JP3461793B2 - Crystal structure analysis method - Google Patents

Crystal structure analysis method

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JP3461793B2
JP3461793B2 JP2000197638A JP2000197638A JP3461793B2 JP 3461793 B2 JP3461793 B2 JP 3461793B2 JP 2000197638 A JP2000197638 A JP 2000197638A JP 2000197638 A JP2000197638 A JP 2000197638A JP 3461793 B2 JP3461793 B2 JP 3461793B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体薄膜や多重量子
井戸構造のX線回折を用いた結晶の構造解析方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of analyzing a crystal structure of a semiconductor thin film or a multiple quantum well structure using X-ray diffraction.

【0002】[0002]

【従来の技術】2結晶X線回折を用いたエピ層の構造評
価において、ブロードなピークがしばしば観測される。
このような場合何故ブロードニングを起こしているの
か、その原因を明らかにすることは重要な評価上の検討
課題となる。従来の2結晶X線回折評価技術ではこのよ
うな問題に対して明確な回答を得る有効な手段はほとん
どなく、成長条件などを変化させた他の実験結果などか
らの類推として漠然とした議論がなされていた。
2. Description of the Related Art Broad peaks are often observed in the structure evaluation of epilayers using double crystal X-ray diffraction.
In such a case, it is an important subject for evaluation to clarify why broadening occurs and its cause. The conventional two-crystal X-ray diffraction evaluation technique has few effective means for obtaining a clear answer to such a problem, and a vague discussion is made as an analogy with other experimental results by changing the growth conditions. Was there.

【0003】一方近年、逆格子マッピング評価技術が開
発され、逆格子空間での拡がりの方向を測定することに
より、モザイク結晶によるピーク拡がりと組成の分布に
よるピーク拡がりを区別することが可能となった。
On the other hand, in recent years, a reciprocal lattice mapping evaluation technique has been developed, and by measuring the direction of the spread in the reciprocal lattice space, it has become possible to distinguish between the peak spread due to the mosaic crystal and the peak spread due to the composition distribution. .

【0004】しかるに逆格子マッピング評価は測定に時
間がかかる点、微弱なピークに対して評価がしにくい
点、さらに逆格子空間を疎らにスキャンするためピーク
形状に対するより詳細な解析検討が行いにくい点、など
の問題がある。これらの問題点を解決するために2結晶
X線回折により得られるピーク拡がり形状を直接解析す
ることにより、ブロードニング要因を明らかにできる解
析法が望まれていた。
However, the reciprocal lattice mapping evaluation takes a long time to measure, it is difficult to evaluate a weak peak, and it is difficult to perform a more detailed analysis and study on the peak shape because the reciprocal lattice space is sparsely scanned. There are problems such as. In order to solve these problems, an analysis method capable of clarifying the broadening factor by directly analyzing the peak broadening shape obtained by double crystal X-ray diffraction has been desired.

【0005】最近、筆者らはこのような解析法の一例と
して、指数(hkl)依存性を考察することにより、モ
ザイク結晶によるピーク拡がりか否かを簡便に判定でき
る方法を提案報告した。(K.Nakashima a
nd H.Sugiura,J.Appl.Cryst
allogr.,30,1002−1007(199
7))しかるにこの方法は適用範囲がモザイク結晶によ
るピーク拡がりの場合に限られ、他の要因によるピーク
拡がりの場合の解析には適用できない点が問題となる。
Recently, the authors have proposed and reported, as an example of such an analysis method, a method for easily determining whether or not a peak is broadened by a mosaic crystal by considering the index (hkl) dependence. (K. Nakashima a
nd H. Sugiura, J .; Appl. Cryst
allgr. , 30, 1002-1007 (199
7)) However, the problem is that this method is applicable only to the case where the peak spread is due to the mosaic crystal and cannot be applied to the analysis when the peak spread is due to other factors.

