JPH11102947A - 結晶性評価方法 - Google Patents
結晶性評価方法Info
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- JPH11102947A JPH11102947A JP28126097A JP28126097A JPH11102947A JP H11102947 A JPH11102947 A JP H11102947A JP 28126097 A JP28126097 A JP 28126097A JP 28126097 A JP28126097 A JP 28126097A JP H11102947 A JPH11102947 A JP H11102947A
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単かつ正確に結晶性を評価する。
【解決手段】 本発明に係る結晶性評価方法では、イッ
テルビウムをインジウムリン単結晶にイオン注入した
後、インジウムリン単結晶を複数の深さにエッチング
し、それぞれの深さでのPL光を測定することにより、
インジウムリン単結晶の深さ方向の結晶性を評価してい
る。エッチング深さ 410nm及び1050nmにおいて、PL強
度の激減すなわち結晶欠陥が観測された。エッチング深
さ 410nmの結晶欠陥はclamshell 欠陥、エッチング深さ
1050nmの結晶欠陥はEOR転位ループ欠陥であると考え
られる。エッチングは選択性を必要とせず、PL光は結
晶欠陥等の状態を正確に反映する。
テルビウムをインジウムリン単結晶にイオン注入した
後、インジウムリン単結晶を複数の深さにエッチング
し、それぞれの深さでのPL光を測定することにより、
インジウムリン単結晶の深さ方向の結晶性を評価してい
る。エッチング深さ 410nm及び1050nmにおいて、PL強
度の激減すなわち結晶欠陥が観測された。エッチング深
さ 410nmの結晶欠陥はclamshell 欠陥、エッチング深さ
1050nmの結晶欠陥はEOR転位ループ欠陥であると考え
られる。エッチングは選択性を必要とせず、PL光は結
晶欠陥等の状態を正確に反映する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の深さ方向
における結晶欠陥等の状態を評価する結晶性評価方法に
関する。
における結晶欠陥等の状態を評価する結晶性評価方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の結晶性評価方法として、
一般的にエッチング法が使用されている。エッチング法
とは、特殊なエッチング液を使用する選択的なエッチン
グにより結晶欠陥を顕在化させ、光学顕微鏡や走査型電
子顕微鏡を用いてその表面を観察する方法である。
一般的にエッチング法が使用されている。エッチング法
とは、特殊なエッチング液を使用する選択的なエッチン
グにより結晶欠陥を顕在化させ、光学顕微鏡や走査型電
子顕微鏡を用いてその表面を観察する方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
結晶性評価方法では、次のような問題があった。.半
導体の種類や結晶欠陥の種類によっては、エッチングに
おいて所望の選択性が得られない場合がある。この場合
は、結晶欠陥を顕在化できないので、全く評価できな
い。.エッチング液の選定やエッチングの進行など
に、複雑な手間がかかる。.走査型電子顕微鏡等の大
がかりな設備を必要とする。.目視による評価である
ため、評価に手間がかかり、しかも定量的な評価が困難
である。
結晶性評価方法では、次のような問題があった。.半
導体の種類や結晶欠陥の種類によっては、エッチングに
おいて所望の選択性が得られない場合がある。この場合
は、結晶欠陥を顕在化できないので、全く評価できな
い。.エッチング液の選定やエッチングの進行など
に、複雑な手間がかかる。.走査型電子顕微鏡等の大
がかりな設備を必要とする。.目視による評価である
ため、評価に手間がかかり、しかも定量的な評価が困難
である。
【0004】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、半導体の深さ
方向における結晶性を簡単かつ正確に評価できる結晶性
評価方法を提供することにある。
方向における結晶性を簡単かつ正確に評価できる結晶性
評価方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る結晶性評価
方法は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、半導体の結晶欠陥等の状態を評価する結晶性評価方
法に関するものである。以下、フォトルミネッセンス光
を「PL光」、フォトルミネッセンス光の強度を「PL
強度」と略称する。
方法は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、半導体の結晶欠陥等の状態を評価する結晶性評価方
法に関するものである。以下、フォトルミネッセンス光
を「PL光」、フォトルミネッセンス光の強度を「PL
強度」と略称する。
【0006】請求項1記載の結晶性評価方法は、前記半
導体を複数の深さにエッチングし、それぞれの深さでの
