HU227170B1 - Surface passivation method and arrangement for measuring life time of minority carrier of semiconductors - Google Patents
Surface passivation method and arrangement for measuring life time of minority carrier of semiconductors Download PDFInfo
- Publication number
- HU227170B1 HU227170B1 HU0000710A HUP0000710A HU227170B1 HU 227170 B1 HU227170 B1 HU 227170B1 HU 0000710 A HU0000710 A HU 0000710A HU P0000710 A HUP0000710 A HU P0000710A HU 227170 B1 HU227170 B1 HU 227170B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- semiconductor sample
- semiconductor
- sample
- measurement
- arrangement
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 39
- 238000002161 passivation Methods 0.000 title claims description 14
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims description 41
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 17
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006388 chemical passivation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2648—Characterising semiconductor materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/265—Contactless testing
- G01R31/2656—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
A találmány tárgya eljárás félvezetők kisebbségi töltéshordozó élettartamának mikrohullámú, vagy örvényáramú mérésére oly módon, hogy a félvezetőminta felületét a méréssel egyidejűleg passziválásnak vetjük alá.
A kisebbségi töltéshordozó élettartam egy igen jellemző paraméter a félvezető anyagok, illetve eszközök tisztaságának jellemzésére, mivel az élettartam rendkívül érzékeny a szennyezők kis mennyiségére is. Akár 101°/cm3 koncentráció alatti sűrűségben előforduló hibák, illetve szennyezők is kimutathatók a kisebbségi töltéshordozók élettartamát mérő eljárásokkal. Ezek a mérési eljárások a félvezető technológiák, illetve technológiai berendezések fejlesztésében alapvető eszközzé váltak.
A kisebbségi töltéshordozók rekombinációs élettartamának vizsgálatára több ismert eljárás létezik. Az egyik ismert alapvető eljárástípus a mikrohullámú reflexión alapul.
A találmányunk célja a mikrohullámot alkalmazó eljárás egyik alapvető problémájának a kiküszöbölése, ezért az alábbiakban ezen eljárás ismertetésére szorítkozunk.
A. P. Ramsa, H. Jacobs és F. A. Brand 1995-ben a J. Appl. Phys. 30. számában elsőként ismertettek olyan eljárást, amellyel optikai úton gerjesztett többlet-töltéshordozók lecsengésének méréséből határozták meg a kisebbségi töltéshordozók rekombinációs élettartamát úgy, hogy a félvezetőmintát mikrohullámú térbe helyezték és mérték a mikrohullámú reflexió időbeli változását.
A mérés során a gerjesztési fázisban a félvezetőben fényimpulzussal többlet-töltéshordozókat: elektron-lyuk párokat keltenek. A fényimpulzus után a félvezetőben visszaáll az eredeti egyensúlyi állapot, a többlettöltéshordozó-koncentráció fokozatosan eltűnik, a töltéshordozók: elektronok, illetve lyukak egymással rekombinálódnak. Szennyező atomok, illetve kristályhibák jelenléte a töltéshordozók rekombinációját meggyorsítja. Egyszerű esetben a folyamat időbeli lefolyása exponenciális jellegű függvény, melynek időállandója az úgynevezett rekombinációs élettartam. Az élettartam értékének reciproka egy valószínűségi mennyiség, mely egyetlen hibatípus jelenléte esetén a hiba koncentrációjával arányos. A rekombinációs folyamat időbeli követésére célszerű mikrohullámú reflexiós mérést alkalmazni. Egy erre a célra megfelelő elrendezésben a mintát mikrohullámú térbe helyezik, ahol a mikrohullámú jelforrás (pl. Gunn oszcillátor) frekvenciája tipikusan 10 GHz. A mikrohullámú jelforráshoz jellemzően egy cirkulátor is csatlakoztatva van, mely a mikrohullámú energiát egy antennára juttatja. Az antenna révén a mikrohullám a vizsgálandó mintára sugárzódig Ilyen reflexiós elrendezés esetén a félvezetőmintáról visszavert mikrohullám az antennán, majd a cirkulátoron keresztül egy detektorra jut. A félvezetőmintáról visszavert mikrohullám intenzitása többek között függ a félvezetőminta vezetőképességétől (ellenállásától), tehát az anyagban lévő pillanatnyi töltéshordozó-koncentrációtól.
