JP2795016B2 - Impurity doping method and carrier concentration control method by impurity doping - Google Patents
Impurity doping method and carrier concentration control method by impurity dopingInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ＭＢＥ法における不純
物ドーピング法及び不純物ドーピングによるキャリア濃
度制御方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an impurity doping method in MBE and a method for controlling a carrier concentration by impurity doping.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＭＢＥ法によりテルル化カドミウ
ム又はテルル化水銀カドミウムへのｐ型不純物ドーピン
グにおいては、金属砒素を導入した通常のクヌードセン
セルを用いていた（ジェー・エム・アリアスら：ジャー
ナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノ
ロジー，Ａ８巻，１０２５頁，１９９０年（Ｊ．Ｍ．Ａ
ｒｉａｓ ｅｔ ｓｌ．：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａ
ｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ Ａ８，１０２５（１９９０），オーエン・ケー・
ウーら：ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・
アンド・テクノロジー，Ａ８巻，１０３４頁，１９９０
年（Ｏｗｅｎ Ｋ． Ｗｕ ｅｔ ａｌ．：Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ８，１０３４（１９９０）参
照）。この方法により砒素を照射した場合、分子線とし
てＡｓ4が生じる。2. Description of the Related Art Conventionally, in doping p-type impurities into cadmium telluride or cadmium mercury telluride by the MBE method, a conventional Knudsen cell into which metal arsenic is introduced has been used (JM Arias et al .: Journal of Vacuum Science and Technology, A8, 1025, 1990 (JMA
ias et sl. ： Journal of Va
cum Science and Technology
gy A8, 1025 (1990), Owen K.
Wu et al .: Journal of Vacuum Science
And Technology, A8, 1034, 1990
(Owen K. Wu et al .: Journ)
al of Vacuum Science andT
technology A8, 1034 (1990)). When arsenic is irradiated by this method, As 4 is generated as a molecular beam.
【０００３】しかしながら、Ａｓ4は付着確率が極めて
低く、また蒸気圧が高いことから、ドーピング効率及び
制御性の点に問題がある。また、この方法で成長層のキ
ャリア濃度を制御する場合、セル温度を１００から１７
０℃程度の間で制御する必要があるが、この温度領域で
はセル自身の温度制御性が極めて悪い。However, As 4 is problematic sticking probability is extremely low, and since high vapor pressure, in terms of doping efficiency and controllability. When the carrier concentration of the growth layer is controlled by this method, the cell temperature is set to 100 to 17
It is necessary to control the temperature within about 0 ° C., but in this temperature range, the temperature controllability of the cell itself is extremely poor.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、ＭＢ
Ｅ法によるテルル化カドミウム又はテルル化水銀カドミ
ウムへの不純物ドーピングにおいては、ドーパントとし
て金属砒素を導入したクヌードセンセルを用いているた
め、分子線としてＡｓ4が発生し、ドーピング効率，制
御性の点に問題があった。また、キャリア濃度を制御す
るためには、セル温度をセル自身の温度制御性の悪い領
域で制御しなければならなかった。In the prior art, MB
In the impurity doping of cadmium telluride or cadmium mercury telluride by the E method, a Knudsen cell in which metal arsenic is introduced as a dopant is used, so As 4 is generated as a molecular beam, and doping efficiency and controllability are improved. There was a problem with the point. Further, in order to control the carrier concentration, the cell temperature has to be controlled in a region where the temperature controllability of the cell itself is poor.
【０００５】本発明の目的は、Ａｓ4よりも付着確率
（注入確率）の高いＡｓ2又は砒素イオンを発生させる
不純物ドーピング法を提供することにある。また、イオ
ン化セルを用いた場合、イオン化のエミッション電流を
制御することにより、砒素イオンあるいはＡｓ2の生成
量を、またイオンの加速電圧を制御することにより砒素
イオンの成長層への注入確率をそれぞれ制御することが
可能であり、さらに、ドーピング効率が高く、制御性の
良好な不純物ドーピングによるキャリア濃度制御方法を
提供することにある。An object of the present invention is to provide an impurity doping method for generating As 2 or arsenic ions having a higher adhesion probability (implantation probability) than As 4 . When an ionization cell is used, the amount of arsenic ions or As 2 generated is controlled by controlling the ionization emission current, and the probability of arsenic ion implantation into the growth layer is controlled by controlling the ion accelerating voltage. It is another object of the present invention to provide a method for controlling a carrier concentration by impurity doping which can be controlled and has high doping efficiency and good controllability.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による不純物ドーピング法においては、ＭＢ
Ｅ法によるテルル化カドミウム又はテルル化水銀カドミ
ウムへの不純物ドーピング法であって、金属砒素又は砒
化カドミウムを導入したイオン化セルを用いるものであ
る。In order to achieve the above object, in the impurity doping method according to the present invention, MB is used.
This is an impurity doping method for cadmium telluride or mercury cadmium telluride by the E method, wherein an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced is used.