PL光を測定することにより、当該半導体の深さ方向の
結晶性を評価するものである。請求項2記載の結晶性評
価方法は、発光中心となる不純物を前記半導体にイオン
注入した後、前記半導体を複数の深さにエッチングし、
それぞれの深さでのPL光を測定することにより、当該
半導体の深さ方向の結晶性を評価するものである。
導体を複数の深さにエッチングし、それぞれの深さでの
PL光を測定することにより、当該半導体の深さ方向の
結晶性を評価するものである。請求項2記載の結晶性評
価方法は、発光中心となる不純物を前記半導体にイオン
注入した後、前記半導体を複数の深さにエッチングし、
それぞれの深さでのPL光を測定することにより、当該
半導体の深さ方向の結晶性を評価するものである。
【0007】例えば、評価の対象となる半導体におい
て、発光中心となる不純物濃度が既知である場合に、そ
の不純物濃度に対応するPL強度が得られなければ、そ
の部分に結晶欠陥が存在することになる。このように、
PL光をプローブとして用いることができる。
て、発光中心となる不純物濃度が既知である場合に、そ
の不純物濃度に対応するPL強度が得られなければ、そ
の部分に結晶欠陥が存在することになる。このように、
PL光をプローブとして用いることができる。
【0008】発光中心となる不純物を半導体にイオン注
入した場合は、そのイオン注入の条件からLSS理論等
を用いて、不純物の濃度分布が導出される。この不純物
濃度に対応するPL強度が得られなければ、その部分に
結晶欠陥が存在することになる。
入した場合は、そのイオン注入の条件からLSS理論等
を用いて、不純物の濃度分布が導出される。この不純物
濃度に対応するPL強度が得られなければ、その部分に
結晶欠陥が存在することになる。
【0009】本発明におけるエッチングには、何ら選択
性を必要としないので、エッチング液に限らず、イオン
ミリングや機械的研磨方法等を用いてもよい。したがっ
て、エッチングについての取り扱いは容易である。
性を必要としないので、エッチング液に限らず、イオン
ミリングや機械的研磨方法等を用いてもよい。したがっ
て、エッチングについての取り扱いは容易である。
【0010】なお、本発明に係る結晶性評価方法では、
エッチングで制限されることもないので、ほとんどの半
導体を用いることができるが、PL強度の大きいものほ
ど高感度となるので好ましい。例えば、希土類の不純物
を含む化合物半導体やIV族半導体が好ましく、具体的に
いえば、イッテルビウムを含むインジウムリン、エルビ
ウムを含むガリウムリン、エルビウムを含むシリコン、
エルビウム及び酸素を含むガリウム砒素、エルビウムを
含むゲルマニウムシリコン等が挙げられる。
エッチングで制限されることもないので、ほとんどの半
導体を用いることができるが、PL強度の大きいものほ
ど高感度となるので好ましい。例えば、希土類の不純物
を含む化合物半導体やIV族半導体が好ましく、具体的に
いえば、イッテルビウムを含むインジウムリン、エルビ
ウムを含むガリウムリン、エルビウムを含むシリコン、
エルビウム及び酸素を含むガリウム砒素、エルビウムを
含むゲルマニウムシリコン等が挙げられる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る結晶性評価
方法の一実施形態における評価結果を示すグラフであ
る。以下、この図面に基づき説明する。
方法の一実施形態における評価結果を示すグラフであ
る。以下、この図面に基づき説明する。
【0012】本実施形態では、イッテルビウムをインジ
ウムリン単結晶にイオン注入した後、インジウムリン単
結晶を複数の深さにエッチングし、それぞれの深さでの
PL光を測定することにより、インジウムリン単結晶の
深さ方向の結晶性を評価している。以下、詳細に説明す
る。
ウムリン単結晶にイオン注入した後、インジウムリン単
結晶を複数の深さにエッチングし、それぞれの深さでの
PL光を測定することにより、インジウムリン単結晶の
深さ方向の結晶性を評価している。以下、詳細に説明す
る。
【0013】まず、結晶面(100) のインジウムリン単結
晶(以下「InP基板」という。)を用意した。そし
て、InP基板にイッテルビウム(以下「Yb」とい
う。)のイオンを、ドーズ量1×1013cm-2かつエネルギ
2MeV で、イオン注入法により導入した。続いて、イオ
ン注入後のInP基板に対して、温度750 ℃、15分間の
アニール処理を施した。このようにして得られた試料
を、以下「InP:Yb」という。
晶(以下「InP基板」という。)を用意した。そし
て、InP基板にイッテルビウム(以下「Yb」とい
う。)のイオンを、ドーズ量1×1013cm-2かつエネルギ
2MeV で、イオン注入法により導入した。続いて、イオ
ン注入後のInP基板に対して、温度750 ℃、15分間の
アニール処理を施した。このようにして得られた試料
を、以下「InP:Yb」という。
【0014】エッチングは、エッチング液(Br−CH
3 OH)を用いて化学的に行った。PL光の測定は、ク
ライオスタットでInP:Ybを20Kに冷却しなが
ら、このInP:Ybに波長514.5nm のレーザ光(Ar
+ レーザ)を照射し、そのPL光のうちYb3+の発光線
(Yb1:1002nm)の強度を測定した。
3 OH)を用いて化学的に行った。PL光の測定は、ク