【0006】また、他の要因の場合に対するこのような
解析法もこれまでほとんど報告例はなかった。特に、重
要なブロードニング要因である組成の分布によるピーク
拡がりについては、2結晶X線回折により得られるピー
ク拡がり形状を直接簡便に解析する方法はこれまで知ら
れていなかった。特に歪を含むエピ層における組成分布
の場合は組成の分布以外に格子緩和の効果も考えられる
ため、解析は著しく困難であった。
Also, there have been almost no reports of such analysis methods for other factors. In particular, regarding the peak broadening due to the distribution of the composition, which is an important broadening factor, a method of directly and simply analyzing the peak broadening shape obtained by 2-crystal X-ray diffraction has not been known so far. Especially in the case of the composition distribution in the epitaxial layer containing strain, the effect of lattice relaxation may be considered in addition to the composition distribution, so the analysis was extremely difficult.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】X線回折により結晶構
造評価を行う際、測定されるピークの拡がり形状が結晶
中の組成が不均一に分布していることを反映して決まっ
ているか否かを簡便に判定できる結晶の構造解析方法を
提供する。
When the crystal structure is evaluated by X-ray diffraction, whether or not the broadening shape of the measured peak is determined by reflecting the uneven distribution of the composition in the crystal. Provided is a crystal structure analysis method capable of easily determining a crystal structure.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のX線回折による
結晶の構造解析方法は、 (1)測定工程 相異なる指数を有する2つ以上の(hkl)反射のプロ
ファイルをΧ線入射角(θ)に対して対称反射配置で測
定する工程と、該各(hkl)プロファイルの中で基準
となるΧ線入射角(θref)の点を1つ選び、該プロフ
ァイルの横軸である該X線入射角を、新たな横軸として
該基準点からのΧ線入射角の差分Δθ(hkl):=θ−θ
refに変換する工程。
The structure analysis method of a crystal by X-ray diffraction according to the present invention is as follows: (1) Measurement steps Two or more (hkl) reflection profiles having different indices are taken from the Χ ray incident angle (θ). ) With a symmetrical reflection arrangement, and one point of the reference Χ ray incident angle (θ ref ) in each (hkl) profile is selected, and the X-ray which is the horizontal axis of the profile is selected. With the incident angle as a new horizontal axis, the difference in the incident angle of the X-ray from the reference point Δθ (hkl) : = θ−θ
The process of converting to ref .

【0009】(2)プロファイル変換工程 該回折角の差分をもとに、基準点に対応する格子定数a
0の3乗、X線の波長λの逆2乗、前記反射指数hの逆
2乗、該基準点に対応する(hkl)反射のブラッグ
(Bragg)角度θB,(hkl)の2倍の正弦、および定
数(−2)を該回折角の差分Δθ(hkl)に乗じることに
より得られる格子定数の次元をもつ差分ΔA(hkl)を計
算し、該各(hkl)プロファイルの横軸を該回折角の
差分Δθ(hk l)から該差分ΔA(hkl)に変換することによ
り、横軸を再規格化した各(hkl)プロファイルを新
たに描く工程。すなわち、
(2) Profile conversion step Based on the difference in the diffraction angles, the lattice constant a corresponding to the reference point
0 cube, inverse square of X-ray wavelength λ, inverse square of the reflection index h, and twice the Bragg angle θ B, (hkl) of (hkl) reflection corresponding to the reference point. The difference ΔA (hkl) having the dimension of the lattice constant obtained by multiplying the sine and the constant (−2) by the difference Δθ (hkl) of the diffraction angles is calculated, and the horizontal axis of each (hkl) profile is calculated as by converting the difference Δθ of the diffraction angle (hk l) to said difference ΔA (hkl), the step to draw the re normalized horizontal axis (hkl) profile new. That is,

【0010】[0010]

【式1】 [Formula 1]

【0011】を算出し(式1)、横軸を再規格化した各
(hkl)プロファイルを新たに描く。 (3)解析、判定工程 得られた指数(hkl)の異なる一連の該再規格化した
(hkl)プロファイル中に観測される拡がったピーク
を解析の対象とし、該拡がった解析対象ピークの拡がり
形状を特徴づける複数の点の該差分ΔA(hkl)の値を各
(hkl)プロファイルごとにそれぞれ取り出す工程
と、該特徴点の各ΔA(hkl)値を、指数(hkl)から
計算される量(k2+l2)/h2に対してプロットした
グラフを作製する工程と、該グラフにおいて各特徴点ご
との一連のプロット点がそれぞれある直線に乗っている
か否かを判定することにより、解析対象の拡がったピー
クのピーク拡がり形状が組成の分布により生じたピーク
拡がり形状であるか否かを判定する工程、からなること
を特徴とする。
[Equation 1] is calculated, and each (hkl) profile in which the horizontal axis is renormalized is newly drawn. (3) Analysis / judgment step The spread peaks observed in a series of the renormalized (hkl) profiles having different indices (hkl) obtained are the targets of analysis, and the spread shape of the spread analyzed peaks. And extracting the values of the difference ΔA (hkl) of a plurality of points for each (hkl) profile, and the amount of each ΔA (hkl) of the feature point calculated from the index (hkl) ( k 2 + l 2 ) / h 2 and the step of producing a graph, and determining whether or not a series of plot points for each feature point are on a certain straight line in the graph The step of determining whether or not the peak broadening shape of the broadened peak is the peak broadening shape caused by the distribution of the composition.

