DE4400097A1 - Verfahren zum Abschätzen der Ladungsträger-Lebensdauer von Halbleitermaterial und Vorrichtung dafür - Google Patents

Verfahren zum Abschätzen der Ladungsträger-Lebensdauer von Halbleitermaterial und Vorrichtung dafür

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Description

Die Erfindung betrifft ein Abschätzverfahren für die Lebensdauer eines Halbleitermaterials, das beim Prozeß der Herstellung eines Halbleiter­ bauelementes oder einer Halbleitervorrichtung die Lebensdauer von durch das Injizieren von Energie in das zu messende Halbleitermaterial erzeugten Trägern oder Ladungsträgern mißt, so daß die Qualität auf eine berührungslose und zerstörungsfreie Art und Weise abgeschätzt wird, und eine Meßvorrichtung dafür.
Beim Prozeß der Herstellung von Halbleiterbauelementen oder Halblei­ tervorrichtungen (im folgenden als "Halbleiterbauelemente" bezeichnet) werden hochintegrierte ICs, LSIs usw. durch Verwendung von Silizium­ materialien oder dergleichen hergestellt. Im allgemeinen weist ein der­ artiges Siliziummaterial die Form einer als "Silizium-Wafer" bekannten dünnen Scheibe (einer Dicke von unter 900 µm) und eine Querschnitts­ struktur auf, in der, wie in Fig. 6A gezeigt, Defekte verteilt sind (De­ fekte sind durch Punkte dargestellt). In dem Bauelement-Herstellungs­ prozeß wird ein gewünschtes Bauelement auf der Oberfläche oder in einer der Oberfläche eines solchen Wafers nahen Schicht hergestellt. Demgemäß liegt die Dicke des Wafers, die tatsächlich benutzt wird, von der Oberfläche aus innerhalb nur weniger µm, und die verbleibende Dicke des Wafers, die einen Betrag bis zu einigen hundert µm annimmt, wird genutzt, um dem auf dem Wafer gefertigten Bauelement eine me­ chanische Festigkeit zu verleihen, und um eine Getterwirkung zu erzie­ len, damit der Siliziumkristall, wie in Fig. 6B gezeigt, in dem Teil, in dem das Bauelement hergestellt wird, von Defekten befreit wird. In Anbetracht der Tatsache, daß die tatsächlich benutzte Dicke eines Silizi­ ummaterials gering ist, und zum Zwecke des Verbesserns des Grades, in dem die Oberflächenschicht defektfrei gemacht wird, sind in den letzten Jahren Wafer epitaxialer Strukturen in großen Stückzahlen hergestellt worden. Darüber hinaus sind verschiedene Epitaxialstrukturen, wie sie in den Fig. 7A bis 7E gezeigt sind, entwickelt und im Hinblick des Erzie­ lens dünner Schichten höherer Reinheit und größerer Qualität in prakti­ schen Gebrauch genommen worden. Fig. 7A zeigt eine Struktur eines Wafers, der allgemein als "Epitaxial-Wafer" bezeichnet wird. Fig. 7B zeigt eine als "SOS-Struktur" bezeichnete Struktur, Fig. 7C zeigt eine als "SOI-Struktur" bezeichnete Struktur, Fig. 7D zeigt eine als "Bonded Wafer" oder "Bond-Verbindungs-Wafer" bezeichnete Struktur und Fig. 7E zeigt eine als "SIMOX-Struktur" bezeichnete Struktur. Diese Struktu­ ren werden allgemein als "Epitaxialstrukturen" bezeichnet.
In den letzten Jahren ist die Dicke des tatsächlich das Bauelement bildenden Materials zunehmend vermindert worden, während die Dichte von Speicherbauelementen zunehmend größer geworden ist. Bei diesem Trend der Schichtdickenverminderung ist es erforderlich geworden, die Abschätzung von Oberflächen-Dünnschicht-Teilen (surface thin-layer portions) von Halbleitermaterialien mit zunehmend höherer Qualität zu ermöglichen.