ライオスタットでInP:Ybを20Kに冷却しなが
ら、このInP:Ybに波長514.5nm のレーザ光(Ar
+ レーザ)を照射し、そのPL光のうちYb3+の発光線
(Yb1:1002nm)の強度を測定した。
【0015】図1において、横軸がエッチング深さ、縦
軸がYb濃度及びPL強度である。すなわち、図1は、
20KにおけるYb1 からのPL強度の、エッチング深さ
依存性を示している。また、図1中の破線は、LSS
(Lindhard-Schraff-Schiott)理論によって計算したY
b濃度分布である。LSS理論から計算される射影距離
Rpは410nm である。
軸がYb濃度及びPL強度である。すなわち、図1は、
20KにおけるYb1 からのPL強度の、エッチング深さ
依存性を示している。また、図1中の破線は、LSS
(Lindhard-Schraff-Schiott)理論によって計算したY
b濃度分布である。LSS理論から計算される射影距離
Rpは410nm である。
【0016】図1から明らかなように、エッチング深さ
140〜330nm ( 0.34-O.80×Rp)及び1050nm(2.56×
Rp)において、PL強度の激減すなわち結晶欠陥が観
測された。エッチング深さ 140〜330nm の結晶欠陥は、
基板表面及び基板側の二方向から始まった固相成長(So
lid Phase Epitaxial Growth)が重なり合うときに発生
するclamshell 欠陥であると考えられる。エッチング深
さ1050nmの結晶欠陥は、InPを構成する元素のうち軽
元素であるPが反跳したことによりイオン注入領域端に
生じる、EOR(end-of-range)転位ループ欠陥である
と考えられる。
140〜330nm ( 0.34-O.80×Rp)及び1050nm(2.56×
Rp)において、PL強度の激減すなわち結晶欠陥が観
測された。エッチング深さ 140〜330nm の結晶欠陥は、
基板表面及び基板側の二方向から始まった固相成長(So
lid Phase Epitaxial Growth)が重なり合うときに発生
するclamshell 欠陥であると考えられる。エッチング深
さ1050nmの結晶欠陥は、InPを構成する元素のうち軽
元素であるPが反跳したことによりイオン注入領域端に
生じる、EOR(end-of-range)転位ループ欠陥である
と考えられる。
【0017】本実施形態での評価の目的は、光通信発光
材料の実用化に向けて問題となる、MeVイオン注入法
によって生じる結晶欠陥の解析を行うことにある。Me
Vイオン注入法は、従来の数100keV級のイオン注入法に
比べて、重い元素でも深くかつ高濃度に注入できること
を特長としている。すなわち、本実施形態では、高エネ
ルギ(MeV)イオン注入法によりInP中にYb+ を
導入し、YbからのPL光をプローブとして、イオン注
入によって生じた結晶欠陥の振る舞いを観測している。
Yb3+は、イオン半径が母材の III族元素であるIn3+
とほぼ等しく、In3+と置換することにより初めて光学
活性化する。したがって、Yb3+の発光線を観測するこ
とにより、結晶欠陥分布や再結晶化過程などの評価が可
能となる。換言すれば、InP:Yb中のYb3+周囲の
情報がPL光となって現れるので、PL光はYb3+周囲
の環境を探るプローブとして極めて有用である。
材料の実用化に向けて問題となる、MeVイオン注入法
によって生じる結晶欠陥の解析を行うことにある。Me
Vイオン注入法は、従来の数100keV級のイオン注入法に
比べて、重い元素でも深くかつ高濃度に注入できること
を特長としている。すなわち、本実施形態では、高エネ
ルギ(MeV)イオン注入法によりInP中にYb+ を
導入し、YbからのPL光をプローブとして、イオン注
入によって生じた結晶欠陥の振る舞いを観測している。
Yb3+は、イオン半径が母材の III族元素であるIn3+
とほぼ等しく、In3+と置換することにより初めて光学
活性化する。したがって、Yb3+の発光線を観測するこ
とにより、結晶欠陥分布や再結晶化過程などの評価が可
能となる。換言すれば、InP:Yb中のYb3+周囲の
情報がPL光となって現れるので、PL光はYb3+周囲
の環境を探るプローブとして極めて有用である。
【0018】図2は、本実施形態に対する比較例におけ
る評価結果を示すグラフである。以下、この図面に基づ
き説明する。
る評価結果を示すグラフである。以下、この図面に基づ
き説明する。
【0019】本比較例では、イッテルビウムをインジウ
ムリン単結晶にイオン注入した後、インジウムリン単結
晶を複数の深さにエッチングし、それぞれの深さでのラ
マン散乱光を測定することにより、インジウムリン単結
晶の深さ方向の結晶性を評価している。以下、詳細に説
明する。
ムリン単結晶にイオン注入した後、インジウムリン単結
晶を複数の深さにエッチングし、それぞれの深さでのラ
マン散乱光を測定することにより、インジウムリン単結
晶の深さ方向の結晶性を評価している。以下、詳細に説
明する。
【0020】InP:Ybの製造条件及びエッチング条
件は、本実施形態と全く同じである。ラマン散乱光の測
定は、室温(300K)においてInP:Ybに波長51
4.5nm のレーザ光(Ar+ レーザ)を照射し、そのラマ
ン散乱光のうちLOフォノンシグナルの低波数側へのシ