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、前記ΔAという格子定数の
次元をもつ差分量を構成する工程を用いて、測定された
ピーク拡がりの形状を規格化しなおし、かつ拡がり形状
の特徴点を取り出し、その指数依存性を新プロット法に
よりグラフ的に解析することにより、ピーク拡がりの形
状の成因を検討する。
In the present invention, the measured peak spread shape is re-normalized by using the step of forming the difference amount having the dimension of the lattice constant of ΔA, and the characteristic points of the spread shape are extracted and their index is calculated. By analyzing the dependence graphically by the new plotting method, the origin of the shape of the peak spread is examined.

【0013】これらの新たに考案された工程により、従
来は解析できなかった「該ピーク拡がり形状が組成の分
布に起因して生じたものであるか否か」という問題に対
して、簡便かつ明確に回答を与えることが可能となっ
た。特に本方法の顕著な作用として、格子緩和を含む一
般の場合での判定が可能である点が挙げられる。
By these newly devised steps, it is simple and clear to solve the problem "whether the peak broadening shape is caused by the distribution of the composition" which cannot be analyzed by the conventional method. It became possible to give an answer to. In particular, the remarkable effect of this method is that it can be determined in the general case including lattice relaxation.

【0014】[0014]

【実施例】まず、本発明の原理と具体的手順について簡
単に説明し、その後具体的実施例を提示する。これらの
工程の主な流れを模式的に図1に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle and concrete procedure of the present invention will be briefly explained, and then concrete examples will be presented. The main flow of these steps is schematically shown in FIG.

【0015】解析対象となる試料に対して、反射指数
(hkl)を変えて複数のX線回折測定する。(hk
l)反射はX線入射方向を固定したまま測定試料を傾け
て(hkl)面が鉛直面になるような配置(対称反射配
置)で測定する。(cf.K.Nakashima,
J.Appl.Phys.,72.1189(199
2))これにより横軸をX線入射角度、縦軸をX線回折
強度とする一連の(hkl)X線回折プロファイルが得
られる。
A plurality of X-ray diffraction measurements are performed on the sample to be analyzed by changing the reflection index (hkl). (Hk
l) Reflection is measured by arranging the measurement sample while keeping the X-ray incident direction fixed (hkl) and arranging it so that the surface becomes a vertical plane (symmetrical reflection arrangement). (Cf. K. Nakashima,
J. Appl. Phys. , 72.1189 (199
2)) This gives a series of (hkl) X-ray diffraction profiles with the X-ray incident angle on the horizontal axis and the X-ray diffraction intensity on the vertical axis.

【0016】次に得られた回折プロファイル中から1つ
基準点(通常、基板ピーク位置)を決める。このときΔ
θ:=θ−θref(ここにθは任意の点でのX線入射角
度、θrefは基準点でのX線入射角度)により、上記回
折プロファイルの横軸を基準点からのX線入射角度の差
分Δθに変換した形とする(図1左図)。従来は、この
Δθを横軸として使用している。
Next, one reference point (usually the substrate peak position) is determined from the obtained diffraction profile. At this time Δ
θ: = θ−θ ref (where θ is the X-ray incident angle at an arbitrary point, θ ref is the X-ray incident angle at the reference point), and the horizontal axis of the diffraction profile is the X-ray incident from the reference point. It is assumed that the angle difference is converted to Δθ (left in FIG. 1). Conventionally, this Δθ is used as the horizontal axis.

