JPH0653257A - 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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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、テルル化カドミウム、
テルル化水銀カドミウムＭＢＥ成長における不純物ドー
ピング法及びＭＢＥ法によるｐ型テルル化カドミウムの
キャリア濃度制御方法に関するものである。The present invention relates to cadmium telluride,
The present invention relates to an impurity doping method for growing cadmium mercury telluride MBE and a method for controlling the carrier concentration of p-type cadmium telluride by the MBE method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＭＢＥ法によりテルル化カドミウ
ムまた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、その拡散係数が低いことからドーパン
源として金属砒素が用いられ、金属砒素を導入した通常
のクヌードセンセルにより照射していた（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、１
９９０年（Ｊ．Ｍ．Ａｒｉａｓ ｅｔ ａｌ．：Ｊｏｕ
ｒａｎａｌ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａ
ｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ８，１０２５（１９９
０）、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 ｅ
ｔ ａｌ．：Ｊｏｕｒａｎａｌ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ
８，１０３４（１９９０））。砒素は、テルル化カドミ
ウム、テルル化水銀カドミウム中のテルルサイトに取り
込まれるアクセプタとて活性化する。したがって、テル
ルサイトの砒素量を制御することにより、ｐ型テルル化
カドミウムのキャリア濃度制御が可能となる。2. Description of the Related Art Conventionally, in p-type impurity doping of cadmium telluride or mercury cadmium telluride by the MBE method, metal arsenic has been used as a dopan source because of its low diffusion coefficient, and the conventional metal arsenic-doped arsenic is used. Irradiation by Knudsensel (JM Arias et al .: Journal of Vacuum Science and Technology, A8, 1025, 1
990 (JM Arias et al .: Jou
local of vacuum Science a
nd Technology A8, 1025 (199
0), Owen K. Wu et al .: Journal of Vacuum Science and Technology, A8.
Volume, 1034, 1990 (Owen K. Wue)
t al. : Japanese of vacuum
Science and Technology A
8, 1034 (1990)). Arsenic is activated as an acceptor incorporated into the tellurium sites in cadmium telluride and mercury cadmium telluride. Therefore, the carrier concentration of p-type cadmium telluride can be controlled by controlling the amount of arsenic of tellurite.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、ドー
パント源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 が発生する。Ａｓ4
は付着係数が低いことからドーピング効率が悪く、さら
に蒸気圧が高いことから制御性が悪い。In the conventional technique, As 4 is generated as a molecular beam because a Knudsen cell into which metal arsenic is introduced is used as a dopant source. As 4
Has a low sticking coefficient and thus poor doping efficiency, and has a high vapor pressure and poor controllability.
【０００４】本発明の目的は、ドーピング効率、制御性
に優れたテルル化カドミウム、テルル化水銀カドミウム
のｐ型砒素ドーピング方法、及び制御性に優れたｐ型テ
ルル化カドミウムの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 a method for doping p-type arsenic of cadmium telluride and mercury cadmium telluride, which is excellent in doping efficiency and controllability, and a method of controlling the carrier concentration of p-type cadmium telluride, which is excellent in controllability. To do.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明による不純物ドーピング法においては、
ＭＢＥ法によるテルル化カドミウムまたはテルル化水銀
カドミウムへの砒素ドーピング法において、砒素の供給
源としてガスクラッキングセルを用いるものである。To achieve the above object, in the impurity doping method according to the first invention,
In the arsenic doping method for cadmium telluride or mercury cadmium telluride by the MBE method, a gas cracking cell is used as a source of arsenic.
【０００６】また、前記方法により、テルル化カドミウ
ムまたはテルル化水銀カドミウムに砒素ドープを行う場
合、原料ガスとしてＡｓＨ3 を用いるものである。In addition, when arsenic is doped to cadmium telluride or mercury cadmium telluride by the above method, AsH 3 is used as a source gas.
【０００７】前記方法により、テルル化カドミウムまた
はテルル化水銀カドミウムに砒素をドープする場合、原
料に有機砒素を用い、キャリアガスにより輸送するもの
である。When arsenic is doped into cadmium telluride or mercury cadmium telluride by the above method, organic arsenic is used as a raw material and is transported by a carrier gas.