フトを測定した。
件は、本実施形態と全く同じである。ラマン散乱光の測
定は、室温(300K)においてInP:Ybに波長51
4.5nm のレーザ光(Ar+ レーザ)を照射し、そのラマ
ン散乱光のうちLOフォノンシグナルの低波数側へのシ
フトを測定した。
【0021】図2において、横軸がエッチング深さ、縦
軸がラマンシフトである。すなわち、図2は、室温にお
けるラマンシフトのエッチング深さ依存性を示してい
る。図2から明らかなように、図1と同様にエッチング
深さ 140〜330nm 及び1050nmにおいてラマンシフトの低
波数側へのシフトが観測された。
軸がラマンシフトである。すなわち、図2は、室温にお
けるラマンシフトのエッチング深さ依存性を示してい
る。図2から明らかなように、図1と同様にエッチング
深さ 140〜330nm 及び1050nmにおいてラマンシフトの低
波数側へのシフトが観測された。
【0022】以下、図1と図2とを比較しつつ説明す
る。図1におけるPL強度の最大値と最小値の比は20
0程度であるのに対して、図2におけるラマンシフトの
最大値と最小値の比はわずか0.01未満にすぎない。
これにより、図1における結晶性評価方法は、図2にお
ける結晶性評価方法に比べて、極めて高感度であること
がわかる。また、図1に示す測定結果は、図2に示す測
定結果に比べて、LSS理論による計算結果とかなり正
確に対応づけられる(図1の縦軸は対数目盛であるのに
対して図2の縦軸は等尺目盛である点に注意)。これに
より、図1における結晶性評価方法は、図2における結
晶性評価方法に比べて、極めて正確であることがわか
る。
る。図1におけるPL強度の最大値と最小値の比は20
0程度であるのに対して、図2におけるラマンシフトの
最大値と最小値の比はわずか0.01未満にすぎない。
これにより、図1における結晶性評価方法は、図2にお
ける結晶性評価方法に比べて、極めて高感度であること
がわかる。また、図1に示す測定結果は、図2に示す測
定結果に比べて、LSS理論による計算結果とかなり正
確に対応づけられる(図1の縦軸は対数目盛であるのに
対して図2の縦軸は等尺目盛である点に注意)。これに
より、図1における結晶性評価方法は、図2における結
晶性評価方法に比べて、極めて正確であることがわか
る。
【0023】なお、本発明は、いうまでもなく、上記実
施形態に限定されるものではない。例えば、イオン注入
法の代わりに、拡散法、液相エピタキシャル法(LP
E)、分子線エピタキシャル法(MBE)、有機金属気
相エピタキシャル法(MOVPE)等を用いてもよい。
施形態に限定されるものではない。例えば、イオン注入
法の代わりに、拡散法、液相エピタキシャル法(LP
E)、分子線エピタキシャル法(MBE)、有機金属気
相エピタキシャル法(MOVPE)等を用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の結晶性評価方法によれ
ば、半導体を複数の深さにエッチングし、それぞれの深
さでのPL光を測定することにより、簡単かつ正確に深
さ方向の結晶性を評価することができる。なぜならば、
エッチングは選択性を必要とせず、PL光は非破壊かつ
高感度であるとともに結晶欠陥等の状態を正確に反映す
るからである。
ば、半導体を複数の深さにエッチングし、それぞれの深
さでのPL光を測定することにより、簡単かつ正確に深
さ方向の結晶性を評価することができる。なぜならば、
エッチングは選択性を必要とせず、PL光は非破壊かつ
高感度であるとともに結晶欠陥等の状態を正確に反映す
るからである。
【0025】請求項2記載の結晶性評価方法によれば、
発光中心となる不純物を半導体にイオン注入した後、こ
の半導体を複数の深さにエッチングし、それぞれの深さ
でのPL光を測定することにより、イオン注入によって
生じた結晶欠陥等を、簡単かつ正確に深さ方向に評価す
ることができる。
発光中心となる不純物を半導体にイオン注入した後、こ
の半導体を複数の深さにエッチングし、それぞれの深さ
でのPL光を測定することにより、イオン注入によって
生じた結晶欠陥等を、簡単かつ正確に深さ方向に評価す
ることができる。
【0026】請求項3記載の結晶性評価方法によれば、
半導体として、イッテルビウムを発光中心として含むイ
ンジウムリン単結晶を用いたことにより、極めて強いP
L光が得られるので、インジウムリン単結晶をより正確
に評価することができる。
半導体として、イッテルビウムを発光中心として含むイ
ンジウムリン単結晶を用いたことにより、極めて強いP
L光が得られるので、インジウムリン単結晶をより正確
に評価することができる。
【0027】請求項4記載の結晶性評価方法によれば、
半導体としてインジウムリン単結晶、不純物としてイッ
テルビウムを用いたことにより、極めて強いPL光が得
られるので、イオン注入後のインジウムリン単結晶をよ
り正確に評価することができる。
半導体としてインジウムリン単結晶、不純物としてイッ
テルビウムを用いたことにより、極めて強いPL光が得
られるので、イオン注入後のインジウムリン単結晶をよ
り正確に評価することができる。
【図1】本発明に係る結晶性評価方法の一実施形態にお
ける評価結果を示すグラフである。
ける評価結果を示すグラフである。
【図2】図1の実施形態に対する比較例における評価結
果を示すグラフである。