【0017】これに対し本発明ではこの従来の差分量Δ
θのかわりに次式によって導入される差分量ΔA(hkl)
を用いて解析する。(hkl)反射プロファイルの場
合、差分量ΔA(hkl)は従来の差分量Δθ(hkl)から
On the other hand, in the present invention, this conventional difference amount Δ
Difference amount ΔA (hkl) introduced by the following formula instead of θ
Analyze using. In the case of (hkl) reflection profile, the difference amount ΔA (hkl) is calculated from the conventional difference amount Δθ (hkl).

【0018】[0018]

【式2】 [Formula 2]

【0019】により定義される。ここにλはX線の波
長、hは反射指数(hkl)中のhである。また、a0
は基準点(基板)に対応する格子定数、θB,(hkl)はそ
の(すなわち格子定数a0の基準層の)(hkl)反射
の場合のブラッグ角度である。この差分量は格子定数の
次元を持ち、基準格子定数a0からの格子定数の差分を
表す量になっている点が重要である(図1中央図)。
Is defined by Here, λ is the wavelength of the X-ray, and h is h in the reflection index (hkl). Also, a 0
Is the lattice constant corresponding to the reference point (substrate), and θ B, (hkl) is the Bragg angle in the case of (hkl) reflection (that is, of the reference layer having the lattice constant a 0 ). It is important that this difference amount has a dimension of the lattice constant and is an amount representing the difference of the lattice constant from the reference lattice constant a 0 (FIG. 1, central diagram).

【0020】今、組成に分布があることに起因してX線
ピークかピーク拡がりをもつ場合を想定する。この場
合、組成に分布があることから、異なる組成層は異なる
格子定数をもち、その結果格子定数に分布があらわれ
る。この格子定数の分布がX線ピークのピーク拡がりを
引き起こしている。この際基板との格子整合を仮定しな
い一般の場合は特に解析が困難になる。すなわち、基板
との格子整合が保たれている場合は組成の分布をΔa
のみの分布と考えて良いのに対し、一般の場合は、Δa
およびΔa//という2つの分布を考えることが必要に
なるためである(ここでΔaは基板に垂直な方向の格
子定数、Δa//は基板に平行な方向の格子定数)。
Now, it is assumed that there is an X-ray peak or a peak spread due to the composition distribution. In this case, since the composition has a distribution, different composition layers have different lattice constants, and as a result, a distribution appears in the lattice constants. This distribution of lattice constants causes the peak broadening of X-ray peaks. In this case, the analysis becomes difficult especially in the general case where the lattice matching with the substrate is not assumed. That is, when the lattice matching with the substrate is maintained, the composition distribution is Δa
However, in the general case, Δa
This is because it is necessary to consider two distributions, and Δa // (where Δa is the lattice constant in the direction perpendicular to the substrate and Δa // is the lattice constant in the direction parallel to the substrate).

【0021】しかるに、この2つの分布の解析に上記差
分量ΔA(hkl)は有効に働く。すなわちΔA(hkl)は次の
関係が成立する。
However, the difference amount ΔA (hkl) works effectively for the analysis of these two distributions. That is, the following relation holds for ΔA (hkl) .

【0022】[0022]

【式3】 [Formula 3]

【0023】したがって、ΔA(hkl)に横軸を変換して
見た場合のX線ピークの拡がり形状を(k2+l2)/h
2の関数として解析すれば、ΔaおよびΔa//という
2つの分布に関する情報が得られる。これを簡便に行う
ために、本方法ではピークの拡がり形状に見られる特徴
的な位置を数点選びだし、これら選んだ数個の特徴点
(図1においては、A点およびB点)がそれぞれ上記式
2の指数依存性を示すか否かを調べる。そのため特徴点
の位置ΔA(hkl)を(k2+l2)/h2に対してプロット
したグラフを描き、各特徴点に対応するプロット点がそ
れぞれ上記式2に対応するある直線上に乗るか否かを調
べる(図1右図)。
Therefore, the spread shape of the X-ray peak when the horizontal axis is converted to ΔA (hkl) is (k 2 + l 2 ) / h
By analyzing as a second function, information about .DELTA.a and .DELTA.a // 2 two distributions that are obtained. In order to do this simply, in this method, several characteristic positions found in the peak spread shape are selected, and these selected several characteristic points (point A and point B in FIG. 1) are respectively selected. It is investigated whether or not the exponential dependence of the above equation 2 is exhibited. Therefore, draw a graph in which the position ΔA (hkl) of the feature point is plotted against (k 2 + l 2 ) / h 2 and see if the plot points corresponding to each feature point lie on a straight line corresponding to equation 2 above. Check whether or not it is (right in FIG. 1).