【０００８】第２の発明による不純物ドーピング方法に
おいては、砒素の原子イオンを発生させるためセル上部
にイオン化機構を設けたガスクラッキングセルを用いる
ものである。In the impurity doping method according to the second aspect of the present invention, a gas cracking cell provided with an ionization mechanism above the cell for generating atomic ions of arsenic is used.
【０００９】また、前記方法により、砒素ドープヲ行う
場合、原料ガスとしてＡｓＨ3 を用いるものである。When arsenic doping is performed by the above method, AsH 3 is used as a source gas.
【００１０】前記方法により、砒素ドープを行う場合、
原料に有機砒素を用いキャリアガスにより輸送するもの
である。When arsenic doping is performed by the above method,
Organic arsenic is used as a raw material and is transported by a carrier gas.
【００１１】第３の発明によるキャリア濃度制御方法に
おいては、ＭＢＥ法を用い、不純物ドーピングによりｐ
型テルル化カドミウムのキャリア濃度を制御する方法で
あって、砒素ドーピングによりキャリア濃度を制御する
ために、テルル化カドミウムの供給比を制御するもので
ある。In the carrier concentration control method according to the third aspect of the present invention, the MBE method is used and p
A method for controlling the carrier concentration of cadmium telluride, which controls the supply ratio of cadmium telluride in order to control the carrier concentration by arsenic doping.
【００１２】[0012]
【作用】第１及び第２の発明は、砒素の供給源としてガ
スクラッキングセル及びセル上部にイオン化機構を設け
たガスクラッキングセルを用いる方法により、砒素原子
または砒素の原子イオンを発生させることを特徴として
る。金属砒素を通常のクヌードセンセルから照射すると
いう従来の技術ではＡｓ4 が発生するが、Ａｓ4は基板
表面への付着係数が低いためドーピング効率が低く、ま
た蒸気圧が高いことから制御性も悪い。一方、砒素原子
または砒素の原子イオンは付着確率がＡｓ4 よりもはる
かに高く蒸気圧も低い。したがって、第１及び第２の発
明によれば、砒素原子または砒素の原子イオンを発生さ
せることにより、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を提供できる。The first and second inventions are characterized in that arsenic atoms or atomic ions of arsenic are generated by a method using a gas cracking cell and a gas cracking cell provided with an ionization mechanism above the cell as a source of arsenic. I am. In the conventional technique of irradiating metal arsenic from a normal Knudsen cell, As 4 is generated, but As 4 has a low sticking coefficient to the substrate surface, the doping efficiency is low, and the vapor pressure is high. Is also bad. On the other hand, arsenic atoms or atomic ions of arsenic have a much higher sticking probability than As 4 and a low vapor pressure. Therefore, according to the first and second inventions, it is possible to provide an impurity doping method having high doping efficiency and good controllability by generating arsenic atoms or atomic ions of arsenic.
【００１３】又、第３の発明によれば、砒素ドーピング
によりｐ型テルル化カドミウムのキャリア濃度を制御す
る場合において、成長中のテルルとカドミウムの供給比
を制御することにより、テルル化カドミウム中のテルル
空孔濃度を制御し、制御性の良いキャリア濃度制御方法
をを提供できる。According to the third invention, when the carrier concentration of p-type cadmium telluride is controlled by arsenic doping, by controlling the supply ratio of tellurium and cadmium during growth, the concentration of cadmium telluride can be increased. A tellurium vacancy concentration can be controlled, and a carrier concentration control method with good controllability can be provided.
【００１４】[0014]
【実施例】以下に、第１の発明のテルル化カドミウムに
おける砒素ドーピングの実施例を示す。EXAMPLES Examples of arsenic doping in cadmium telluride of the first invention will be shown below.
