JPH05315271A - Method and apparatus for diffusing impurity - Google Patents

Method and apparatus for diffusing impurity

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JPH05315271A
JPH05315271A JP61291A JP61291A JPH05315271A JP H05315271 A JPH05315271 A JP H05315271A JP 61291 A JP61291 A JP 61291A JP 61291 A JP61291 A JP 61291A JP H05315271 A JPH05315271 A JP H05315271A
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JP
Japan
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sample
diffusion
electron beam
vacuum chamber
electron
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JP61291A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Tsuji
正芳 辻
Kikuo Makita
紀久夫 牧田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To accurately control a depth of a diffused layer in a real time by heating a sample in a vacuum chamber, introducing doping gas, irradiating a side face of the sample with an electron beam, and detecting a generated secondary electron signal and an electron beam induced current. CONSTITUTION:A sample 7 is held in a heating holder 11 in a vacuum chamber 1, and gas containing a diffusion source is introduced from a doping gas inlet 2. In this case, an electron beam generated from an electron gun 3 is converged to obtain an electron probe. A voltage is applied to a scanning coil 5 to scan the probe on a side face of the sample. Generated secondary electron signal and an electron beam induced current are intensity modulated, and projected on a CRT 10. Thus, a p-n junction surface due to diffusion can be controlled with high intensity in a real time.

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、電子線誘起電流法また
はフォトルミネッセンス法を用いた半導体基板層への不
純物の拡散方法および拡散装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and device for diffusing impurities into a semiconductor substrate layer using an electron beam induced current method or a photoluminescence method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体基板への不純物の拡散工程
においては、閉管式及び開管式の拡散装置が用いられて
きた。前者は、石英管に半導体基板と拡散源(例えば、
Zn拡散の時はZnAs等)を封入し、昇温することに
より、また、後者は、拡散物で構成されるガス(p拡散
の時はホスフイン等)の流れる高温の石英管内に、半導
体基板を挿入することによって、半導体層への不純物拡
散を行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a process of diffusing impurities into a semiconductor substrate, a closed tube type and an open tube type diffusing device have been used. The former is a quartz tube with a semiconductor substrate and a diffusion source (for example,
By encapsulating ZnAs or the like at the time of Zn diffusion and raising the temperature, and by the latter, the semiconductor substrate is placed in a high-temperature quartz tube through which a gas composed of a diffused substance (phosphine or the like at p diffusion) flows. By inserting, the impurities are diffused into the semiconductor layer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】デバイス製作に不純物
拡散を適用する場合、拡散層の深さの制御性が重要なポ
イントとなる。しかしながら、拡散速度は、対象の半導
体層の表面状態、結晶品質及び拡散装置の温度分布等に
大きく依存する。特に、化合物半導体の拡散においては
再現性に乏しく、拡散深さの精度も数百nm程度という
のが現状である。
When the impurity diffusion is applied to the device fabrication, the controllability of the depth of the diffusion layer is an important point. However, the diffusion rate largely depends on the surface state of the target semiconductor layer, the crystal quality, the temperature distribution of the diffusion device, and the like. In particular, in the diffusion of compound semiconductors, the reproducibility is poor, and the accuracy of the diffusion depth is about several hundreds nm at present.

【0004】本発明の目的は、上述の課題を解決し、拡
散層の深さをリアルタイムで監視し、数十nmの精度で
制御することが可能な不純物の拡散方法および拡散装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and provide an impurity diffusion method and diffusion device capable of monitoring the depth of a diffusion layer in real time and controlling it with an accuracy of several tens nm. It is in.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】第1の発明の不純物の拡
散装置は、真空チャンバーと、この真空チャンバー内に
設けられ試料を保持するためのホルダーと、この試料を
加熱するための加熱手段と、前記真空チャンバー内にド
ーピングガスを導入するためのガス導入口と、前記試料
の側面に電子線を照射するための電子銃と、電子線照射
により発生した二次電子信号および電子線誘起電流とを
検出するための手段とを含んで構成される。
The impurity diffusing apparatus of the first invention comprises a vacuum chamber, a holder provided in the vacuum chamber for holding a sample, and a heating means for heating the sample. A gas inlet for introducing a doping gas into the vacuum chamber, an electron gun for irradiating the side surface of the sample with an electron beam, and a secondary electron signal and electron beam induced current generated by the electron beam irradiation. And means for detecting.