【0024】これらがすべてある直線上に乗ることを実
験的に確認することにより、解析対象ピークの拡がり形
状が組成に分布があることに起因して生じたものである
ことを簡便に判定できる。この際、格子緩和した状態を
含むような、基板との格子整合を仮定しない一般の場合
であっても適用可能である点が本解析法の著しい特徴で
ある。
By experimentally confirming that all of them are on a certain straight line, it can be easily determined that the spread shape of the peak to be analyzed is caused by the distribution of the composition. In this case, a remarkable feature of this analysis method is that it can be applied even in general cases in which lattice matching with the substrate is not assumed, including a state in which the lattice is relaxed.

【0025】図1に解析手順の流れを示す。まず指数
(hkl)を変えて複数のX線回折測定を行う。次に測
定した各(hkl)プロファイルの横軸をΔθ(hkl)
らΔA( hkl)に変換することにより、横軸のスケールを
規格化しなおした新しいプロファイルを描く。得られた
各プロファイル中の解析対象となる拡がったピークに対
し、そのピーク拡がり形状を特徴づけるような点(特徴
点)を複数選ぶ。図1ではA,Bで示した2点をピーク
拡がり形状の特徴点として選ぶ場合を想定して描いてあ
る。選んだ特徴点の位置ΔA(hkl)値を各(hkl)プ
ロファイルごとに解析データとして収集し、これらを指
数(hkl)から決まる値(k2+l2)/h 2の関数と
してプロットしたグラフを作製する。
FIG. 1 shows the flow of the analysis procedure. First the index
A plurality of X-ray diffraction measurements are performed by changing (hkl). Next measurement
The horizontal axis of each defined (hkl) profile is Δθ(hkl)Or
From ΔA( hkl)By converting to
Draw a new standardized profile. Got
It corresponds to the expanded peak in each profile that is the subject of analysis.
However, a point that characterizes the peak broadening shape (feature
Select multiple points. In Figure 1, the two peaks indicated by A and B are peaks.
Draw it assuming that it will be selected as the feature point of the spread shape.
It Position of selected feature point ΔA(hkl)The value for each (hkl)
Each file is collected as analysis data and these are specified.
Value (k) determined from the number (hkl)2+12) / H 2Function of
Then, the plotted graph is prepared.

【0026】得られたグラフにおいて各特徴点に対応す
る一連のプロット点が全てある直線上に乗ることを確認
することにより、解析対象の拡がったピークが組成の分
布に起因して生じたものであることが結論できる。また
ある直線上に乗らないならば解析対象のピーク拡がりは
組成の分布以外の別の原因に起因して起こっていること
が結論できる。
In the obtained graph, it was confirmed that a series of plot points corresponding to the respective characteristic points were all on a certain straight line, so that the broadened peak of the analysis object was generated due to the distribution of the composition. I can conclude that there is. Moreover, if it does not ride on a certain straight line, it can be concluded that the peak spread of the analysis target is caused by another cause other than the composition distribution.

【0027】本発明の具体的実施例を示す。まず第1の
実施例として基板に格子整合した条件の下での組成分布
により生じたピーク拡がりの解析例を示す。用いた試料
はInP基板上に組成xの異なるIn1-xGaxAs層
(厚さ1000Å)を5層積層成長した構造を有する。
組成xはx=0.41,0.42,0.43,0.4
4,0.45とした。この5層積層構造を人為的に作製
した組成の分布をもつ構造とみなして、本発明の実験的
確認に用いた。
Specific examples of the present invention will be described below. First, as a first embodiment, an analysis example of the peak broadening caused by the composition distribution under the condition of lattice matching with the substrate will be shown. The sample used has a structure in which five In 1-x Ga x As layers (thickness 1000 Å) having different compositions x are laminated and grown on an InP substrate.
The composition x is x = 0.41,0.42,0.43,0.4
It was set to 4, 0.45. This five-layer laminated structure was regarded as a structure having an artificially produced composition distribution, and was used for the experimental confirmation of the present invention.