【０００７】また、ＭＢＥ法を用い、不純物ドーピング
によりテルル化カドミウム又はテルル化水銀カドミウム
のキャリア濃度を制御する方法であって、金属砒素又は
砒化カドミウムを導入したイオン化セルのセル温度を一
定とし、エミッション電流を制御するものである。A method for controlling the carrier concentration of cadmium telluride or mercury cadmium telluride by impurity doping using the MBE method, wherein the cell temperature of an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced is kept constant, It controls the current.
【０００８】また、ＭＢＥ法を用い、不純物ドーピング
によりテルル化カドミウム又は水銀カドミウムテルルの
キャリア濃度を制御する方法であって、金属砒素又は砒
化カドミウムを導入したイオン化セルのセル温度を一定
とし、加速電圧を制御するものである。A method of controlling the carrier concentration of cadmium telluride or cadmium mercury tellurium by impurity doping using the MBE method, wherein the cell temperature of an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced is kept constant, and the accelerating voltage is increased. Is controlled.
【０００９】[0009]
【作用】本発明においては、金属砒素又は砒化カドミウ
ムを導入したイオン化セルを用いること、及びイオン化
セルのセル温度は一定とし、エミッション電流，加速電
圧をそれぞれ独立に制御することを特徴としている。金
属砒素を通常のクヌードセンセルに導入し、照射すると
いう従来の技術ではＡｓ4が発生するが、Ａｓ4は付着係
数が低いためドーピング効率も低く、また蒸気圧が高い
ことから制御性も悪い。さらに、キャリア濃度を制御す
るためには、セル温度をセル自身の温度制御性の悪い領
域で制御しなければならなかった。The present invention is characterized in that an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced is used, the cell temperature of the ionization cell is fixed, and the emission current and the acceleration voltage are independently controlled. In the conventional technique of introducing metal arsenic into a normal Knudsen cell and irradiating it, As 4 is generated. However, As 4 has a low doping efficiency due to a low adhesion coefficient, and has high controllability due to a high vapor pressure. bad. Further, in order to control the carrier concentration, the cell temperature has to be controlled in a region where the temperature controllability of the cell itself is poor.
【００１０】本発明によれば、金属砒素又は砒化カドミ
ウムを導入したイオン化セルを用いることにより、付着
確率（注入確率）が高い砒素イオン又はＡｓ2を発生さ
せること、及びキャリア濃度を制御するためにイオン化
セルのセル温度は一定とし、エミッション電流，加速電
圧をそれぞれ独立に制御することによる、ドーピング効
率が高く、制御性も良好な不純物ドーピング法及び不純
物ドーピングによるキャリア濃度制御方法を提供でき
る。イオン化セルの構造図（辰巳ら：応用物理，第５７
巻，１３９３頁．１９８８年，参照）を図１に示す。According to the present invention, by using an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced, arsenic ions or As 2 having a high adhesion probability (implantation probability) are generated, and the carrier concentration is controlled. By independently controlling the emission current and the accelerating voltage while keeping the cell temperature of the ionization cell constant, it is possible to provide an impurity doping method with high doping efficiency and good controllability, and a carrier concentration control method by impurity doping. Structure of ionization cell (Tatsumi et al .: Applied Physics, No. 57)
Volume, p. 1393. 1988, see FIG.
【００１１】[0011]
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。図１に示すイ
オン化セルは、セル部６と、イオン化部５とからなり、
セル部６は、イオン源としての不純物原料４を収納した
ヒータ７を有するルツボであり、イオン部５は、加速電
源３に制御されるフィラメント１及びグリッド２を有し
ている。Examples of the present invention will be described below. The ionization cell shown in FIG. 1 includes a cell unit 6 and an ionization unit 5,
The cell section 6 is a crucible having a heater 7 containing an impurity raw material 4 as an ion source, and the ion section 5 has a filament 1 and a grid 2 controlled by an acceleration power supply 3.
【００１２】本発明においては、ＭＢＥ装置に、砒化カ
ドミウム又は金属砒素を導入した図１に示すイオン化セ
ルを装着した。この装置には、事前にテルル化カドミウ
ムセルが装着されている。基板には、テルル化カドミウ
ムを用いた。In the present invention, the MBE apparatus was equipped with an ionization cell shown in FIG. 1 in which cadmium arsenide or metal arsenic was introduced. The device is pre-loaded with a cadmium telluride cell. Cadmium telluride was used for the substrate.
【００１３】キャリア濃度を制御するため、ドーピング
に際して２つの方法、すなわち、（１）イオン化セルの
セル温度を１５０℃の一定とし、イオン化のエミッショ
ン電流を１０〜５０ｍＡの間で制御する、（２）イオン
化セルのセル温度を１５０℃の一定とし、イオンの加速
電圧を１〜３ＫＶの間で制御する、方法を用いた。以
上、（１），（２）のいずれの方法においても、基板温
度は３００℃，テルル化カドミウムセルの温度は、５３
０℃でそれぞれ一定として不純物ドーピングを行った。In order to control the carrier concentration, there are two methods for doping: (1) keeping the cell temperature of the ionization cell constant at 150 ° C. and controlling the ionization emission current between 10 and 50 mA; A method was used in which the cell temperature of the ionization cell was kept constant at 150 ° C., and the ion acceleration voltage was controlled between 1 and 3 KV. As described above, in each of the methods (1) and (2), the substrate temperature is 300 ° C., and the temperature of the cadmium telluride cell is 53 ° C.