【００１５】ＭＢＥ装置に、ガス原料としてＡｓＨ3 ボ
ンベを接続したガスクラッキングセルを装着する。ガス
流量はマス・フロー・コントローラーにより正確に制御
可能である。この装置には、事前にテルル化カドミウム
を導入したクヌードセンセルが装着されている。基板と
しては、テルル化カドミウムを用いた。A gas cracking cell to which an AsH 3 cylinder is connected as a gas source is attached to the MBE apparatus. The gas flow rate can be accurately controlled by the mass flow controller. This device is equipped with a Knudsen cell in which cadmium telluride has been introduced in advance. Cadmium telluride was used as the substrate.
【００１６】ドーピング条件は、ガスクラッキングセル
のクラッキング温度を４００〜８００℃、ＡｓＨ3 流量
を１０- 5 〜１０- 2 ｓｃｃｍの間で制御した。そし
て、ＣｄＴｅセル温度、基板温度を、それぞれ５３０
℃、２５０℃一定とした。The doping conditions, 400 to 800 ° C. The cracking temperature of the gas cracking cell, the AsH 3 flow rate 10 - was controlled between 2 sccm - 5 to 10. Then, the CdTe cell temperature and the substrate temperature are set to 530
The temperature was constant at 250 ° C and 250 ° C.
【００１７】結果として、テルル化カドミウムのｐ型キ
ャリア濃度を１０1 6 〜１０1 8 ｃｍ- 3 まで再現性よ
く制御できた。As a result, the p-type carrier concentration of cadmium telluride could be controlled with good reproducibility up to 10 16 to 10 18 cm −3 .
【００１８】以下に、第２の発明のテルル化カドミウム
における砒素ドーピングの実施例を示す。An example of arsenic doping in cadmium telluride of the second invention will be shown below.
【００１９】図１に本発明において用いられるＭＢＥ装
置の概略を示す。ＭＢＥチャンバー１内は、真空ポンプ
２により、１０- 1 0 Ｔｏｒｒを越える超高真空に保た
れている。砒素源はセル上部にイオン化機構を設けたガ
スクラッキングセル３である。また、クヌードセンセル
としてテルル化カドミウムセル４、カドミウムセル５が
装着されている。それぞれのセル温度は、抵抗加熱によ
り独立に制御される。ガスクラッキングセルからはＡｓ
1 + 、テルル化カドミウムセルからはＣｄとＴｅ2 、カ
ドミウムセルからはＣｄが基板表面全体に照射される。
基板６にはテルル化カドミウムを用い、基板温度は基板
ホルダー７内のヒータにより制御される。砒素ドープテ
ルル化カドミウム成長の開始、終了は各セルと基板との
間にあるシャッター８の開閉により行われる。FIG. 1 schematically shows an MBE device used in the present invention. MBE chamber 1, a vacuum pump 2, 10 - 1 exceeds 0 Torr is maintained at ultra high vacuum. The arsenic source is a gas cracking cell 3 provided with an ionization mechanism on the upper part of the cell. Further, cadmium telluride cell 4 and cadmium cell 5 are mounted as knudsen cells. Each cell temperature is independently controlled by resistance heating. As from the gas cracking cell
The entire surface of the substrate is irradiated with 1 + , Cd and Te 2 from the cadmium telluride cell, and Cd from the cadmium cell.
Cadmium telluride is used for the substrate 6, and the substrate temperature is controlled by the heater in the substrate holder 7. The start and end of the arsenic-doped cadmium telluride growth are performed by opening and closing the shutter 8 between each cell and the substrate.
【００２０】ガス原料としてＡｓＨ3 ボンベを用い、ド
ーピングはガスクラッキングセルのクラッキング温度を
４００〜８００℃、ＡｓＨ3 流量を１０- 5 〜１０- 2
ｓｃｃｍの間で制御した。この場合のイオン化条件は、
エミッション電流３０ｍＡ、引き出し電圧１ＫＶであ
る。そして、基板温度、テルル化カドミウムセル温度、
カドミウムセル温度を、それぞれ１９０℃、５３０℃、
１２０℃一定とした。[0020] Using the AsH 3 bomb as the gas feedstock, doping 400 to 800 ° C. The cracking temperature of the gas cracking cell, AsH 3 flow rate of 10 - 5 -10 - 2
Controlled between sccm. The ionization conditions in this case are
The emission current is 30 mA and the extraction voltage is 1 KV. And the substrate temperature, the cadmium telluride cell temperature,
Cadmium cell temperature is 190 ℃, 530 ℃,
It was kept constant at 120 ° C.