【0006】第2の発明の不純物の拡散方法は、真空チ
ャンバー内の試料加熱ホルダーに試料を固定し、この真
空チャンバーの一端に設けたガス導入口からドーピング
ガスを導入し試料中に不純物を拡散する際に、真空チャ
ンバーに設けた電子銃から電子線を試料側面に照射し、
試料からの二次電子信号および電子線誘起電流を検出し
ながら試料中に形成されるpn接合面の深さをリアルタ
イムで制御するものである。
According to a second aspect of the present invention, a method for diffusing impurities diffuses impurities into a sample by fixing the sample to a sample heating holder in a vacuum chamber and introducing a doping gas from a gas inlet provided at one end of the vacuum chamber. At the time of irradiation, the side surface of the sample is irradiated with an electron beam from an electron gun provided in the vacuum chamber,
The depth of the pn junction surface formed in the sample is controlled in real time while detecting the secondary electron signal and the electron beam induced current from the sample.

【0007】第3の発明の不純物の拡散装置は、表面に
高周波コイルが設けられドーピングガスを導入可能な開
管式の反応管と、この反応管内に設けられ試料を保持す
るためのサセプタと、この試料表面にレーザ光を照射す
るためのレーザと、レーザ光の照射により前記試料表面
から発生したフォトルミネセンス光を検出するための手
段とを含んで構成される。
An impurity diffusion device according to a third aspect of the present invention comprises an open tube type reaction tube provided with a high frequency coil on the surface thereof, into which a doping gas can be introduced, and a susceptor provided in the reaction tube for holding a sample. A laser for irradiating the sample surface with a laser beam and a means for detecting photoluminescence light generated from the sample surface by the laser beam irradiation are included.

【0008】第4の発明の不純物の拡散方法は、表面に
高周波コイルが設けられた開管式の反応管内のサセプタ
に試料を保持し、この反応管の一方よりドーピングガス
を導入し試料中に不純物を拡散する際に、レーザから発
したレーザ光を試料表面に照射し、試料からのフォトル
ミネッセンスを分光器を通して光検知器で検出しながら
試料中に形成されるpn接合面の深さをリアルタイムで
制御するものである。
In the method for diffusing impurities according to the fourth aspect of the invention, the sample is held in a susceptor in an open tube type reaction tube having a high frequency coil provided on the surface, and a doping gas is introduced from one side of the reaction tube into the sample. When diffusing impurities, the surface of the sample is irradiated with laser light emitted from a laser, and the photoluminescence from the sample is detected by a photodetector through a spectroscope while the depth of the pn junction surface formed in the sample is measured in real time. It is controlled by.

【0009】[0009]

【作用】図1は本発明の電子線誘起電流法を用いる拡散
装置の構成図である。試料7は真空チャンバー1内の試
料の加熱ホルダー11に保持され、拡散源を含むガスを
ドーピングガス導入口2から導入することにより試料中
に不純物の拡散を行う。その際、この真空チャンバー1
の上部に設けられた電子銃3から発生した電子線をコン
デンサレンズ4,対物レンズ6を通して収束させ、電子
プローブを得る。走査信号発生器9からの信号で走査用
スキャンコイル5に電圧を印加し、この電子プローブを
試料側面で走査させる。試料側面上を走査させた電子プ
ローブと試料との相互作用により生じた二次電子信号及
び電子線誘起電流(EBIC)を輝度変調し、増幅器8
を通してCRT10上に写し出す。
FIG. 1 is a block diagram of a diffusion device using the electron beam induced current method of the present invention. The sample 7 is held by the sample heating holder 11 in the vacuum chamber 1, and a gas containing a diffusion source is introduced from the doping gas inlet 2 to diffuse impurities into the sample. At that time, this vacuum chamber 1
An electron beam generated from an electron gun 3 provided on the upper part of the condenser is converged through a condenser lens 4 and an objective lens 6 to obtain an electron probe. A voltage is applied to the scanning scan coil 5 by a signal from the scanning signal generator 9 to scan the side surface of the sample with this electron probe. The secondary electron signal and electron beam induced current (EBIC) generated by the interaction between the electron probe scanned on the side surface of the sample and the sample are brightness-modulated, and the amplifier 8
Through CRT10.

