愛知工業大学研究報告 第33号B 平成10年 43
一定容量電田昌渡先
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GaAs結品中電子トラッフ。の評価
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池田幸治¥伊藤明士、徳田豊ド
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1. はじめに 我々l
シヤレクG
aAs結品中トラッフ。EL5、E
L6にっし、 て詞面し、 E目、 EL6が6つのトラップからなり、その内 2つのトラップi
訪文安定の関係、にあることを示した1)0 今回、我々は一定容量電田昌疲分光法(Co田泊n t-Capruαtana Voltage官釘JSientSp帥 ωαlflY:CCVTS) を用いてパノレクGaAS結晶中トラッフ。EL2について掃諜 パルス幅を劉ヒして測定することで、酸素関車欠陥と幸陪 されており、DLTS
においてEL2付近に観測される E印列こついて分離・割高した。 合わせて、男IJの際標嘘T
愛知工業大学ブ明1
完 学 生G
豊田市 土 紺琵工業高等帯号制交@綿市)I
十数日工業大学電子工科ヰ嘩田市) 対陥と報告されてしも OJ0l!(こっして匝ρとの対応を静《 た。 Lagow血達により報告されたEρ
は、DLTS
におい てEL2の近くで観測されており、E
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は 直.f2( Ec -0.815 e V )とほぼ同じトラッフ噛立を有し、DLTS
により求められ廿繭難庇師爵まEL2の約4
倍であ り、匝.:2はがて語調土早くなる。 トラップELO
f調査 素をドープした詐砕村こおいて観測され、酸調関連欠陥であ ると報告されている。 酸素関車欠陥ま E β の他に、同研究者により報告され ているOX
があり、DLTS
によりEL3付近で観測されて いるので、ELO
との対応をCCVI
ちによりE
L3を観頭、￨庁 ることにより調べた。4
4
愛知工業大学研究報告，第33号B，平成10年， V 0.
1
33-B， Mar. 1998 2.開斗及ひ漢験方法 実験に用いたウエハ比 LEC法、 HB法、 PCZ法の3 種墳のノヤレク結晶成長法により成長したSiド / 市 ∞I)n 型GaAS結晶である。 ドーパント濃度は 9XI013~2X 1017( =，3)崎四であり、意闘句に酸素はドープされてし、 な凡 耕 sjはC
C
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測定を行うために、Auショットキ 電躍を、その裏面にAu-Ge!Niオ」ミック電極を蒸着して、 ショットキダイオ」ドを製作した。 こ味料を用いて図1 に示すように、各耕叫こっして田KでのC-V浪陪こより キャリア濃度を求め、一宮星度によるCCV
胃潰￨陸討すし¥ 方問題み関数による積分喫盟を行ったc
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言明こフ イツティングを行い、その結果からトラップの放出日較邑汝 と濃度を得t
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EL2については、持議ノ〈ノレス幅を 1加18 ~10∞s まで釘じして一定温度 CCVTS 測定を行い E∞ とEL2を分離した。 ￨ 容 量 電 圧(C-V)測 定 ￨ ↓ 定温度一定容量電圧過渡分光(CCVTS)測定 (接合容量) Cp:電子捕獲時J l ー
( 同J!JIIバイアス) OV Vp電子捕独時~一時
￨方形波重みJ
に よ る 断 処 理 ￨ ↓ ￨スベクトノレフイッテイング￨ ↓ ￨ トラップの放出時定数・濃度計算 ￨ 図l実 験 方 法 及 び 手 順 も留守つDLTS法でゆえイアスを印加したときの容量封直 の変化を測定するので、高濃度トラップ1
こおいては額調l願 域が測定中に変化してしまいDLTS測定の条件である指 説国以ができなくなる。 一方、図2
に示すC凸1TS
;iIl1庭 系においてlネフィードパック回路により観蹴献を固定 し、そのノ吋アス変化を摂l躍するので、高濃度トラップの測 定に適している。 図2CCVTS測 定 系 3.実験結果及。守揺す 図3は2叩K附いて掃鑓パルス幅をlOm8から1∞08 まで1オーダずて欄日させた日寺の低キャリア濃度榔同 CCVTSスベクトノレで、ある。 捕獲ノ勺レス幅が短くなるに 従って、ピークの時Z