【００２１】上記方法により、テルル化カドミウムのｐ
型キャリア濃度を１０1 5 〜１０17 ｃｍ- 3 まで再現
性よく制御できた。According to the above method, the p-value of cadmium telluride
The mold carrier concentration could be controlled with good reproducibility up to 10 15 to 10 17 cm −3 .
【００２２】以下に、第３の発明のｐ型テルル化カドミ
ウムにおけるキャリア濃度制御方法の実施例を示す。An example of the carrier concentration control method for p-type cadmium telluride of the third invention will be described below.
【００２３】ＭＢＥ装置に、テルル化カドミウムセル、
カドミウムセル、砒素セルを装着し、真空ポンプによっ
て１０- 1 0 Ｔｏｒｒを越す超高真空に保つ。テルル化
カドミウムセルからはＣｄとＴｅ2 、カドミウムセルか
らはＣｄ、砒素セルからはＡｓ4 がそれぞれ蒸発する。
基板はテルル化カドミウムである。テルル化カドミウム
基板、テルル化カドミウムセルそして砒素セルの温度を
それぞれ一定とし、カドミウムセル温度を制御した。こ
の方法により、基板表面に到達するＴｅ2 とＣｄの供給
比が制御され、したがってテルル化カドミウム中のテル
ル空孔濃度が制御される。砒素セルから供給されるＡｓ
がこのテルル空孔を占有し、アクセプタとして活性化す
る。高キャリア濃度を得るためには、カドミウムセル温
度を上昇させＣｄ供給量を増やし、テルル空孔濃度を増
加させる。一方、低キャリア濃度を得るためには、カド
ミウムセル温度を減少させ、テルル空孔濃度を減少させ
る。The MBE device is equipped with a cadmium telluride cell,
Cadmium cell, arsenic cell mounted, 10 by a vacuum pump - maintain an ultrahigh vacuum of over 1 0 Torr. Cd and Te 2 are evaporated from the cadmium telluride cell, Cd is evaporated from the cadmium cell, and As 4 is evaporated from the arsenic cell.
The substrate is cadmium telluride. The temperature of the cadmium telluride substrate, the cadmium telluride cell, and the arsenic cell were kept constant to control the cadmium cell temperature. This method controls the feed ratio of Te 2 and Cd reaching the substrate surface, and thus the concentration of tellurium vacancies in cadmium telluride. As supplied from the arsenic cell
Occupy the tellurium vacancies and are activated as acceptors. In order to obtain a high carrier concentration, the cadmium cell temperature is raised to increase the Cd supply amount and the tellurium vacancy concentration is increased. On the other hand, in order to obtain a low carrier concentration, the cadmium cell temperature is decreased and the tellurium vacancy concentration is decreased.
【００２４】上記方法により、テルル化カドミウムのｐ
型キャリア濃度を１０1 5 〜１０16 ｃｍ- 3 まで再現
性良く制御できた。According to the above method, the p-value of cadmium telluride
Type carrier concentration of 10 1 5 ~10 16 cm - was reproducibly controlled to 3.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明を適用するならば、ＭＢＥ法によ
るテルル化カドミウムまたはテルル化水銀カドミウムへ
の砒素ドーピングにおいて、砒素供給源としてガスクラ
ッキングセルまたはイオン化機構を設けたガスクラッキ
ングセルを用いる方法により、従来技術よりもドーピン
グ効率が高く制御性も良好な不純物ドーピング法を提供
できる。According to the present invention, when arsenic is doped into cadmium telluride or mercury cadmium telluride by the MBE method, a gas cracking cell or a gas cracking cell provided with an ionization mechanism is used as an arsenic source. Thus, it is possible to provide an impurity doping method having higher doping efficiency and better controllability than the conventional technique.