【0010】ここで、EBICとは、高速電子線の照射
により結晶内で発生した電子正孔対の内、少数キャリア
が拡散して一部がpn接合に到達し、その結果pn接合
両端に起電力を発生することにより外部回路に流れる電
流をいう。
Here, EBIC means that among electron-hole pairs generated in the crystal by irradiation with a high-speed electron beam, minority carriers diffuse and some reach the pn junction, and as a result, they occur at both ends of the pn junction. It refers to the current that flows in an external circuit by generating electric power.

【0011】したがって、試料側面に電子プローブを照
射し走査した場合、pn接合面においてEBICは最大
となる。CRTに二次電子像と試料の深さ方向のEBI
Cプロファイルを写し出すことにより、拡散によるpn
接合面をリアルタイムに輝度良く制御することができ
る。
Therefore, when the side surface of the sample is irradiated with the electron probe and scanned, the EBIC becomes maximum at the pn junction surface. Secondary electron image on CRT and EBI in depth direction of sample
By projecting the C profile, pn due to diffusion
The joint surface can be controlled in real time with good brightness.

【0012】図2は本発明のフォトルミネッセンス(P
L)法を用いる拡散装置の構成図である。開管式の反応
管12内のサセプタ14上に試料7を設置し、反応管の
回りに設けた高周波コイル13による加熱により反応管
内を昇温させ、そこに拡散源を含むガスを流すことによ
り試料中に不純物の拡散を行う。その際、レーザ15か
ら発したレーザ光を試料表面に照射し、この試料からの
ルミネッセンス光を収束レンズ16で収束させ、分光器
17を通して光検知器18で受光し、その信号を位相検
波増幅器20により増幅し、フォトルミネッセンス光強
度を波形モニタスコープ21または記録計22でモニタ
ーすることにより、pn接合面のリアルタイム制御を行
う。
FIG. 2 shows the photoluminescence (P
It is a block diagram of the diffusion apparatus which uses the L) method. By placing the sample 7 on the susceptor 14 in the open tube type reaction tube 12, heating the inside of the reaction tube by heating with the high frequency coil 13 provided around the reaction tube, and flowing a gas containing a diffusion source therethrough. Impurities are diffused into the sample. At that time, the laser light emitted from the laser 15 is irradiated onto the surface of the sample, the luminescence light from this sample is converged by the converging lens 16, the photodetector 18 receives the light through the spectroscope 17, and the signal is detected by the phase detection amplifier 20. And the photoluminescence light intensity is monitored by the waveform monitor scope 21 or the recorder 22 to perform real-time control of the pn junction surface.

【0013】たとえば、試料構造が、InP/InGaAs/InPの
DH構造であって、表面層のInP 層のみにZn拡散する
場合、InGaAs層からのルミネッセンス光強度をモニター
すれば、pn接合面が表面層のInP 層からInGaAs層に入
った途端フォトルミネッセンス光は減衰する。よって、
この時拡散を終了させることにより、pn接合面をヘテ
ロ界面に形成することができる。
For example, when the sample structure is an InP / InGaAs / InP DH structure and Zn diffuses only to the InP layer of the surface layer, if the luminescence light intensity from the InGaAs layer is monitored, the pn junction surface becomes the surface. As soon as it enters the InGaAs layer from the InP layer, the photoluminescence light is attenuated. Therefore,
At this time, by ending the diffusion, the pn junction surface can be formed at the hetero interface.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施例を説明
するための拡散装置の構成図である。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a diffusion device for explaining a first embodiment of the present invention.