【0028】図2に同試料に対して、指数(hkl)を
複数変えて測定し、横軸をΔθに変換したX線回折プロ
ファイルを示す。基板ピークの他にピーク形状が台形上
に拡がったIn1-xGaxAs多層構造からの多層ピーク
が観測されている。図2のプロファイルではこの台形状
のピーク拡がり形状は、指数(hkl)を変えたときバ
ラバラに変化しており、統一性は見られない。この台形
状の多層ピークに対して本発明の解析手法を適用する。
FIG. 2 shows an X-ray diffraction profile obtained by measuring the same sample with a plurality of indices (hkl) changed and converting the horizontal axis into Δθ. In addition to the substrate peak, a multilayer peak from the In 1-x Ga x As multilayer structure in which the peak shape spreads on a trapezoid is observed. In the profile of FIG. 2, the trapezoidal peak broadening shape changes disparately when the index (hkl) is changed, and no uniformity is seen. The analysis method of the present invention is applied to this trapezoidal multilayer peak.

【0029】図3に図2の台形上に拡がったピークに対
して本発明を適用した結果を示す。すなわち、図3は横
軸を差分ΔAに変換することにより、再規格化した各
(hkl)プロファイルを集めて並べた結果である。各
ピークの台形上の拡がり形状はその位置、および台形の
拡がり幅ともに指数(hkl)を変えてもよく一致して
いることがわかる。
FIG. 3 shows the results of applying the present invention to the peaks spread on the trapezoid of FIG. That is, FIG. 3 shows the result of collecting and arranging each renormalized (hkl) profile by converting the horizontal axis into the difference ΔA. It can be seen that the trapezoidal spread shape of each peak is in good agreement with the position and the spread width of the trapezoid even if the index (hkl) is changed.

【0030】すなわち、この場合は特徴点をどこにとっ
ても、得られるΔA(hkl)値データは、(k2+l2)/
2に依存しない一定の値をとることがわかる。したが
って、プロットを行わずとも、図3のみで台形上の拡が
り形状は組成の分布に起因したものであることが簡便に
結論できる。
That is, in this case, the obtained ΔA (hkl) value data is (k 2 + l 2 ) /
It can be seen that it takes a constant value that does not depend on h 2 . Therefore, even without plotting, it can be simply concluded that the spread shape on the trapezoid is due to the distribution of the composition only in FIG.

【0031】次に、第2の実施例として、基板に対して
格子緩和を含む一般の条件の下での組成分布により生じ
たピーク拡がりの解析例を示す。試料はInP基板上に
選択成長により作製したInGaAsP層を用いた。選
択成長部分以外のエピ層部分はエッチングにより除去し
て測定は行った。この試料は選択成長に起因した複雑な
組成分布を有する。
Next, as a second embodiment, an analysis example of the peak broadening caused by the composition distribution under general conditions including lattice relaxation with respect to the substrate will be shown. As the sample, an InGaAsP layer produced by selective growth on an InP substrate was used. The epilayer portion other than the selectively grown portion was removed by etching and the measurement was performed. This sample has a complicated composition distribution due to selective growth.

【0032】図4に同試料に対して、指数(hkl)を
複数変えて測定し、かつ横軸をΔθ (hkl)からΔA(hkl)
に変換して表したX線回折プロファイルを示す。図4中
にも台形状に拡がったピークが見られるが、図3の場合
と異なり、図4では指数(hkl)を変えるとその位
置、および台形状の拡がり幅ともに変化していく。
FIG. 4 shows the index (hkl) for the same sample.
Multiple measurements are changed, and the horizontal axis is Δθ. (hkl)To ΔA(hkl)
2 shows an X-ray diffraction profile converted into. In Fig. 4
There is also a trapezoidal peak, but in the case of Fig. 3
Unlike Fig. 4, when the index (hkl) is changed,
Both the placement and the spread width of the trapezoid change.