Um die Abschätzung von Kristall auf der Oberfläche eines solchen Halbleitermaterials und von Kristall in der Siliziumwafer-Hauptmasse (der hinreichend tiefer als die Oberflächenschicht gelegenen Schicht), die die Grundlage für die Oberfläche bildet, und eine zerstörungsfreie Ab­ schätzung beim Herstellungsprozeß zu ermöglichen, haben die Erfinder zuvor berührungslose und zerstörungsfreie Lebensdauer-Meßvorrichtun­ gen entwickelt, die Laser und Mikrowellen verwenden (beispielsweise die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 248061-1990 und 248062- 1990 sowie die japanische Patentanmeldung Nr. 211122-1990). In der­ artigen Systemen wird Mikrowelle (von 10 GHz oder weniger) auf einen Siliziumwafer von dessen Oberfläche abgestrahlt, und die Reflektion von Mikrowelle durch mittels eines Laserstrahls erzeugten Trägern wird gemessen, um so die Lebensdauer auf der Grundlage einer Ladungs­ trägerzerfallskurve abzuschätzen. Darüber hinaus werden die Lebens­ dauer der Oberfläche oder einer Schicht in der Nähe der Oberfläche und die Lebensdauer eines tieferen Teils (die Hauptmasse) voneinander getrennt, um so Kristallabschätzung im Hinblick auf die Oberfläche und die Hauptmasse in einer berührungslosen und zerstörungsfreien Weise zu ermöglichen.
Bei derartigen Systemen ist es jedoch unmöglich gewesen, eine dünne Schicht einer Epitaxialstruktur wie die obenstehend beschriebene ab­ zuschätzen, mit anderen Worten, es war unmöglich, die Lebensdauer einer dünnen Schicht oder Dünnschicht zu messen. Insbesondere ist die Lebensdauermessung im Fall eines Epitaxialwafers wie dem in Fig. 7a gezeigten unmöglich. Da ein Bauelement in einer Schicht (als "Epitaxial­ schicht" bezeichnet) hergestellt wird, die an oder auf der Oberfläche ist und eine Dicke von wenigen bis einigen zehn µm aufweist, ist es in diesem Fall erforderlich, die Lebensdauer der Epitaxialschicht abzuschät­ zen. Der Bodenteil des Wafers (allgemein als "epitaxiale Subschicht" oder "Epitaxial-Unterlageschicht" bezeichnet) weist jedoch einen gerin­ gen Widerstand von 0,1 bis 0,001 Ωcm auf, was dazu führt, daß 100% der Mikrowelle reflektiert werden, wodurch das Signal-/Rausch-Verhält­ nis (S/N-Verhältnis) eines von der Epitaxialschicht erhaltenen Lebens­ dauersignals extrem vermindert wird. Im Fall einer SOS-Struktur, wie sie in Fig. 7b gezeigt ist, ist das Signal-/Rausch-Verhältnis infolge einem geringen Maß an Reflektion der Mikrowelle und infolge des Einflusses von Oberflächenrekombination im dünnen Schichtteil (die auch im Fall eines Epitaxialwafers auftreten kann) sehr niedrig, wodurch Lebensdauermessungen unmöglich gemacht werden können, wie auch im Fall eines Epitaxialwafers. Im Fall einer SOI-Struktur, einer SIMOX- Struktur und eines Bonded Wafer, wie sie in den Fig. 7c, 7e bzw. 7d gezeigt sind, ist es unmöglich, das die Oberflächen-Dünnschicht-Teile betreffende Lebensdauersignal abzutrennen, dessen Abschätzung ins­ besondere benötigt wird, obwohl diese Strukturen nicht daran hindern, ein Lebensdauersignal durch ein herkömmliches, Laser und Mikrowellen nutzendes System zu gewinnen. Daher ist es mit den oben beschriebenen Systemen unmöglich gewesen, die Lebensdauer insbesondere von einer dünnen Schicht an der Oberfläche zu bestimmen, wenn die Wafer die in den Fig. 7a bis 7e gezeigten Strukturen aufweisen.