【0015】図1において拡散装置は、真空チャンバー
1と、この真空チャンバー1内に設けられ試料7を保持
し加熱するための加熱ホルダー11と、真空チャンバー
1内にドーピングガスを導入するためのガス導入口2
と、試料7の側面に電子線を照射するための電子銃3
と、電子線照射により発生した二次電子信号および電子
線誘起電流(EBIC)信号とを増幅する増幅器8と、
これらの信号を写し出すCRT10とから主に構成され
る。EBIC信号はホルダー11より、また二次電子信
号は例えば光電子増倍管により検出し増幅器へ送る。以
下この装置を用いた不純物の拡散方法について説明す
る。
In FIG. 1, the diffusion apparatus comprises a vacuum chamber 1, a heating holder 11 provided in the vacuum chamber 1 for holding and heating a sample 7, and a gas for introducing a doping gas into the vacuum chamber 1. Inlet 2
And an electron gun 3 for irradiating the side surface of the sample 7 with an electron beam.
And an amplifier 8 for amplifying a secondary electron signal and an electron beam induced current (EBIC) signal generated by electron beam irradiation,
It is mainly composed of a CRT 10 which projects these signals. The EBIC signal is detected by the holder 11, and the secondary electron signal is detected by, for example, a photomultiplier tube and sent to the amplifier. The impurity diffusion method using this device will be described below.

【0016】まず、試料加熱ホルダー11に試料7を固
定し、ガス導入口2よりドーピングガスを導入した。拡
散は、到達真空度10-9Torrのチャンバー内にドー
ピングガスとしてジメチルジンク(DMZ)を10-5
orr(試料ホルダー位置に於てビームフラックスモニ
ターで測定)導入することにより行った。電子線の印加
電圧は20kV及び拡散温度は450℃である。試料加
熱方式としては抵抗加熱を用い、試料ホルダーはその加
熱コイル及びチャンバーとは電気的に絶縁し、EBIC
電流を検出できる構成となっている。
First, the sample 7 was fixed to the sample heating holder 11, and the doping gas was introduced from the gas inlet 2. Diffusion was performed by using dimethyl zinc (DMZ) as a doping gas at 10 -5 T in a chamber having an ultimate vacuum of 10 -9 Torr.
orr (measured with a beam flux monitor at the position of the sample holder) was introduced. The applied voltage of the electron beam is 20 kV and the diffusion temperature is 450 ° C. Resistance heating is used as the sample heating method, and the sample holder is electrically insulated from its heating coil and chamber.
It is configured to detect the current.

【0017】図3は、第1の実施例で作ったプレーナ型
InGaAsフォトダイオード(PD)の断面図である。n+
−InP (100)基板23上に有機金属気相成長(MO
VPE)法で、n−InP バッファ層24、n- −InGaAs
層25およびn−InP 層26を成長し、その後気相成長
法でSiO2 /SiNx 層27を堆積している。p+ 領域28
を第1の実施例による拡散方法を用いて形成した。
FIG. 3 shows the planar type made in the first embodiment.
It is a sectional view of an InGaAs photodiode (PD). n +
-Metal organic chemical vapor deposition (MO) on the InP (100) substrate 23.
VPE) method, n-InP buffer layer 24, n -- InGaAs
And growing a layer 25 and n-InP layer 26, it is deposited SiO 2 / SiN x layer 27 in the subsequent vapor deposition. p + region 28
Were formed using the diffusion method according to the first embodiment.

