JP3003508B2 - ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度簡易測定法 - Google Patents
ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度簡易測定法Info
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- JP3003508B2 JP3003508B2 JP6156549A JP15654994A JP3003508B2 JP 3003508 B2 JP3003508 B2 JP 3003508B2 JP 6156549 A JP6156549 A JP 6156549A JP 15654994 A JP15654994 A JP 15654994A JP 3003508 B2 JP3003508 B2 JP 3003508B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧａＰ単結晶中に含ま
れるＳｉの濃度を簡易に測定する方法に関し、特に、常
温におけるフォトルミネセンス法よるＳｉ濃度の簡易微
量分析法に関するものである。
れるＳｉの濃度を簡易に測定する方法に関し、特に、常
温におけるフォトルミネセンス法よるＳｉ濃度の簡易微
量分析法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体材料レベルの微量不純物分
析法として、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）や、フ
ォトルミネセンス法が知られている。
析法として、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）や、フ
ォトルミネセンス法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＳＩＭＳは破
壊検査であるうえに、試料表面近傍の分析用に限定さ
れ、また大気に曝された固体表面には、厚さが数十Åの
吸着層や酸化膜が形成されるため、分析値が試料内部の
測定値から大きくずれる危険性があった。
壊検査であるうえに、試料表面近傍の分析用に限定さ
れ、また大気に曝された固体表面には、厚さが数十Åの
吸着層や酸化膜が形成されるため、分析値が試料内部の
測定値から大きくずれる危険性があった。
【０００４】これに対して、フォトルミネセンス法は、
ＳＩＭＳにおける上記欠点はない。しかしながら、従来
技術によるフォトルミネセンス法では、スペクトルの微
細構造を明瞭に観測するために、測定対象の結晶を極低
温（液体窒素温度７７Ｋ、または液体ヘリウム温度４
Ｋ）に冷却することにより、結晶中の電子の熱振動を抑
制することが行われ、理論上、常温でのフォトルミネセ
ンス法の活用は許されるものではないとされ、半導体材
料の不純物微量分析においては、殆ど顧みられていなか
った。
ＳＩＭＳにおける上記欠点はない。しかしながら、従来
技術によるフォトルミネセンス法では、スペクトルの微
細構造を明瞭に観測するために、測定対象の結晶を極低
温（液体窒素温度７７Ｋ、または液体ヘリウム温度４
Ｋ）に冷却することにより、結晶中の電子の熱振動を抑
制することが行われ、理論上、常温でのフォトルミネセ
ンス法の活用は許されるものではないとされ、半導体材
料の不純物微量分析においては、殆ど顧みられていなか
った。
【０００５】ところで、ＧａＰ単結晶中には、ドーパン
トとしてＳｉを規定量添加する必要があり、このため従
来より、半導体材料レベルの微量不純物分析法として、
特に、エピタキシャル成長層中のＳｉ濃度を簡易に測定
評価する方法が望まれていた。
トとしてＳｉを規定量添加する必要があり、このため従
来より、半導体材料レベルの微量不純物分析法として、
特に、エピタキシャル成長層中のＳｉ濃度を簡易に測定
評価する方法が望まれていた。
【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、常温におけるフォトルミネセンス法に
より、ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度を簡易に測定すること
ができる分析方法を提供することにある。
で、その目的は、常温におけるフォトルミネセンス法に
より、ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度を簡易に測定すること
ができる分析方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のＧａＰ
単結晶中のＳｉ濃度簡易測定法は、常温においてＧａＰ
単結晶にレーザー光を照射し、該ＧａＰ単結晶から放射
されるルミネセンス光のスペクトルにおいて、発光波長
６３００Å近傍の発光強度と、発光波長５５４０Å近傍
の発光強度の強度比すなわち、６３００Å近傍の発光強
度／５５４０Å近傍の発光強度（以下、Ｏ／Ｇ比と称す
る）が、前記ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度とよい相関関係
を示すことを利用し、Ｏ／Ｇ比を測定してＧａＰ単結晶
中のＳｉ濃度を求めることを特徴とする。すなわち、あ
らかじめＯ／Ｇ比とＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度との相関
関係を明らかにしておき、試料のＳｉ濃度測定に当たっ
ては、そのＯ／Ｇ比を所定の方法で測定し、該測定値と
前記相関関係とからＳｉ濃度を求めるものである。
単結晶中のＳｉ濃度簡易測定法は、常温においてＧａＰ
単結晶にレーザー光を照射し、該ＧａＰ単結晶から放射
されるルミネセンス光のスペクトルにおいて、発光波長