【0033】これは同試料が格子緩和を含むことを示し
ており、一般の場合の解析が必要になる。拡がり形状の
特徴点として台形状のピークの上端と下端を、図4中の
矢印で示すような位置にそれぞれ取り、それらのΔA
(hkl)値データを集めて、(k2+l2)/h2に対してプ
ロットした結果を図5に示す。上端、下端いずれのプロ
ット点も図5に示すような直線に乗っていることが判
る。したがって、図4中の台形状に拡がったピークは組
成の分布に起因して生じたものであることが簡便に結論
できる。したがってこの実施例により本発明が非常に有
効に機能していることが確認できた。
This indicates that the same sample contains lattice relaxation, and analysis in the general case is required. As the characteristic points of the spread shape, the upper and lower ends of the trapezoidal peak are taken at the positions indicated by the arrows in FIG. 4, and their ΔA
The results of collecting (hkl) value data and plotting them against (k 2 + l 2 ) / h 2 are shown in FIG. It can be seen that the plot points at both the upper end and the lower end are on a straight line as shown in FIG. Therefore, it can be easily concluded that the trapezoidal peak in FIG. 4 is caused by the distribution of the composition. Therefore, it was confirmed from this example that the present invention functions very effectively.

【0034】[0034]

【発明の効果】X線回折により結晶構造評価を行う際、
測定されるピークの拡がり形状の支配要因を簡便に判定
することは重要であるが、そのための1つの検討課題で
ある「ピーク拡がり形状が組成の分布に起因して生じた
ものであるか否か」という問題に対しては、従来は解析
できなかった。
When the crystal structure is evaluated by X-ray diffraction,
It is important to easily determine the controlling factors of the peak spread shape to be measured, but one of the issues for this is "whether the peak spread shape is caused by the composition distribution or not. In the past, we could not analyze this problem.

【0035】しかるに本発明の結果、グラフを用いた決
定論的(つまり予備的情報が不要であり、かつ試行錯誤
的工程を含まない)解析を行うことにより、この問題に
対して簡便かつ明確に回答を与えることが可能となっ
た。特に本発明は顕著な効果として、格子緩和した状態
を含むような、基板との格子整合を仮定しない一般の場
合であっても適用可能である点が挙げられる。
However, as a result of the present invention, a deterministic (that is, preliminary information is not required and trial-and-error process is not included) analysis using a graph is performed to easily and clearly solve this problem. It became possible to give an answer. In particular, the present invention has a remarkable effect that it can be applied even in the general case where the lattice matching with the substrate is not assumed, including the state in which the lattice is relaxed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の評価解析の手順を模式的に示すフロー
チャート。
FIG. 1 is a flowchart schematically showing a procedure of evaluation analysis of the present invention.

【図2】InGaAs多層構造試料に対する指数(hk
l)を変えて測定した複数のX線回折プロファイル。
FIG. 2 is an index (hk) for an InGaAs multilayer structure sample.
A plurality of X-ray diffraction profiles measured by changing l).

【図3】図2の台形上に拡がったピークに対して本発明
の解析法を適用した実施例。横軸を差分ΔAに変換した
各(hkl)プロファイルを集めて並べた結果。
FIG. 3 is an example in which the analysis method of the present invention is applied to a peak spread on the trapezoid of FIG. The result of collecting and arranging each (hkl) profile in which the horizontal axis is converted to the difference ΔA.

【図4】選択成長試料に対して、指数(hkl)を複数
変えて測定し、かつ横軸を差分Δθから差分ΔAに変換
して表示したX線回折プロファイル。ピーク拡がり形状
を特徴づける特徴点として矢印で示す上端点と下端点を
とり、図5の解析に用いる。
FIG. 4 is an X-ray diffraction profile obtained by measuring a selected growth sample by changing a plurality of indices (hkl) and converting the horizontal axis from the difference Δθ to the difference ΔA. As the characteristic points that characterize the peak spread shape, the upper end point and the lower end point indicated by arrows are taken and used for the analysis of FIG.