【0018】この素子では、n- −InGaAs層25で光を
受光、キャリア(正孔と電子)を発生させ、正孔をp+
領域28へドリフトさせて信号を得る構造になってい
る。ここで、この素子構造において、pn接合面をn-
−InGaAs層25直上に形成することは量子効率を上げる
ことから重要である。即ち、図3にみられるように、n
−InP 層26とInGaAs層25のヘテロ界面でZn拡散を
終了することが素子特性上重要となる。第1の実施例の
拡散方法を用いることにより、図4に示すように、pn
接合面をリアルタイムで観察、制御することが可能とな
った。
In this device, the n -- InGaAs layer 25 receives light to generate carriers (holes and electrons), and the holes are converted into p +
The structure is such that a signal is obtained by drifting to the region 28. Here, in this device structure, the pn junction surface is n
-It is important to form the layer directly on the InGaAs layer 25 because the quantum efficiency is improved. That is, as seen in FIG.
The termination of Zn diffusion at the hetero interface between the -InP layer 26 and the InGaAs layer 25 is important for device characteristics. By using the diffusion method of the first embodiment, as shown in FIG.
It became possible to observe and control the joint surface in real time.

【0019】図4(a)〜(c)は図3に示したInGaAs
−PD作成において、InP 半導体層にZnを拡散した時
のInP 層側面の二次電子像とEBICプロファイルを示
す。すなわち図4(a)は拡散前の試料の2次電子像と
EBIC電流プロファイルを示しており、図4(b)は
拡散によるp領域28がn−InP 層26の途中まで進ん
だとき、また図4(c)は拡散終了時の試料の2次電子
像とEBIC電流プロファイルである。
FIGS. 4A to 4C show InGaAs shown in FIG.
-In the fabrication of PD, the secondary electron image and the EBIC profile of the side surface of the InP layer when Zn is diffused in the InP semiconductor layer are shown. That is, FIG. 4A shows the secondary electron image and EBIC current profile of the sample before diffusion, and FIG. 4B shows when the p region 28 due to diffusion has reached the middle of the n-InP layer 26. FIG. 4C is a secondary electron image and EBIC current profile of the sample at the end of diffusion.

【0020】Zn拡散により半導体層中にpn接合面が
形成されると、電子線照射により発生した電子及び正孔
は、拡散によりpn接合面に移動し起電力を発生し、外
部回路に電流を流す。即ち、pn接合面近傍で発生した
電子及び正孔の方がpn接合面に到達する可能性が高い
ので、図4(b)に示したように、pn接合面において
EBIC電流は最大値をとる。pn接合面が深くなるに
連れ、EBIC電流の最大値の位置もリアルタイムで追
随するので精度良くpn接合面を制御することができ
る。本素子作成においてはn−InP 層26のみにZnを
拡散することが重要であるので、図4(c)に示した位
置で拡散を終了し、容易にpn接合面を制御することが
できた。拡散深さの精度としては、±20nmであっ
た。正孔濃度は5x1017cm-3である。
When a pn junction surface is formed in the semiconductor layer by Zn diffusion, electrons and holes generated by electron beam irradiation move to the pn junction surface by diffusion and generate an electromotive force, which causes a current to flow to an external circuit. Shed. That is, since electrons and holes generated near the pn junction surface are more likely to reach the pn junction surface, the EBIC current takes the maximum value at the pn junction surface as shown in FIG. 4B. .. As the pn junction surface becomes deeper, the position of the maximum value of the EBIC current also follows in real time, so that the pn junction surface can be controlled with high accuracy. Since it is important to diffuse Zn only in the n-InP layer 26 in the fabrication of this element, the diffusion was terminated at the position shown in FIG. 4C, and the pn junction surface could be easily controlled. .. The precision of the diffusion depth was ± 20 nm. The hole concentration is 5 × 10 17 cm −3 .