Die Erfindung ist im Hinblick auf die oben genannten Umstände be­ werkstelligt worden. Ein technisches Problem dieser Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschätzen der Lebensdauer eines Halbleitermaterials vorzusehen, die in der Lage sind, die Lebens­ dauer eines Oberflächen-Dünnschicht-Teils auf eine berührungslose und zerstörungsfreie Art und Weise zu messen, um so die Qualität eines aus einem Wafermaterial einer epitaxialen Struktur oder eines Dünnfilm- Bauelementematerials gebildeten Halbleiter-Bauelementes abzuschätzen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der grundlegenden erfindungsgemäßen Anordnung;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer erfindungsge­ mäßen erzielten Lebensdauerkurve zeigt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, welches ein anderes Beispiel einer erfin­ dungsgemäß erzielten Lebensdauerkurve zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer erfin­ dungsgemäß erzielten Lebensdauerkurve zeigt;
Fig. 5 ist eine Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lebensdauer­ abschätzung zeigt;
Fig. 6a/b sind Ansichten zur Erläuterung einer Querschnittsstruktur eines allgemeinen Siliziumwafers; und
Fig. 7a-7e sind Ansichten, die Querschnittsstrukturen von Wafern mit verschiedenen Epitaxial-Strukturen zeigen.
Die grundsätzliche Anordnung eines erfindungsgemäßen Systems zur Lebensdauerabschätzung ist in Fig. 1 gezeigt. Eine Trägeranregungs- Lichtquelle 1 strahlt gepulstes Licht innerhalb eines Bereiches kurzer Wellenlänge für eine Zeitperiode von nicht mehr als 1 ns aus. Das Licht wird über ein optisches Kondensor-System 3 und einen reflektierenden Spiegel 2 auf die Oberfläche eines zu messenden Halbleitermaterials 6 gestrahlt. Die Energie des kurzwelligen Lichtes, welches derartig für eine kurze Zeitperiode injiziert worden ist, regt Träger sowohl auf der Oberfläche als auch in einem Dünnschicht-Teil des Halbleitermaterials 6 an. Andererseits liefert ein Millimeter- bis Submillimeter-Wellenleiter 4 unentwegt eine elektromagnetische Welle, die eine durch einen Oszilla­ tor (nicht dargestellt) erzeugte Millimeter- bis Submillimeterwelle (ent­ sprechend 30 GHz bis 3000 GHz) aufweist, an die Oberfläche des Halb­ leitermaterials 6. Die auf diese Weise projizierte elektromagnetische Welle wird durch die Oberfläche in einem Maße reflektiert, das propor­ tional zu der Ladungsträgerdichte variiert. Die reflektierte elektromagne­ tische Welle wird durch einen in den Millimeter- bis Submillimeter- Wellenleiter 4 eingebauten Detektor detektiert. Die detektierte elektro­ magnetische Welle wird durch eine Signalverarbeitungsschaltung 5 sig­ nalverarbeitet und aus dieser ausgegeben.
Es ist ersichtlich, daß das auf diese Weise erzielte Signal die Zerfallsprozesse von Ladungsträgern auf der Oberfläche des zu messenden Halbleitermaterials oder in einer dünnen Schicht sehr nahe bei der Ober­ fläche anzeigt, da Ladungsträger durch gepulstes kurzwelliges Licht, das während einer kurzen Zeitperiode ausgestrahlt wird, auf der Oberfläche und in einer oberflächennahen dünnen Schicht des Halbleitermaterials wirksam erzeugt werden und weil die verwendete elektromagnetische Welle eine Millimeter- bis Submillimeterwelle ist, so daß die elektro­ magnetischen Welle zumindest in den Dünnschicht-Teil der Oberfläche eindringt. Wenn die Anregungslichtquelle zum kurzzeitigen Ausstrahlen gepulsten Lichtes beispielsweise