果を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体の結晶欠陥等の状態を評価する結
晶性評価方法において、 前記半導体を複数の深さにエッチングし、それぞれの深
さでのフォトルミネッセンス光を測定することにより、
当該半導体の深さ方向の結晶性を評価することを特徴と
する結晶性評価方法。 - 【請求項2】 半導体の結晶欠陥等の状態を評価する結
晶性評価方法において、 発光中心となる不純物を前記半導体にイオン注入した
後、 前記半導体を複数の深さにエッチングし、それぞれの深
さでのフォトルミネッセンス光を測定することにより、
当該半導体の深さ方向の結晶性を評価することを特徴と
する結晶性評価方法。 - 【請求項3】 前記半導体が、イッテルビウムを発光中
心として含むインジウムリン単結晶である請求項1記載
の結晶性評価方法。 - 【請求項4】 前記半導体がインジウムリン単結晶であ
り、前記不純物がイッテルビウムである請求項2記載の
結晶性評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28126097A JPH11102947A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 結晶性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28126097A JPH11102947A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 結晶性評価方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11102947A true JPH11102947A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17636605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28126097A Pending JPH11102947A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 結晶性評価方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11102947A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1298037C (zh) * | 2002-07-24 | 2007-01-31 | 住友电气工业株式会社 | 含铟晶片及其生产方法 |
WO2008029716A1 (fr) * | 2006-09-04 | 2008-03-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Procédé de réglage de conditions filmogènes, convertisseur photoélectrique et procédé de fabrication, appareil de fabrication et procédé d'inspection pour celui-ci |
-
1997
- 1997-09-29 JP JP28126097A patent/JPH11102947A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1298037C (zh) * | 2002-07-24 | 2007-01-31 | 住友电气工业株式会社 | 含铟晶片及其生产方法 |
WO2008029716A1 (fr) * | 2006-09-04 | 2008-03-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Procédé de réglage de conditions filmogènes, convertisseur photoélectrique et procédé de fabrication, appareil de fabrication et procédé d'inspection pour celui-ci |
JP2008066343A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-03-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 製膜条件設定方法、光電変換装置並びにその製造方法、製造装置及び検査方法 |
US8633378B2 (en) | 2006-09-04 | 2014-01-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of setting conditions for film deposition, photovoltaic device, and production process, production apparatus and test method for same |
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