【0021】図2は本発明の第2の実施例を説明するた
めの拡散装置の構成図である。図2において拡散装置
は、表面に高周波コイル13が設けられドーピングガス
を導入可能な開館式の反応管12と、この反応管12内
に設けられ試料7を保持するためのサセプタ14と、こ
の試料7の表面にレーザ光を照射するためのレーザ15
と、レーザ光の照射により前記試料7の表面から発生し
たフォトルミネッセンス光を検出するための集束レンズ
16と分光器17と光検知器18と、その受光信号を増
幅する位相検波増幅器20と、増幅されたフォトルミネ
ッセンス光強度をモニターする波形モニタスコープ21
または記録計22とから主に構成される。尚、図2にお
いて19は光検知器電源である。以下この装置を用いた
不純物の拡散方法について説明する。
FIG. 2 is a block diagram of a diffusion device for explaining the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the diffusion device includes an open-type reaction tube 12 provided with a high-frequency coil 13 on the surface and capable of introducing a doping gas, a susceptor 14 provided in the reaction tube 12 for holding a sample 7, and a sample Laser 15 for irradiating the surface of 7 with laser light
A focusing lens 16, a spectroscope 17, and a photodetector 18 for detecting photoluminescence light generated from the surface of the sample 7 by irradiation with laser light, a phase detection amplifier 20 for amplifying a light reception signal thereof, and amplification. Waveform monitor scope 21 for monitoring the intensity of the emitted photoluminescence light
Alternatively, it is mainly composed of a recorder 22. In FIG. 2, reference numeral 19 is a light source for the photodetector. The impurity diffusion method using this device will be described below.

【0022】まずサセプタ14に試料7を固定し、ドー
ピングガスを導入した。拡散は、ドーピングガスとして
水素希釈ジメチルジンク(DMZ)を5cc/min導
入することにより行った。拡散温度は450℃である。
試料加熱方式は高周波加熱を用いている。PL光源とし
てはArレーザーを用い、PbS のフォトダイオード(P
D)によって受光した。
First, the sample 7 was fixed to the susceptor 14 and a doping gas was introduced. The diffusion was performed by introducing hydrogen-diluted dimethyl zinc (DMZ) as a doping gas at 5 cc / min. The diffusion temperature is 450 ° C.
The sample heating method uses high frequency heating. An Ar laser is used as the PL light source, and a PbS photodiode (P
Received by D).

【0023】本第2の実施例によっても第1の実施例と
同様に、図3に示したInGaAs−PDの拡散プロセスを行
った。図5(a),(b)〜図7(a),(b)はエネ
ルギーバンド構造および図3の素子構造図からその一部
を抽出した断面図である。拡散が進むにつれ、エネルギ
ーバンド構造および素子構造は図5から図6および図7
のようになる。
Also in the second embodiment, the diffusion process of InGaAs-PD shown in FIG. 3 is performed as in the first embodiment. FIGS. 5A and 5B to FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views in which a part of the energy band structure and the element structure drawing of FIG. 3 are extracted. As the diffusion progresses, the energy band structure and the device structure are changed to FIGS.
become that way.

【0024】図5(a),(b)に示すように不純物の
拡散前はダブルヘテロ構造が形成されているので、キャ
リアはInGaAs層25中に閉じ込められているので、この
試料表面にレーザ光を照射すると電子と正孔の再結合に
より高いフォトルミネッセンス(PL)強度が得られ
る。拡散が進み、InP 層中にpn接合面がある場合も図
6(a)のエネルギーバンド構造図に示すように、キャ
リアは閉じ込められているのでPL強度は拡散前と同程
度である。
As shown in FIGS. 5A and 5B, since the double hetero structure is formed before the diffusion of the impurities, the carriers are confined in the InGaAs layer 25. When irradiated with, high photoluminescence (PL) intensity can be obtained by recombination of electrons and holes. Even when the diffusion proceeds and the InP layer has a pn junction surface, as shown in the energy band structure diagram of FIG. 6A, the carriers are confined and the PL intensity is about the same as before the diffusion.