Impurity doping was performed at 0 ° C. while keeping each constant.
【００１４】結果として、以上２方法により、テルル化
カドミウムのほか、テルル化水銀カドミウムのキャリア
濃度を１０15〜１０19ｃｍ-3まで、再現性良く制御する
ことができた。As a result, by the above two methods, the carrier concentration of cadmium telluride and mercury cadmium telluride could be controlled with good reproducibility from 10 15 to 10 19 cm -3 .
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＭＢＥ法
によるテルル化カドミウム，テルル化水銀カドミウムへ
の不純物ドーピング及び不純物ドーピングによるキャリ
ア濃度制御において、金属砒素又は砒化カドミウムを導
入したイオン化セルを用いること、及びキャリア濃度を
制御するためにイオン化セルのセル温度を一定とし、エ
ミッション電流，加速電圧をそれぞれ独立に制御するこ
とにより、ドーピング効率が高く、制御性も良好な不純
物ドーピング法及び不純物ドーピングによるキャリア濃
度を制御できる効果を有する。As described above, according to the present invention, in ion doping of cadmium telluride and mercury cadmium telluride by MBE and carrier concentration control by impurity doping, an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced is provided. Impurity doping method and impurity doping with high doping efficiency and good controllability by keeping the cell temperature of the ionization cell constant and controlling the emission current and acceleration voltage independently to control the carrier concentration. Has the effect of controlling the carrier concentration.
【図１】イオン化セルの構造図である。FIG. 1 is a structural diagram of an ionization cell.
１ フィラメント ２ グリッド ３ 加速電源 ４ 不純物原料 ５ イオン化部 ６ セル部 ７ ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filament 2 Grid 3 Acceleration power supply 4 Impurity raw material 5 Ionization part 6 Cell part 7 Heater
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−30418（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−229846（ＪＰ，Ａ) 飯田進也・中村正克編 「半導体製造 装置実用便覧」 （昭59−12−25） サ イエンスフォーラム （第６章第１節 「２．５分子線源」の項参照) Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ ｌ．，20（２），1982，Ｐ．137−142 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/363 H01L 21/203──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-30418 (JP, A) JP-A-62-2229846 (JP, A) Shinya Iida, Masakatsu Nakamura, “Handbook of Semiconductor Manufacturing Equipment” (Showa 59-12-25) Science Forum (Refer to Chapter 6, Section 1, “2.5 Molecular Beam Source”) Vac. Sci. Techno l. , 20 (2), 1982, p. 137-142 (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/363 H01L 21/203
Claims (3)
テルル化水銀カドミウムへの不純物ドーピング法であっ
て、 金属砒素又は砒化カドミウムを導入したイオン化セルを
用いることを特徴とする不純物ドーピング法。1. An impurity doping method for cadmium telluride or mercury cadmium telluride by MBE, wherein an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced is used.
りテルル化カドミウム又はテルル化水銀カドミウムのキ
ャリア濃度を制御する方法であって、 金属砒素又は砒化カドミウムを導入したイオン化セルの
セル温度を一定とし、エミッション電流を制御すること
を特徴とする不純物ドーピングによるキャリア濃度制御
方法。2. A method for controlling the carrier concentration of cadmium telluride or mercury cadmium telluride by impurity doping using an MBE method, wherein the cell temperature of an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced is kept constant, and A method for controlling a carrier concentration by impurity doping, comprising controlling a current.
りテルル化カドミウム又は水銀カドミウムテルルのキャ
リア濃度を制御する方法であって、 金属砒素又は砒化カドミウムを導入したイオン化セルの
セル温度を一定とし、加速電圧を制御することを特徴と
する不純物ドーピングによるキャリア濃度制御方法。3. A method for controlling the carrier concentration of cadmium telluride or cadmium mercury tellurium by impurity doping using an MBE method, wherein the cell temperature of an ionization cell into which metal arsenic or cadmium arsenide is introduced is kept constant, and an accelerating voltage is set. And controlling the carrier concentration by impurity doping.
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| JP34233791A JP2795016B2 (en) | 1991-11-30 | 1991-11-30 | Impurity doping method and carrier concentration control method by impurity doping |
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| JPH05148097A JPH05148097A (en) | 1993-06-15 |
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1991
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，２０（２），１９８２，Ｐ．１３７−１４２ |
| 飯田進也・中村正克編 「半導体製造装置実用便覧」 （昭５９−１２−２５） サイエンスフォーラム （第６章第１節「２．５分子線源」の項参照） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05148097A (en) | 1993-06-15 |
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