである。

【図８】（Ａ）は基板／結晶層界面付近の拡散による組
成分布を示す線図であり、（Ｂ）はこの分布の界面位置
に結晶層のエッチピット列を対応させて示す図である。

【図９】結晶層製造手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 試料 １ａ 基板 １ｂ 結晶層 ２０ エピタキシャル成長装置 ２１ 分光測定装置 ２２ 結晶層厚・組成算出装置 ２３ エッチング装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−474（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50936（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 ＰＡＴＯＬＩＳ

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的な３元化合物半導体Ａ_xＢ_1-xＣ
   （組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャル成長され
   た試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射率である分
   光透過／反射率を測定して該結晶層での光路差に基づく
   干渉フリンジの周期ｃを求め、 干渉フリンジ周期ｃ、組成ｘ及び式ｔ＝１／｛（２（β
   −γ・ｘ）ｃ｝に基づいて該結晶層の厚さｔを求め、こ
   こにβ及びγは定数であることを特徴とする結晶層厚決
   定方法。
2. 【請求項２】 上記組成ｘの関数として表された上記３
   元化合物半導体のエネルギーギャップＥgの式に、上記
   分光透過／反射率から求めたエネルギーギャップの値を
   代入して、該組成ｘを求めることを特徴とする請求項１
   記載の結晶層厚決定方法。
3. 【請求項３】 上記結晶層の厚さｔ及び組成ｘの異なる
   複数の試料を作成し、該複数の試料について、 上記分光透過／反射率を測定し、その結果から上記干渉
   フリンジ周期ｃを求め、 上記組成ｘを求め、該結晶層を劈開してその厚さｔを測
   定し、 該干渉フリンジ周期ｃと該組成ｘと該厚さｔとから最小
   自乗法により上記定数β及びγを決定することを特徴と
   する請求項１又は２記載の結晶層厚決定方法。
4. 【請求項４】 上記３元化合物半導体はＨｇ_1-xＣｄ_xＴ
   ｅ結晶であり、上記厚さｔ及び上記干渉フリンジ周期ｃ
   の単位がそれぞれｃｍ及びｃｍ^-1のとき上記定数β及び
   γはそれぞれ略４．６６及び略４．６９であることを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の結晶層
   厚決定方法。
5. 【請求項５】 実質的な３元化合物半導体Ａ_xＢ_1-xＣ
   （組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャル成長され
   た試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射率である分
   光透過／反射率を測定して該結晶層の厚さｔ及び組成ｘ
   を求める結晶層厚・組成決定方法において、 該分光透過／反射率から該結晶層での光路差に基づく干
   渉フリンジの周期ｃを求め、該干渉フリンジが無いと仮
   定したときの、該分光透過／反射率の分光透過率略最大
   値Ｔmax1又はこれに相当する分光反射率略最小値を求
   め、 組成ｘ0の初期値を求め又は該初期値が与えられ、 （１）式ｔ＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ0）ｃ｝に基づ
   き該厚さｔを求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）該組成ｘ0の関数として表された該３元化合物半
   導体のエネルギーギャップＥgの式に、該分光透過／反
   射率が透過率Ｔmax・ｅｘｐ（−αｔ）又はこれに相当
   する反射率になるときの波数に対応したエネルギーギャ
   ップの値を代入して、該組成ｘ0を算出し、ここに吸収
   係数αは定数であり、 該厚さｔ及び該組成ｘ0が収束するまでステップ（１）
   及び（２）を繰り返し実行し、その収束後、該組成ｘ0
   を補正式ｘ＝η・ｘ0＋μで補正し、ここにη及びμは
   定数である、 ことを特徴とする結晶層厚・組成決定方法。
6. 【請求項６】 上記３元化合物半導体はＨｇ_1-xＣｄ_xＴ
   ｅ結晶であり、上記厚さｔ、上記干渉フリンジ周期ｃ及
   び上記吸収係数αの単位がそれぞれｃｍ、ｃｍ^-1及びｃ
   ｍ^-1のとき上記定数α、β0、γ0、η及びμはそれぞれ
   略５００、略４．５３、略４．３４、略１．０８及び略
   −０．０３であることを特徴とする請求項５記載の結晶
   層厚・組成決定方法。
7. 【請求項７】 実質的な３元化合物半導体Ａ_xＢ_1-xＣ
   （組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャル成長され
   た試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射率である分
   光透過／反射率を測定して該結晶層の厚さｔ及び組成ｘ
   を求める結晶層厚・組成決定方法において、 該結晶層が未知の厚みｔ1のときとこれをエッチングし
   た未知の厚みｔ2のときとの該分光透過／反射率をそれ
   ぞれ第１結晶層の第１分光透過／反射率及び第２結晶層
   の第２分光透過／反射率として測定し、 該第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路差に
   基づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光透過
   ／反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉フリ
   ンジの周期ｃ2を求め、 該干渉フリンジが無いと仮定したときの、該第１分光透
   過／反射率の分光透過率略最大値Ｔmax1又はこれに相当
   する分光反射率略最小値並びに該第２分光透過／反射率
   の分光透過率略最大値Ｔmax2又はこれに相当する分光反
   射率略最小値を求め、 該第１結晶層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該
   結晶層の未知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及び
   ｘ2の初期値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
   びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
   さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
   ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
   体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
   反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
   相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
   ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
   し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
   ／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
   に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
   ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
   し、ここに吸収係数αは定数であり、 該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ01及びｘ02が収束するまで
   ステップ（１）〜（３）を繰り返し実行し、その収束
   後、該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ・
   δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ02
   ＋ξ・δｘで補正し、ここにκ及びξは定数である、 ことを特徴とする結晶層厚・組成決定方法。
8. 【請求項８】 上記厚みｔ1及びｔ2の上記結晶層の各々
   につき、上記分光透過／反射率が最大値の略１／２にな
   るときの波数に対応したエネルギーギャップの値を上記
   エネルギーギャップＥgの式に代入して、上記組成ｘ1及
   びｘ2の初期値ｘ01及びｘ02を求めることを特徴とする
   請求項７記載の結晶層厚・組成決定方法。
9. 【請求項９】 上記３元化合物半導体はＨｇ_1-xＣｄ_xＴ
   ｅ結晶であり、上記厚さｔ、上記干渉フリンジ周期ｃ及
   び上記吸収係数αの単位がそれぞれｃｍ、ｃｍ^-1及びｃ
   ｍ^-1のとき上記定数α、β0、γ0、κ及びξはそれぞれ
   略５００、略４．５３、略４．３４、略１６２及び略６
   １．６であることを特徴とする請求項７又は８記載の結
   晶層厚・組成決定方法。
10. 【請求項１０】 上記干渉フリンジが無いと仮定したと
    きの上記透過率略最大値は、上記分光透過率の干渉フリ
    ンジ部をその平均値で置き換えて平坦化したときの最大
    値に略相当することを特徴とする請求項５乃至９のいず
    れか１つに記載の結晶層厚・組成決定方法。
11. 【請求項１１】 上記干渉フリンジが無いと仮定したと
    きの上記透過率略最大値は、測定した波数域の低域側の
    干渉フリンジの各周期での最大値と最小値の平均値を降
    順に並べたときの１番目又は２番目の値であることを特
    徴とする請求項１０記載の結晶層厚・組成決定方法。
12. 【請求項１２】 上記分光透過／反射率として分光反射
    率を測定し、該分光反射率の最大値及び最小値がそれぞ
    れ０％及び最大％になるように該分光反射率を１次変換
    したものを分光透過率とみなして上記処理を行うことを
    特徴とする請求項５乃至１１のいずれか１つに記載の結
    晶層厚・組成決定方法。
13. 【請求項１３】 請求項５乃至１２のいずれか１つに記
    載の方法を実施して上記組成ｘを求め、 該基板と該結晶層との界面付近での相互拡散による該組
    成の分布を、絶対温度Ｔのときの拡散係数Ｄが、 Ｄ=Ａ×２．３６×１０^10-3.53xB×ｅｘｐ（−２．２４
    ×１０⁴ ／Ｔ）ｃｍ²／ｓｅｃ に略等しいとして算出し、ここにＡ及びＢは定数である
    ことを特徴とする結晶層組成分布決定方法。
14. 【請求項１４】 上記結晶層を劈開し、これを所定時間
    エッチング液に浸すことによりエッチピット列を生成
    し、 上記算出した組成分布の界面位置を該エッチピット列の
    位置に対応させることを特徴とする請求項１３記載の結
    晶層組成分布決定方法。
15. 【請求項１５】 （１）実質的な３元化合物半導体Ａ_x
    Ｂ_1-xＣ（組成ｘ）の結晶層をエピタキシャル成長さ
    せ、 （２）請求項７又は８記載の方法を実施し、その際、上
    記エッチングの前に、得られた上記組成ｘの勾配δｘの
    値に基づいて、上記結晶層の表面の組成ｘを所定値にす
    るためのエッチング時間を決定し、該エッチングでは、
    該結晶層に対し該エッチング時間だけエッチングする、 ことを特徴とする結晶層製造方法。
16. 【請求項１６】 上記結晶層のエッチング面を平坦にす
    るために上記ステップ（２）の次に該結晶層の表面をポ
    リッシングし、その分だけ上記ステップ（２）でのエッ
    チング時間を短縮することを特徴とする請求項１５記載
    の結晶層製造方法。
17. 【請求項１７】 上記結晶層の表面の組成ｘが所定値に
    収束するまで上記ステップ（２）を繰り返し実施するこ
    とを特徴とする請求項１５又は１６記載の結晶層製造方
    法。
18. 【請求項１８】 請求項１５乃至１７のいずれか１つに
    記載の方法を実施し、その結果に基づいて、上記結晶層
    の上記組成が所定値になったときの該結晶層の厚みが所
    定値になるように、上記ステップ（１）におけるエピタ
    キシャル成長用原料比を調整することを特徴とする結晶
    層製造方法。
19. 【請求項１９】 コンピュータに、 実質的な３元化合物半導体Ａ_xＢ_1-xＣ（組成ｘ）の結晶
    層が基板上にエピタキシャル成長された試料の分光透過
    率又は該結晶層の分光反射率である分光透過／反射率の
    測定データが供給され、該データに基づいて該結晶層の
    厚さｔ及び組成ｘを求める結晶層厚・組成算出装置にお
    いて、 未知の厚みｔ1の該結晶層である第１結晶層とこれをエ
    ッチングした未知の厚みｔ2の該結晶層である第２結晶
    層との該分光透過／反射率の測定データがそれぞれ第１
    分光透過／反射率及び第２分光透過／反射率として格納
    される記憶手段と、 データ処理手段とを有し、該データ処理手段は、 該第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路差に