【0025】しかしながら、pn接合面がInP とInGaAs
のヘテロ界面に到達すると、図7(a)のように、正孔
がInP 層に流れ出し、電子と再結合に寄与する絶対正孔
数が減少するのでPL強度は急激に低下する。拡散時間
を横軸、PL強度を縦軸に採ったグラフを図8に示す。
横軸は拡散時間、縦軸はPL強度である。上記の説明の
ようにPL強度が急激に低下する点がpn接合面がInP
とInGaAsのヘテロ界面に到達した時間である。このとき
拡散を終了することにより、上記ヘテロ界面にpn接合
面を容易に形成することができた。拡散深さの精度は±
20nmであった。正孔濃度は3x1017cm-3であ
る。
However, the pn junction surface has InP and InGaAs.
When it reaches the hetero interface of No. 3, as shown in FIG. 7A, holes flow out into the InP layer, and the absolute number of holes contributing to recombination with electrons decreases, so that the PL intensity sharply decreases. A graph in which the horizontal axis represents the diffusion time and the vertical axis represents the PL intensity is shown in FIG.
The horizontal axis represents the diffusion time and the vertical axis represents the PL intensity. As described above, the point where the PL intensity drops sharply is that the pn junction surface is InP.
And is the time to reach the InGaAs hetero interface. At this time, by ending the diffusion, the pn junction surface could be easily formed at the hetero interface. Accuracy of diffusion depth is ±
It was 20 nm. The hole concentration is 3 × 10 17 cm −3 .

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、E
BIC法またPL法を用いて拡散接合面をリアルタイム
で容易に制御することができる。従来拡散プロセスは、
拡散速度の再現性が乏しいため(特に、化合物半導体に
おいては拡散深さ精度は〜数百nmである)、毎回条件
出しの行程が必要であったが、本発明の拡散装置を用い
れば、条件出しの工程が不必要になり、且つ、歩留りも
ほぼ100%となる。
As described above, according to the present invention, E
The diffusion bonding surface can be easily controlled in real time by using the BIC method or the PL method. The traditional diffusion process is
Since the reproducibility of the diffusion rate is poor (particularly, in a compound semiconductor, the diffusion depth accuracy is up to several hundreds nm), it was necessary to set a condition every time. However, if the diffusion device of the present invention is used, The process of taking out becomes unnecessary, and the yield becomes almost 100%.

【0027】拡散深さの精度は数十nm程度である。こ
れにより、拡散プロセスにおける大幅な時間短縮及びコ
スト低下が見込める。
The accuracy of the diffusion depth is about several tens of nm. This can be expected to significantly reduce the time and cost of the diffusion process.

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

【図1】本発明の第1の実施例を説明するための拡散装
置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a diffusion device for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を説明するための拡散装
置の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a diffusion device for explaining a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例により作ったフォトダイオード
の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a photodiode made according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例を説明するためのフォト
ダイオードの部分断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a photodiode for explaining the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例を説明するためのエネル
ギーバンド構造とフォトダイオードの部分断面図であ
る。
FIG. 5 is a partial sectional view of an energy band structure and a photodiode for explaining a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例を説明するためのエネル
ギーバンド構造とフォトダイオードの部分断面図であ
る。
FIG. 6 is a partial sectional view of an energy band structure and a photodiode for explaining a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例を説明するためのエネル
ギーバンド構造とフォトダイオードの部分断面図であ
る。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a photodiode and an energy band structure for explaining a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例を説明するための拡散時
間とPL強度との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a diffusion time and a PL intensity for explaining a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空チャンバー 2 ドーピングガス導入口 3 電子銃 4 コンデンサレンズ 5 走査用スキャンコイル 6 対物レンズ 7 試料 8 増幅器 9 走査信号発生器 10 CRT 11 加熱ホルダー 12 反応管 13 高周波コイル 14 サセプタ 15 レーザー 16 集束レンズ 17 分光器 18 光検知器 19 光検知器電源 20 位相検波増幅器 21 波形モニタスコープ 22 記録計 23 n+ −InP (100)基板 24 n−InP バッファ層 25 n- −InGaAs層 26 n−InP 層 27 SiO2 /SiNx 層 28 p+ 領域1 Vacuum Chamber 2 Doping Gas Inlet 3 Electron Gun 4 Condenser Lens 5 Scanning Coil 6 Objective Lens 7 Sample 8 Amplifier 9 Scanning Signal Generator 10 CRT 11 Heating Holder 12 Reaction Tube 13 High Frequency Coil 14 Susceptor 15 Laser 16 Focusing Lens 17 Spectrometer 18 Photodetector 19 Photodetector power supply 20 Phase detection amplifier 21 Waveform monitor scope 22 Recorder 23 n + -InP (100) substrate 24 n-InP buffer layer 25 n -- InGaAs layer 26 n-InP layer 27 SiO 2 / SiN x layer 28 p + region