einen N₂-Laser umfaßt, befinden sich die derart erzeugten Ladungsträger innerhalb einer Schicht von einigen hundert Å ab der Oberfläche und sind innerhalb der dünnen Ober­ flächenschicht infolge der Existenz einer Barriere in einem Epitaxialwa­ fer oder einer SiO₂-Schicht gefangen. Information aus der Reflektion der elektromagnetischen Welle, die durch die Verwendung derartiger an der Oberfläche erzeugter Ladungsträger und einer solchen elektromagneti­ schen Millimeter- bis Submillimeter- Welle erzielt worden ist, zeigen das Verhalten von Ladungsträgern auf der Oberfläche oder in einem Oberflächen-Dünnschicht-Teil eines zu messenden Halbleitermaterials an. Solches Ladungsträgerverhalten liefert einen Lebensdauerwert oder einen Materialqualitäts-Abschätzwert, auf den das erfindungsgemäße System abzielt.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Ladungsträger-Zerfallskurve (Lebensdau­ erkurve) eines Epitaxial-Wafers (siehe Fig. 7A), die mittels des oben beschriebenen Verfahrens gewonnen worden ist. Der in diesem Beispiel verwendete Epitaxial-Wafer besteht aus einem Epitaxial-Wafer des p/p⁺- Typs mit einer Dicke der Epitaxial-Schicht von ungefähr 18 µm, mit einem Widerstand der Epitaxial-Schicht von ungefähr 30 Ωcm und mit einem Widerstand der Epitaxial-Subschicht von ungefähr 0,008 Ωcm. Die Fig. 3 und 4 zeigen andere Beispiele von Lebensdauer-Kurven, die durch das oben beschriebene, erfindungsgemäße System unter Verwen­ dung einer SOS-Probe (siehe Fig. 7b) bzw. einer SOI-Probe (siehe Fig. 7c) gewonnen worden sind.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Lebensdauer der Oberflächen- Dünnschicht-Teile (allgemein als "Epftaxial-Schichten" bezeichnet) von Wafern mit epitaxialen Strukturen, wie den in den Fig. 7A bis 7E ge­ zeigten, zu messen, deren Lebensdauermessung mit einem herkömm­ lichen Laser-Mikrowellen-Verfahren unmöglich war. Erfindungsgemäß können die Kristalldefekte und der Verunreinigungsgrad auf eine berüh­ rungslosen und zerstörungsfreien Art und Weise abgeschätzt werden, ohne daß, wie in der gegenwärtigen Praxis, ein Dummy-Wafer oder Blindwafer verwendet werden muß.
Ein Beispiel eines Aufbaus einer erfindungsgemaßen Vorrichtung zur Lebensdauerabschätzung ist in Fig. 5 dargestellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt die Vorrichtung: eine Probenbühne 11, auf der das zu messende Halbleitermaterial 6 plaziert wird; eine Ladungsträger anregende Licht­ quelle 1 zum Strahlen von gepulstem Licht kurzer Wellenlänge; ein optisches Kondensorsystem 3 zum Bündeln des gepulsten Lichtes; Re­ flektionsspiegel 21, 22 und 23 zum Reflektieren des gesammelten Lichtes auf die Oberfläche des zu bestrahlenden Halbleitermaterials 6; einen Millimeter- bis Submillimeterwellen-Wellenleiter 4 zum Erzeugen einer Millimeter- bis Submillimeter-Welle zum Projizieren der Welle auf die Oberfläche des Halbleitermaterials 6 und zum Leiten der von der Oberfläche reflektierten Welle zu einem Detektor 7; eine Signalumwand­ lungseinrichtung 8 zum Umwandeln eines Detektionswertes des Detek­ tors 7 in ein elektrisches Signal und eine CPU oder Verarbeitungseinheit 10 zum Eingeben des umgewandelten Signals und zum Ausführen einer Datenverarbeitung. Obwohl die Probenbühne 11 in dem veranschaulich­ ten Beispiel eine X-Y-Bühne umfaßt, kann die Bühne 11 selbstverständ­ lich auch eine entlang der X-Achse bewegbare und um einen Winkel F drehbare Bühne umfassen.