６３００Å近傍の発光強度と、発光波長５５４０Å近傍
の発光強度の強度比すなわち、６３００Å近傍の発光強
度／５５４０Å近傍の発光強度（以下、Ｏ／Ｇ比と称す
る）が、前記ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度とよい相関関係
を示すことを利用し、Ｏ／Ｇ比を測定してＧａＰ単結晶
中のＳｉ濃度を求めることを特徴とする。すなわち、あ
らかじめＯ／Ｇ比とＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度との相関
関係を明らかにしておき、試料のＳｉ濃度測定に当たっ
ては、そのＯ／Ｇ比を所定の方法で測定し、該測定値と
前記相関関係とからＳｉ濃度を求めるものである。
【０００８】
【作用】従来技術においては、フォトルミネセンス法に
より、ＧａＰ単結晶中の微量Ｓｉ濃度を測定するために
は、フォトルミネセンス法の測定原理から、液体窒素温
度または液体ヘリウム温度で冷却し、電子の熱振動を抑
制することによりスペクトルの微細構造を明瞭に観測で
きるようにし、試料間誤差の影響を解決するため、フォ
トルミネセンススペクトルにおける不純物に特有の外因
性発光線の発光強度と、他の発光線の発光強度との相対
強度を用いて、当該不純物濃度を決定することが行われ
てきた。
より、ＧａＰ単結晶中の微量Ｓｉ濃度を測定するために
は、フォトルミネセンス法の測定原理から、液体窒素温
度または液体ヘリウム温度で冷却し、電子の熱振動を抑
制することによりスペクトルの微細構造を明瞭に観測で
きるようにし、試料間誤差の影響を解決するため、フォ
トルミネセンススペクトルにおける不純物に特有の外因
性発光線の発光強度と、他の発光線の発光強度との相対
強度を用いて、当該不純物濃度を決定することが行われ
てきた。
【０００９】しかしながら、発明者らはフォトルミネセ
ンス法において、ＧａＰ単結晶測定試料を常温に維持し
ながらフォトルミネセンスを測定したところ、ＧａＰ結
晶中のＳｉ濃度を、極低温における測定と同様に充分な
精度で、しかもフォトルミネセンス法の非破壊試験の特
性を維持しつつ、常温で測定し得ることを見出した。
ンス法において、ＧａＰ単結晶測定試料を常温に維持し
ながらフォトルミネセンスを測定したところ、ＧａＰ結
晶中のＳｉ濃度を、極低温における測定と同様に充分な
精度で、しかもフォトルミネセンス法の非破壊試験の特
性を維持しつつ、常温で測定し得ることを見出した。
【００１０】この常温フォトルミネセンス法による測定
は、従来の極低温のフォトルミネセンス法と異なり極低
温で行うものではないので、その測定装置は構造および
取扱いが簡単であるうえ、非破壊検査法であるので、製
造工程中の工程検査として極めて有効なＧａＰ単結晶中
のＳｉ濃度測定検査法である。
は、従来の極低温のフォトルミネセンス法と異なり極低
温で行うものではないので、その測定装置は構造および
取扱いが簡単であるうえ、非破壊検査法であるので、製
造工程中の工程検査として極めて有効なＧａＰ単結晶中
のＳｉ濃度測定検査法である。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例により、更に詳細に説
明する。 実施例 液相エピタキシャル成長法において、Ｇａ融液にＧａＰ
多結晶及び微量の高純度Ｓｉ粉末を溶解し、高純度Ｓｉ
粉末の添加量を種々に変化させ、異なったＳｉ濃度の液
相エピタキシャル成長法ＧａＰ単結晶を得て、これらの
試料について室温でフォトルミネセンス測定を行った。
測定法は通常の極低温の測定方法と比較して、光学用の
極低温クライオスタットを不要とする他は、全く同じで
ある。
明する。 実施例 液相エピタキシャル成長法において、Ｇａ融液にＧａＰ
多結晶及び微量の高純度Ｓｉ粉末を溶解し、高純度Ｓｉ
粉末の添加量を種々に変化させ、異なったＳｉ濃度の液
相エピタキシャル成長法ＧａＰ単結晶を得て、これらの
試料について室温でフォトルミネセンス測定を行った。
測定法は通常の極低温の測定方法と比較して、光学用の
極低温クライオスタットを不要とする他は、全く同じで
ある。
【００１２】分光器により分光された常温フォトルミネ
センススペクトルは光電子増倍管により検出し、その発
光強度に比例した電気信号の形で発光波長を横軸にと
り、発光強度を縦軸として、ＳｉドープＧａＰ単結晶の
常温のフォトルミネセンススペクトルを得、その一例を
図１に示す。一方、前記液相エピタキシャル成長法Ｇａ
Ｐ単結晶中のＳｉ濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩ
ＭＳ）により測定した。
センススペクトルは光電子増倍管により検出し、その発
光強度に比例した電気信号の形で発光波長を横軸にと
り、発光強度を縦軸として、ＳｉドープＧａＰ単結晶の
常温のフォトルミネセンススペクトルを得、その一例を
図１に示す。一方、前記液相エピタキシャル成長法Ｇａ
Ｐ単結晶中のＳｉ濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩ
ＭＳ）により測定した。
【００１３】図１に示すようなフォトルミネセンススペ
クトルから得られた発光波長６３００Å近傍の発光強度
（Ｏ成分）及び発光波長５５４０Å近傍の発光強度（Ｇ
成分）よりＯ成分とＧ成分との比、即ちＯ／Ｇ比を求
め、このＯ／Ｇ比と液相エピタキシャル成長法ＧａＰ単
結晶のＳＩＭＳによるＳｉ濃度測定値（ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3 ）との関係を調べた。その結果を図２に示す。
クトルから得られた発光波長６３００Å近傍の発光強度
（Ｏ成分）及び発光波長５５４０Å近傍の発光強度（Ｇ
成分）よりＯ成分とＧ成分との比、即ちＯ／Ｇ比を求