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空チャンバーと、この真空チャンバー
内に設けられ試料を保持するためのホルダーと、この試
料を加熱するための加熱手段と、前記真空チャンバー内
にドーピングガスを導入するためのガス導入口と、前記
試料の側面に電子線を照射するための電子銃と、電子線
照射により発生した二次電子信号および電子線誘起電流
とを検出するための手段とを含むことを特徴とする不純
物の拡散装置。
1. A vacuum chamber, a holder provided in the vacuum chamber for holding a sample, a heating means for heating the sample, and a gas introduction for introducing a doping gas into the vacuum chamber. Impurities characterized by including a mouth, an electron gun for irradiating the side surface of the sample with an electron beam, and means for detecting secondary electron signals and electron beam induced currents generated by the electron beam irradiation. Diffuser.
【請求項2】 真空チャンバー内の試料加熱ホルダーに
試料を固定し、この真空チャンバーの一端に設けたガス
導入口からドーピングガスを導入し試料中に不純物を拡
散する際に、真空チャンバーに設けた電子銃から電子線
を試料側面に照射し、試料からの二次電子信号および電
子線誘起電流を検出しながら試料中に形成されるpn接
合面の深さをリアルタイムで制御することを特徴とする
不純物の拡散方法。
2. A sample is fixed to a sample heating holder in a vacuum chamber, and a doping gas is introduced from a gas inlet provided at one end of the vacuum chamber to diffuse impurities into the sample. It is characterized in that the depth of the pn junction surface formed in the sample is controlled in real time by irradiating the sample side surface with an electron beam from the electron gun and detecting the secondary electron signal and the electron beam induced current from the sample. How to diffuse impurities.
【請求項3】 表面に高周波コイルが設けられドーピン
グガスを導入可能な開管式の反応管と、この反応管内に
設けられ試料を保持するためのサセプタと、この試料表
面にレーザ光を照射するためのレーザと、レーザ光の照
射により前記試料表面から発生したフォトルミネセンス
光を検出するための手段とを含むことを特徴とする不純
物の拡散装置。
3. An open-tube type reaction tube having a high-frequency coil on the surface thereof, into which a doping gas can be introduced, a susceptor provided in the reaction tube for holding a sample, and the sample surface is irradiated with laser light. And a means for detecting photoluminescence light generated from the surface of the sample by irradiation of the laser light, and a diffusion device for impurities.
【請求項4】 表面に高周波コイルが設けられた開管式
の反応管内のサセプタに試料を保持し、この反応管の一
方よりドーピングガスを導入し試料中に不純物を拡散す
る際に、レーザから発したレーザ光を試料表面に照射
し、試料からのフォトルミネッセンスを分光器を通して
光検知器で検出しながら試料中に形成されるpn接合面
の深さをリアルタイムで制御することを特徴とする不純
物の拡散方法。
4. A laser is used when a sample is held in a susceptor in an open tube type reaction tube having a high frequency coil on the surface, and a doping gas is introduced from one side of the reaction tube to diffuse impurities in the sample. Impurities characterized by irradiating the surface of a sample with emitted laser light and controlling the depth of a pn junction surface formed in the sample in real time while detecting photoluminescence from the sample with a photodetector through a spectroscope. How to spread.
JP61291A 1991-01-08 1991-01-08 Method and apparatus for diffusing impurity Pending JPH05315271A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007088587A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-09 Topcon Corporation Semiconductor measuring apparatus and semiconductor measuring method

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WO2007088587A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-09 Topcon Corporation Semiconductor measuring apparatus and semiconductor measuring method

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