践幻羽田翁昌樹JlIトシフトしていき、 CCVTsiWl宿直度 290K 制sf: pcz-s町ple(Nd=9.0 X 10" cm寸) 160 • ， ，. . ..，..-" -... tp=IOOO (s)3ll74
tp=O.OI(s)。
10" 10" 100 10' 10' 10' TIME CONSTANT ( s ) 図3トラップELのCCVTSスベクトノレ一定容量電圧過渡分光法によるバルク GaAs結晶中電子トラップの評価 45 ブロードになっていること的対もこれは支圏西恰EL2 の他に、EL2に比べて捕獲が早く、日寺交崩御糟千早し呼忌 濃度のトラップが宿主し、電子捕獲時聞が短い時のEL2 との比率カ液化していくことによる影響と考えられる。 この傾向を念頭におき、各捕獲パルス幅で旬フィッティ ングを行うと、イ言宅対立5つのトラップ句、フィッテイングで きる(図
4
)0これは全獄料同さいて共通であったここで、 40;
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tp=IOOO(s)I
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50 0 10-' 10-' 10' 10' 10' 10羽 TIME CONSTANT (s ) 図4EL2スベクトルとフィッティング 時鵠妨宅約剖宙のヒ」クは匝.f2、4
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のヒ」クは皿ρ
に 対応していることがアレニウスプロットの出掛ミら分かった
キャリア濃度が9XI0町田昌)と8.5XI0!5(四品)の2 つの耕釧こついて、却OK
において捕獲ノ勺レス幅を1
白 血 から1脚 sまで変化させたE寺のCCVTS視艇結果から得 られたEL2濃度を欄野コノ勺レス幅こ対してプロットした ものを図5に示す。 ①の低キャリア耕村民捕獲の時 定 齢 、 通 常 棚1
されるEL20浦 概 撒 よ り 遅 く な っ ており、 CCVTS測定系のレスポンス時間1皿s以上で、 掃諜の実験を行うことが出来る。 ②の高キャリア制件で は①に比べて捕獲の時定数は早くなっている。 これは CCVTS浪l躍において、同じようなトラップ端立明謬斬 直積瑚亀戸よるトラップカ扮離できることを示している。 2.5 CCVTS測窟且度 280K2 1 3 f J J !
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)，同(cmmX戸1.20(凶n) 10-' 10ロ 10' 102DURATION OF FILLING PULSE (s)
0.0 10-2 10' 図5EL2の捕獲パルス幅依存性 観測された血ぷのノ勺レス幅夜嗣由こついて図6!こよっ て櫛すする。 ①の低キャリア耕端持制領域坤鯛寺の 空乏層端よりはる糾こ前となるために中↑蛸爵舵観演l片る 通常の実験よりも遅い時定数となる。 ②の高キャリア試 料で怯観調!頗捕まDのものと比べて空包嵩揚Xp!~く、 キャリア峨樹量も大きし、のぜI)O)j樹齢撒よりも早く
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図6長い捕獲パルス幅で依存を示す実験 での観測領域
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愛知工業大学研究報告，第33号 B，平成10年， Vo1
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33-B， 10' なりルレス幅こ対して変f
ヒカ瀬持桝こなると考えられる。 これらのこと陪観鵬械を空乏層端よりも前のλ領域 に設定することにより、高濃度トラップ￠瀞鶴喜の実験を電 子掃鰻・脱却の両方においてC
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狽胞を行う、すなわ4
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ち、一定容量条件下で測定を行うことが出来ることを示し 4.00 3.75 3.50 3.25 ている。 酸素関車対格ox
について検討するために220Kにおい てC
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測定を行v¥そ￠糖鼎こ対してフィッティング 観測された波形は 4つのトラッ ここで検出されたトラップ したものを図7に示す。 プでフィッティングできた。 は全彦桝4