Wo ein auf der Probenbühne 11 plaziertes zu messendes Halbleitermate­ rial 6 (im folgenden als "Probe" bezeichnet) beispielsweise einen Epita­ xial-Wafer wie in Fig. 7A gezeigt, einen SOI-Wafer wie in Fig. 7C gezeigt, einen Bonded Wafer wie in Fig. 7D gezeigt, oder einen SIMOX-Wafer wie in Fig. 7E gezeigt, umfaßt, befindet sich die zu messende Oberflächendünnschicht auf der oberen Oberfläche der Probe. Daher wird das Licht von der Ladungsträger-Anregungs-Lichtquelle 1 durch das optische Kondensorsystem 3 auf die Oberfläche der Probe gestrahlt, nachdem es durch die reflektierenden Spiegel 21 und 23 re­ flektiert worden ist. Das heißt, dort, wo die zu messende dünne Schicht auf einem als ein Substrat dienenden Siliziumteil basiert, wird Licht zur Energie-Injektion von der oberen Oberfläche desselben durch Verwen­ dung der Spiegel 21 und 23 eingestrahlt, da Licht nicht von der Seite des Silizium-Substratteiles (von der unteren Oberfläche der Probe) einge­ strahlt werden kann. Andererseits kann das Licht, wo eine zu messende Probe eine SOS-Probe umfaßt, wie sie in Fig. 7B gezeigt ist, entweder von der oberen Oberfläche der Probe oder durch den Saphir-Substratteil, der transparent ist, mittels des Spiegels 22 ohne Nutzung des Spiegels 21 in die Siliziumschicht injiziert werden, da eine dünne Siliziumschicht auf einem als ein Substrat dienenden Saphirteil gebildet ist.
In einer Oberflächen-Dünnschicht einer Probe werden Ladungsträger durch eine derartige optische Anregung wirksam erzeugt. Andererseits wird die Oberfläche der Probe unentwegt mit einer Millimeter- bis Submillimeter-Welle versorgt, die aus dem Millimeter- bis Submillime­ ter-Wellenleiter 4 aufprojiziert wird. Die projizierte Welle wird in einem zu einer Ladungsdichte proportionalen Maße reflektiert. Da die Millime­ ter- bis Submillimeterwelle nur bis in eine flache Tiefe eindringt, liefert das aus der reflektierten Welle gewonnene Signal Information aus einem Teil dicht unterhalb der Oberfläche. Daher ist es möglich, einen Kristall in der Oberflächen-Dünnschicht abzuschätzen, worauf die Erfindung abzielt.
Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung umfaßt auch eine Oberflächen­ rekombinations-Hemmeinrichtung 9 zum Hemmen von Rekombination auf der Oberfläche eines Halbleitermaterials, wobei jene Rekombination einen der signifikantesten Faktoren darstellt, die die Zerfallsprozesse erzeugter Ladungsträger beeinflussen. Im einzelnen umfaßt die Ober­ flächenrekombinations-Hemmeinrichtung 9 eine Einrichtung zum Auf­ bringen einer negativen Vorspannung zum Erzeugen negativer Ionen auf der Oberfläche oder in der Nähe der Oberfläche auf einem Teil der Probe, wo Ladungsträger zu erzeugen sind, oder eine starke Stromver­ sorgungseinrichtung, die ein elektrisches Feld bildet, die einen Natural­ oxidfilm auf der Oberfläche der Probe nutzt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, Ladungsträger beim Zerfallen infolge von Oberflächen­ rekombination zu hemmen, wodurch es möglich gemacht wird, ein Signal zu erzielen, das stabil ist und ein großes Signal-/Rauschen-Ver­ hältnis aufweist.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglichen ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Abschätzen der Lebensdauer eines Halbleitermaterials gemäß dieser Erfindung die Art von Messung, die mit einem herkömm­ lichen Lebensdauerabschätzungs-System des berührungslosen und zer­ störungsfreien Typs infolge der Besonderheiten der Epitaxialstrukturen im Vergleich mit einem Einkristall-Siliziumwafer und der Prinzipien der herkömmlichen Systeme (d. h., des Gebrauchs von Laser und Mikrowel­ len), unmöglich war, eine hochintensive Lichtquelle für kurze Wellen­ längen (einen Laser enthaltend) und eine Millimeter- bis Submillimeter­ welle beinhaltend.
Darüber hinaus ermöglicht es diese Erfindung, die Oberflächenrekombi­ nation, die bei herkömmlichen Lebensdauermessungssystemen des opti­ schen Anregungstyps ein Problem hervorgerufen hat, zu steuern. Weiter darüber hinaus kann das erfindungsgemäße System in einer zu der eines herkömmlichen Systems ähnlichen Weise auch im Fall der Messung gegenwärtig verfügbarer Einkristallsiliziumwafer verwendet werden, und wird ausreichend nutzbar sein, um Oberflächen-Dünnschichten abzu­ schätzen, von deren Qualität und Grad an Defektfreiheit angenommen wird, daß sie in Zukunft zunehmend steigen werden, wie es durch die Bauelemente-Herstellungsprozesse gefordert wird, von denen erwogen wird, daß sie fortwährend in Richtung auf einen höheren Grad an Inte­ gration und Dichte verbessert werden.