    基づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光透過
    ／反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉フリ
    ンジの周期ｃ2を求め、 該干渉フリンジが無いと仮定したときの、該第１分光透
    過／反射率の分光透過率略最大値Ｔmax1又はこれに相当
    する分光反射率略最小値並びに該第２分光透過／反射率
    の分光透過率略最大値Ｔmax2又はこれに相当する分光反
    射率略最小値を求め、 該第１結晶層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該
    結晶層の未知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及び
    ｘ2の初期値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
    びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
    さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
    ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
    体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
    反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
    相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
    ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
    し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
    ／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
    に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
    ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
    し、ここに吸収係数αは定数であり、 該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ01及びｘ02が収束するまで
    ステップ（１）〜（３）を繰り返し実行し、その収束
    後、該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ・
    δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ02
    ＋ξ・δｘで補正し、ここにκ及びξは定数である、 を実行させるためのプログラムを記録したことを特徴と
    するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
20. 【請求項２０】 実質的な３元化合物半導体Ａ _x Ｂ _1-x Ｃ
    （組成ｘ）の結晶層が基板上にエピタキシャル成長され
    た試料の分光透過率又は該結晶層の分光反射率である分
    光透過／反射率の測定データに基づいて、該結晶層の厚
    さｔ及び組成ｘをコンピュータで求めるプログラムを記
    録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、 該測定データは、未知の厚みｔ1の該結晶層である第１
    結晶層の第１分光透過／反射率の測定データと、該第１
    結晶層をエッチングした未知の厚みｔ2の結晶層である
    第２結晶層の第２分光透過／反射率の測定データとを含
    み、 該プログラムは、 該第１分光透過／反射率から該第１結晶層での光路差に
    基づく干渉フリンジの周期ｃ1を求め、該第２分光透過
    ／反射率から該第２結晶層での光路差に基づく干渉フリ
    ンジの周期ｃ2を求める手順と、 該干渉フリンジが無いと仮定したときの、該第１分光透
    過／反射率の分光透過率略最大値Ｔmax1又はこれに相当
    する分光反射率略最小値並びに該第２分光透過／反射率
    の分光透過率略最大値Ｔmax2又はこれに相当する分光反
    射率略最小値を求める手順と、 該第１結晶層の未知の該組成をｘ1とし、該厚みｔ2の該
    結晶層の未知の該組成をｘ2としたとき、該組成ｘ1及び
    ｘ2の初期値ｘ01及びｘ02を求め、 （１）式ｔ1＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ01）ｃ１｝及
    びｔ2＝１／｛（２（β0−γ0・ｘ02）ｃに基づき該厚
    さｔ1及びｔ2を求め、ここにβ0及びγ0は定数であり、 （２）組成勾配δｘをδｘ＝（ｘ01−ｘ02）／（ｔ1−
    ｔ2）として求め、 （３）該組成ｘの関数として表された該３元化合物半導
    体のエネルギーギャップＥgの式に、該第１分光透過／
    反射率が透過率Ｔmax1・ｅｘｐ（−αｔ1）又はこれに
    相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギー
    ギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ01として算出
    し、該エネルギーギャップＥgの式に、該第２分光透過
    ／反射率が透過率Ｔmax2・ｅｘｐ（−αｔ2）又はこれ
    に相当する反射率になるときの波数に対応したエネルギ
    ーギャップの値を代入して、該組成ｘをｘ02として算出
    し、ここに吸収係数αは定数であり、 該厚さｔ1、ｔ2及び該組成ｘ01及びｘ02が収束するまで
    ステップ（１）〜（３）を繰り返し実行し、その収束
    後、該組成ｘ01及びｘ02をそれぞれ式ｘ1＝（１−κ・
    δｘ）ｘ01＋ξ・δｘ及びｘ2＝（１−κ・δｘ）ｘ02
    ＋ξ・δｘで補正する手順、 とを有し、ここにκ及びξは定数であることを特徴とす
    る記録媒体。
21. 【請求項２１】 実質的な３元化合物半導体Ａ_xＢ_1-xＣ
    （組成ｘ）の結晶層を基板上にエピタキシャル成長させ
    るエピタキシャル成長装置と、 該基板と該結晶層との接合物の分光透過率又は該結晶層
    の分光反射率を測定する分光測定装置と、 エッチングにより該結晶層の表面の組成ｘを所定値にす
    るためのエッチング装置と、 請求項１９記載の結晶層厚・組成算出装置と、 を有することを特徴とする結晶層製造装置。