【００２６】また、本発明を適用するならば、砒素ドー
ピングによりｐ型テルル化カドミウムのキャリア濃度を
制御する場合において、テルル空孔濃度を制御するため
にテルルとカドミウムの供給比を制御することにより、
制御性の良好なキャリア濃度制御方法を提供できる。Further, according to the present invention, when the carrier concentration of p-type cadmium telluride is controlled by arsenic doping, the supply ratio of tellurium and cadmium is controlled to control the concentration of tellurium vacancies. ,
A carrier concentration control method with good controllability can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明において用いられるＭＢＥ装置の概略図
を示す。FIG. 1 shows a schematic diagram of an MBE apparatus used in the present invention.
１ ＭＢＥチャンバー ２ 真空ポンプ ３ イオン化機構を設けたガスクラッキングセル ４ テルル化カドミウムセル ５ カドミウムセル ６ 基板 ７ 基板ホルダー ８ シャッター 1 MBE Chamber 2 Vacuum Pump 3 Gas Cracking Cell with Ionization Mechanism 4 Cadmium Telluride Cell 5 Cadmium Cell 6 Substrate 7 Substrate Holder 8 Shutter
Claims (7)
はテルル化水銀カドミウムに砒素をドープする不純物ド
ーピング法において、 砒素の供給源としてガスクラッキングセルを用いること
を特徴とする不純物ドーピング方法。1. An impurity doping method for doping cadmium telluride or mercury cadmium telluride with arsenic by the MBE method, wherein a gas cracking cell is used as a source of arsenic.
カドミウムに砒素ドープを行うために、原料ガスとして
ＡｓＨ3 を用いることを含む請求項１記載の不純物ドー
ピング方法。2. The impurity doping method according to claim 1, further comprising using AsH 3 as a source gas for doping arsenic into cadmium telluride or mercury cadmium telluride.
カドミウムに砒素ドープを行うために原料として有機砒
素を用い、キャリアガスにより輸送することを含む請求
項１記載の不純物ドーピング方法。3. The impurity doping method according to claim 1, which comprises using organic arsenic as a raw material for carrying out arsenic doping to cadmium telluride or mercury cadmium telluride and transporting it with a carrier gas.
はテルル化水銀カドミウムに砒素をドープする不純物ド
ーピング方法において、 砒素の原子イオン（Ａｓ1 + ）を生成させるため、セル
上部にイオン化機構を設けたガスクラッキングセルを用
いることを特徴とする不純物ドーピング方法。4. An impurity doping method for doping cadmium telluride or mercury cadmium telluride with arsenic by the MBE method, wherein gas cracking is provided with an ionization mechanism at the upper part of the cell to generate atomic ions (As 1 + ) of arsenic. An impurity doping method characterized by using a cell.
カドミウムに砒素の原子イオンを用いたドーピングを行
うために、原料ガスとしてＡｓＨ3 を用いることを含む
請求項４記載の不純物ドーピング方法。5. The impurity doping method according to claim 4, which comprises using AsH 3 as a source gas for doping cadmium telluride or mercury cadmium telluride with atomic ions of arsenic.
カドミウムに砒素の原子イオンを用いたドーピングを行
うために原料として有機砒素を用い、キャリアガスによ
り輸送することを含む請求項４記載の不純物ドーピング
方法。6. The impurity doping method according to claim 4, which comprises using organic arsenic as a raw material for carrying out the doping of cadmium telluride or mercury cadmium telluride with atomic ions of arsenic, and transporting the carrier gas.
りｐ型テルル化カドミウムのキャリア濃度を制御する方
法において、 テルルとカドミウムの供給比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。7. A method for controlling the carrier concentration of p-type cadmium telluride by impurity doping using the MBE method, which is characterized by controlling the supply ratio of tellurium and cadmium.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2091393A JPH0653257A (en) | 1992-06-05 | 1993-02-09 | Impurity doping method and carrier concentration control method by impurity doping |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0653257A true JPH0653257A (en) | 1994-02-25 |
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| JP2091393A Pending JPH0653257A (en) | 1992-06-05 | 1993-02-09 | Impurity doping method and carrier concentration control method by impurity doping |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0653257A (en) |
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