Zusätzlich ist das erfindungsgemäße System ausreichend befähigt, um für aufkommende neue Materialien wie Verbundhalbleiter verwendet zu werden. Daher weisen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung zahlreiche technologische Vorteile auf.

Claims (7)

1. Verfahren zur Abschätzung der Lebensdauer eines Halbleitermate­ rials, bei dem die Lebensdauer von durch Injektion von Energie in das Halbleitermaterial erzeugten Ladungsträgern zur Abschätzung der Qualität gemessen wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
  • - Kurzzeitiges Einstrahlen von Licht aus einem Bereich kurzer Wellenlängen auf die Oberfläche eines abzuschätzenden Halb­ leitermaterials, wodurch Ladungsträger erzeugt werden;
  • - Projizieren einer elektromagnetischen Welle aus einem Millime­ ter- bis Submillimeter-Wellenlängenbereich auf die Oberfläche;
  • - Messen der von der Oberfläche reflektierten Welle, um eine Zerfallskurve der Ladungsträger zu gewinnen; und
  • - Abschätzen der Lebensdauer sowohl der Oberfläche als auch eines Oberflächen-Dünnschicht-Teils des Halbleitermaterials auf der Grundlage der Zerfallskurve.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wel­ lenlänge der auf die Oberfläche des Halbleitermaterials eingebrach­ ten elektromagnetischen Welle in einem Bereich liegt, der bis 30 bis 3000 GHz entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch einen Schritt, bei dem eine negative Vorspannung auf die Ober­ fläche oder einen Teil in der Nähe der Oberfläche appliziert wird, in der Ladungsträger zu erzeugen sind.
4. Vorrichtung zum Abschätzen der Lebensdauer eines Halbleitermate­ rials, mit der die Lebensdauer von durch Energie-Injektion in das Halbleitermaterial erzeugten Ladungsträgern zur Qualitätsab­ schätzung gemessen wird, wobei die Vorrichtung umfaßt:
  • (a) eine Ladungsträger anregende Lichtquelle zum Erzeugen ge­ pulsten Lichtes innerhalb eines Bereiches kurzer Wellenlängen;
  • (b) ein optisches Kondensorsystem zum Sammeln von Licht aus der Lichtquelle und zum Bilden eines optischen Weges, durch den das Licht auf die Oberfläche eines zu messenden Halbleiterma­ terials gestrahlt wird;
  • (c) einen Millimeter- bis Submillimeter-Wellenleiter zum Aufbrin­ gen einer durch einen Millimeter- bis Submillimeterwellen- Oszillator erzeugten Welle auf die Oberfläche, und zum Führen der von der Oberfläche reflektierten Welle zu einem Reflek­ tionswellendetektor; und
  • (d) eine Signalverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten eines Detek­ tionssignalausgangs des Detektors und zum Abschätzen der Lebensdauer sowohl der Oberfläche als auch des Oberflächen- Dünnschicht-Teils des Halbleitermaterials auf der Grundlage einer Zerfallskurve der Ladungsträger.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrich­ tung zum Applizieren einer negativen Vorspannung zum Erzeugen negativer Ionen auf der Oberfläche oder in der Nähe der Oberfläche des Halbleitermaterials.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Stromver­ sorgungseinrichtung zum Erzeugen eines starken elektrischen Feldes zum Hemmen der Oberflächenrekombination durch Nutzung eines Naturaloxidfilms auf der Oberfläche des Halbleitermaterials.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Kondensorsystem einen ersten optischen Wegab­ schnitt zum Aufstrahlen von Licht auf eine obere Oberfläche des Halbleitermaterials sowie einen zweiten optischen Wegabschnitt zum Aufstrahlen von Licht auf eine untere Oberfläche des Halbleiterma­ terials aufweist.