司3いて共通であった。 ここでl
訴句 108のピー 10' 4.00 クカ、等陪されている盟βに対芯オることがアレニウス・ プロットの比蜘ら分カ勺た。 図8報告されている酸素関連欠陥との アレニウスプロットの比較 2.5 測定温度 220K 開ヰ:HB群桝(Nd=8.5x 10" cm-') 2.。
EL'3についてもキャリア濃度1016(四-3)以下では 3 X 1014(cm-3)一定であり、 1016(cm-3)此とで'EL2と同様 に減少していくことから、両方の欠陥についてド十→型で 10" 〉5
1.5 J 主 (J <IJ 回1.0 ' -〉 υ υ 0.5•
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wski達方、報告した酸素関連トラップとアレニウス・ プロット砂t
鍛すると個8)、我々が観測したEρは報告 されているものと良く一致したが、ox
と一致するトラッ フ壮勲、ことが分かる。 のドナー濃度依存性 次にC
C
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測定により導出された血f2、Eρ、 EL'3の各トラップ濃度をドナ」濃度に対してプロットし これらのことから、EL'3もEロ
あることを示している。 たものを図9
に示す。 同様ネイティブなトラップである可能性を示している。 EρについてI丈我々カ湘t
定した誤料中で?ネ外国性で 匝12はキャリアが1016(∞-3)以下ではおよそ2X1016 (四-3)一定であり、 1016(四品)以上で怯ドサ」濃度と共47 一定容量電圧過渡分光法によるバルク
G
aAs結品中電子トラップの号制面 1側 sまで変化させることにより高糠トラップ盟副n あるなら時考えられ縛るいナ}漉度に対してトラッフ穂度 1lr働つトラップ国βを分離することができた。 の嗣字性滞E
いこと出観測できすて1
0
17(田昌)までの高 トラッ この方樹立高濃度トラ、yプの中に埋もれており、 キャリアにおいてもトラッフ鴇脚糊沙していく様子も観 プ噛担当まぼ同じであり、捕艶恒積が異なるトラップの Eρについては今由の実験では内因性 演U，されなかった。 分離・評価l
こ帯広であると考えられる。 ま であるカ沸個性であるかを半1J1.lIJすることは困難である。 酸素関室トラップと報告されている盟β及びOX
につ た、CCVTS
によりEL3付近で観測されたトラップEL3 いて、上責めように分灘したEρ とEL3との却時調 1、EL3・2、国ふ3の濃度はドサ 寸飽支に対してEL2のよ べることで検討したが、 Eρについてl訪ト因f
生であるか EL3に 内因性であるかを単勝?することは出来なかった。 うt
l:備制全l
諸醐リされなかった。 EL3及びCCVTS
により盟.3怖E
て韻測されるトラッ プとEρ とのトラッフ鴇度の相関聞系の有無を確認オる ついてはドナ」濃度依存1
生からEL2同様寸イティブなト ラッフ丸であると考えられる。 図からはE印 ために図 10に示すプロットを行った Eβ付近に低濃度であるが、 ドナ}濃度依存性を持た と相関関係のあるトラップ怯E
L3を含めE
L3付近には存 ないことから、不純肋関連と考えられるようなトラップ 在しないことカ扮かる。Eふ1、EL3-2、EL3-3を検出できたが、 Eρ と併目関 関係
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語翻1
されなかった。盟聾
本研究を行うに当たり、制S膿供及t用益な議論を頂いT
ご菱マテリアノL総合明新・白木弘幸氏一佐々紘一氏 -h，
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に深く感齢、たします三 ( 門 医 H u 10 ) z o ー リ ト 10 〈 出 ト z ~_\2. ~ 1 Q U Z O U 10H 0.. 〈 出 ト "10 T EL3・2.
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10日室主主誌
EL3 1012 1014 10日 1016 10H 1016 lO'G 1011 → DONOR CONCENTRATION (cm→) ‘盟即位。n 1) R他国弘 Y1bkuda，四dK8鉛sa，:
e血闇.on担dcap加rekinetiaof a b首鼠blemedium. 図10EL3付近のトラップとELOdeepan町 inn匂pebulk
GaAs" ，
lEEE SlMC・9，
トラップとの相関性 即.299-302，(1使16). 2)