め、このＯ／Ｇ比と液相エピタキシャル成長法ＧａＰ単
結晶のＳＩＭＳによるＳｉ濃度測定値（ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3 ）との関係を調べた。その結果を図２に示す。
【００１４】図２から明らかなように、Ｏ／Ｇ比とＳｉ
濃度との間には、よい相関関係が見られる。この様に、
Ｏ／Ｇ比とＧａＰ単結晶中の微量Ｓｉ不純物濃度は、図
２に示される関係にあることが確かめられたので、この
関係に基づく測定方法は、液相エピタキシャル成長法Ｇ
ａＰ単結晶層中の微量Ｓｉ不純物濃度の測定に利用する
ことができる。
濃度との間には、よい相関関係が見られる。この様に、
Ｏ／Ｇ比とＧａＰ単結晶中の微量Ｓｉ不純物濃度は、図
２に示される関係にあることが確かめられたので、この
関係に基づく測定方法は、液相エピタキシャル成長法Ｇ
ａＰ単結晶層中の微量Ｓｉ不純物濃度の測定に利用する
ことができる。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度を、従来の極低温フ
ォトルミネセンス法と異なり、常温のフォトルミネセン
ス法で容易に定量することができる。また、本発明は、
液相エピタキシャル成長法ＧａＰ単結晶層中のＳｉ濃度
測定に有効に利用することができるものである。
よれば、ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度を、従来の極低温フ
ォトルミネセンス法と異なり、常温のフォトルミネセン
ス法で容易に定量することができる。また、本発明は、
液相エピタキシャル成長法ＧａＰ単結晶層中のＳｉ濃度
測定に有効に利用することができるものである。
【図１】Ｇａ融液にＧａＰ多結晶及びＳｉを溶解したＧ
ａ溶液を用いて、液相エピタキシャル成長法により得た
ＧａＰ単結晶の、常温におけるフォトルミネセンススペ
クトル図である。
ａ溶液を用いて、液相エピタキシャル成長法により得た
ＧａＰ単結晶の、常温におけるフォトルミネセンススペ
クトル図である。
【図２】Ｏ／Ｇ比と、液相エピタキシャル成長法ＧａＰ
単結晶層のＳＩＭＳによるＳｉ濃度測定値（ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 ）との関係を示すグラフである。
単結晶層のＳＩＭＳによるＳｉ濃度測定値（ａｔｏｍｓ
／ｃｍ3 ）との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−72648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−60550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−9345（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/62 - 21/74 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 常温においてＧａＰ単結晶にレーザー光
を照射し、該ＧａＰ単結晶から放射されるルミネセンス
光のスペクトルにおいて、発光波長６３００Å近傍の発
光強度と、発光波長５５４０Å近傍の発光強度の強度比
（６３００Å近傍の発光強度／５５４０Å近傍の発光強
度、以下、Ｏ／Ｇ比と称する。）が、前記ＧａＰ単結晶
中のＳｉ濃度とよい相関関係を示すことを利用し、前記
Ｏ／Ｇ比を測定して、ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度を求め
ることを特徴とするＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度簡易測定
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6156549A JP3003508B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度簡易測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6156549A JP3003508B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度簡易測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH085553A JPH085553A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3003508B2 true JP3003508B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=15630232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6156549A Expired - Fee Related JP3003508B2 (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | ＧａＰ単結晶中のＳｉ濃度簡易測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003508B2 (ja) |
-
1994
- 1994-06-15 JP JP6156549A patent/JP3003508B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH085553A (ja) | 1996-01-12 |
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