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GB9325087A GB2284675B (en) 1992-10-19 1993-12-07 Method of evaluating lifetime of semiconductor material and apparatus for the same
FR9314971A FR2713826B1 (fr) 1992-10-19 1993-12-14 Procédé d'évaluation de la durée de vie d'un matériau semiconducteur et dispositif pour la mise en Óoeuvre de ce procédé.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8330472B2 (en) 2006-11-03 2012-12-11 Deutsche Solar Gmbh Device and method for detecting electrical properties of a sample of an excitable material
DE102016005478B3 (de) * 2016-05-03 2016-12-29 Lpcon Gmbh Verfahren und Anordnung zur Messung der Lebensdauer von Ladungsträgern in Halbleitern

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08139146A (ja) * 1994-11-14 1996-05-31 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体表面のライフタイム評価方法
US6275060B1 (en) * 1997-09-02 2001-08-14 Midwest Research Institute Apparatus and method for measuring minority carrier lifetimes in semiconductor materials
US5929652A (en) * 1997-09-02 1999-07-27 Midwest Research Institute Apparatus for measuring minority carrier lifetimes in semiconductor materials
US6369603B1 (en) * 1997-09-02 2002-04-09 Midwest Research Institute Radio frequency coupling apparatus and method for measuring minority carrier lifetimes in semiconductor materials
TW587332B (en) * 2000-01-07 2004-05-11 Canon Kk Semiconductor substrate and process for its production
US20080138889A1 (en) * 2005-02-10 2008-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor Device
JP5301770B2 (ja) * 2006-08-25 2013-09-25 株式会社神戸製鋼所 薄膜半導体の結晶性測定装置及びその方法
US7898280B2 (en) * 2008-09-08 2011-03-01 Emil Kamieniecki Electrical characterization of semiconductor materials
US8581613B2 (en) * 2009-01-27 2013-11-12 Colorado School Of Mines Transmission-modulated photoconductive decay measurement system
US8093916B2 (en) * 2009-06-05 2012-01-10 United Microelectronics Corp, Method of characterizing a semiconductor device and semiconductor device
AU2019261984B2 (en) 2018-04-30 2021-11-11 Alliance For Sustainable Energy, Llc Microwave photoconductance spectrometer and methods of using the same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5314913A (en) * 1976-07-27 1978-02-10 Satoru Tagami Pile for foundation work
JPS53118373A (en) * 1977-03-25 1978-10-16 Mitsubishi Metal Corp Method of measuring characteristic of semiconductor by microwave
JPS59141238A (ja) * 1983-02-01 1984-08-13 Hitachi Ltd キヤリア寿命測定装置
DE3407850A1 (de) * 1984-02-29 1985-09-05 Hahn-Meitner-Institut für Kernforschung Berlin GmbH, 1000 Berlin Mikrowellen-messverfahren und -messapparatur zur kontaktlosen und zerstoerungsfreien untersuchung photoempfindlicher materialien
JPH067564B2 (ja) * 1988-09-07 1994-01-26 三菱マテリアル株式会社 ウェーハ表面の半導体特性測定方法
US5138255A (en) * 1989-03-20 1992-08-11 Semitex Co., Ltd. Method and apparatus for measuring lifetime of semiconductor material including waveguide tuning means
US5049816A (en) * 1990-05-31 1991-09-17 Texas Instruments Incorporated Semiconductor substrate minority carrier lifetime measurements
JP2702807B2 (ja) * 1990-08-09 1998-01-26 東芝セラミックス株式会社 半導体中の深い不純物準位の測定方法及びその装置
HUT63497A (en) * 1990-12-17 1993-08-30 Semilab Felvezetoe Fiz Lab Rt Method and apparatus for measuring minority charge carrier in semiconductor material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8330472B2 (en) 2006-11-03 2012-12-11 Deutsche Solar Gmbh Device and method for detecting electrical properties of a sample of an excitable material
DE102016005478B3 (de) * 2016-05-03 2016-12-29 Lpcon Gmbh Verfahren und Anordnung zur Messung der Lebensdauer von Ladungsträgern in Halbleitern

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GB2284675A (en) 1995-06-14
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FR2713826A1 (fr) 1995-06-16

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