【図5】選択成長試料に対して本発明の解析法を適用し
た実施例。図4中の上端点と下端点に対応するΔA
(hkl)値データを集めて、(k2+l2)/h2に対してプ
ロットした図。
FIG. 5 is an example in which the analysis method of the present invention is applied to a selective growth sample. ΔA corresponding to the upper and lower points in FIG.
(hkl) value data collected and plotted against the (k 2 + l 2) / h 2 Fig.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−88775(JP,A) 特開 平11−183408(JP,A) 特開 平10−213554(JP,A) 特開2001−228103(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 23/00 - 23/227 H01L 21/66 JICSTファイル(JOIS)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP 2000-88775 (JP, A) JP 11-183408 (JP, A) JP 10-213554 (JP, A) JP 2001-228103 ( (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 23/00-23/227 H01L 21/66 JISC file (JOIS)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 相異なる指数を有する2つ以上の(hk
l)反射のプロファイルをΧ線入射角(θ)に対して対
称反射配置で測定する工程と、 該各(hkl)プロファイルの中で基準となるΧ線入射
角(θref)の点を1つ選び、該プロファイルの横軸で
ある該X線入射角を、新たな横軸として該基準点からの
Χ線入射角の差分Δθ(hkl):=θ−θrefに変換する工
程と、 該Χ線入射角の差分をもとに、基準点に対応する格子定
数a0の3乗、X線の波長λの逆2乗、前記反射指数h
の逆2乗、該基準点に対応する(hkl)反射のブラッ
グ(Bragg)角度θB,(hkl)の2倍の正弦、および
定数(−2)を該X線入射角の差分Δθ(hkl)に乗じる
ことにより得られる格子定数の次元をもつ新たな差分 【式】 を計算し、該各(hkl)プロファイルの横軸を該X線
入射角の差分Δθ(hkl )から該新差分ΔA(hkl)に変換す
ることにより、横軸を再規格化した各(hkl)プロフ
ァイルを新たに描く工程と、 得られた指数(hkl)の異なる一連の該再規格化した
(hkl)プロファイル中に観測される拡がったピーク
を解析の対象とし、該拡がった解析対象ピークの拡がり
形状を特徴づける複数の点(特徴点)の該差分ΔA
(hkl)の値を各(hkl)プロファイルごとにそれぞれ
取り出す工程と、 該特徴点の各ΔA(hkl)値を、指数(hkl)から計算
される量(k2+l2)/h2に対してプロットしたグラ
フを作製する工程と、 該グラフにおいて各特徴点ごとの一連のプロット点がそ
れぞれある直線に乗っているか否かを判定することによ
り、解析対象の拡がったピークのピーク拡がり形状が組
成の分布により生じたピーク拡がり形状であるか否かを
判定する工程からなることを特徴とするX線回折を用い
た結晶の構造解析法。
1. Two or more (hk having different indices)
l) a step of measuring the reflection profile with a symmetrical reflection arrangement with respect to the α-ray incident angle (θ), and one point of the reference α-ray incident angle (θ ref ) in each (hkl) profile. A step of selecting and converting the X-ray incident angle, which is the horizontal axis of the profile, into a difference Δθ (hkl) : = θ−θ ref of the X-ray incident angle from the reference point as a new horizontal axis; Based on the difference in the line incident angle, the cube of the lattice constant a 0 corresponding to the reference point, the inverse square of the wavelength λ of the X-ray, the reflection index h
Squared, the sine of twice the Bragg angle θ B, (hkl) of the (hkl) reflection corresponding to the reference point, and a constant (−2) to the difference Δθ (hkl in the X-ray incident angle . ) New difference with the dimension of the lattice constant obtained by multiplying Is calculated, and the horizontal axis of each (hkl) profile is converted from the difference Δθ (hkl ) of the X-ray incident angle to the new difference ΔA (hkl) to renormalize the horizontal axis (hkl). A step of newly drawing a profile, and the broadened peaks observed in a series of the renormalized (hkl) profiles obtained with different obtained indexes (hkl) are the targets of analysis, and the broadening of the broadened peaks to be analyzed. The difference ΔA between a plurality of points (feature points) that characterize the shape
The step of extracting the value of (hkl) for each (hkl) profile, and each ΔA (hkl) value of the feature point with respect to the quantity (k 2 + l 2 ) / h 2 calculated from the index (hkl) The process of preparing the plotted graph and determining whether or not the series of plotted points for each feature point on the graph are on a straight line, respectively, the peak broadening shape of the broadened peak to be analyzed is the composition. A method for analyzing a crystal structure using X-ray diffraction, which comprises a step of determining whether or not the shape is a peak broadening shape caused by the distribution.
【請求項2】 上記拡がったピークの拡がり形状を特徴
づける点として、ピーク拡がり形状の上端、下端、中心
を選択することを特徴とする請求項1に記載の結晶の構
造解析方法。
2. The crystal structure analyzing method according to claim 1, wherein an upper end, a lower end, and a center of the peak spread shape are selected as the points that characterize the spread shape of the spread peak.
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