Amennyiben a töltéshordozó-koncentráció időbeli változást mutat, ez a visszavert mikrohullám intenzitásának változásában is megmutatkozik. Kis gerjesztések, tehát az eredeti egyensúlyi töltéshordozói koncentrációhoz képest kis mennyiségben keltett többlettöltéshordozók esetén, a visszavert mikrohullámú jel intenzitása egyenesen arányos a vezetőképesség, illetve a töltéshordozó-koncentráció megváltozásával. Ennek következtében a detektor által érzékelt mikrohullámú intenzitás időbeli változása pontosan visszatükrözi a kisebbségi töltéshordozó-koncentráció változását. Ilyen módon a detektorral érzékelt visszavert mikrohullámú intenzitás alapján meghatározható a kisebbségi töltéshordozók élettartama.
Több, a kereskedelemben kapható berendezés is a fenti elv alapján működik. Ezeknek a berendezéseknek a jellemzői az US 4,704,576 és az US 5,406,214 számú szabadalmi leírásokban vannak leírva.
A fent leírt mérési eljárás során ugyanakkor egy igen fontos problémát kell megoldanunk. Míg a mérés célja a félvezetőminta térfogatában lezajló jelenségek vizsgálata, és azon keresztül az anyagminőség megállapítása, addig a mérési eredményben a minta felületén lejátszódó folyamatok is megjelennek, sőt a legtöbb esetben domináns szerepet játszanak. Ennek oka, hogy a félvezető kristály felületén a kristályt alkotó atomok közötti kötések mellett úgynevezett „lógó” kötések fordulnak elő, amelyek rekombinációs centrumokként működnek, ily módon felgyorsítva a töltéshordozók rekombinációját. A mérést zavaró felületi rekombináció kiküszöbölése érdekében a mintát vagy termikusán oxidálják, vagy kémiailag passziválják. E módszerek a „lógó” kötések kiküszöbölése által a felületi rekombinációs centrumokat szüntetik meg. Ugyanakkor ezen eljárások lényeges hátrányokkal is rendelkeznek.
A termikus oxidáció rendkívül magas hőmérsékleten történik (kb. 1000 °C). Az oxidnövesztéssel párhuzamosan a félvezetőminta más változásokon is keresztülmegy. A hőkezelés a félvezetőminta kristályában meglévő hibaszerkezeteket átalakítja, a felületen előforduló szennyezéseket pedig a tömbi anyagba bediffundáltatja. A mérés során tehát a félvezetőmintát már nem tudjuk eredeti állapotában vizsgálni.
Az oxidálás hátrányos tulajdonsága még, hogy az oxid-félvezető átmenet általában nem tökéletes minőségű, tehát ott még mindig találhatóak „lógó” kötések. Ezek rekombinációs centrumként viselkedve továbbra is befolyásolhatják a töltéshordozó élettartam mérésnek az eredményét. Ezen hátrány kiküszöbölését egy további lépéssel az oxid felületének mérés előtt történő, úgynevezett koronafeltöltésével érik el. Erről írnak Schöfthaler és társai a „Jó minőségű felületpassziválás koronafeltöltéssel a félvezető-felület jellemzésére” c. cikkben. (M. Schöfthaler, R. Brendel, G. Langguth and J. H. Werner: High-Quality Surface Passivation by Corona-Charged Oxides fór Semiconductor Surface Characterization, Proc. 1st World Conference on Photovoltic Energy Conversion, Waikoola, Hawaii, December 5-9,1994.) Az eljárás során egy nagyfeszültségű koronagenerátorral a levegő molekuláit ionizálják, és az io2
HU 227 170 Β1 nokat az oxid felületére vezetik. Az ily módon feltöltött oxidban igen nagy elektromos térerősség alakul ki, amely bizonyos mértékig a félvezetőbe is behatol. Ez az elektromos tér a töltéshordozó élettartam mérés során keltett töltéshordozókat szétválasztja. Ez azt jelenti, hogy a polaritástól függően az egyik típusú töltéshordozót (pl. a negatív elektronokat) az oxid-félvezető átmenet környékéről eltaszítja, míg az ellenkező típusú töltéshordozókat (pl. a pozitív lyukakat) az átmenethez vonzza. Ennek következtében az átmenetnél csak egyfajta töltéshordozók vannak jelen. A rekombinációs folyamat előfeltétele ugyanakkor mindkétfajta töltéshordozó egyidejű előfordulása egy adott térrészben. Az oxidfelület koronafeltöltés következtében tehát a félvezető felületén (a félvezető-oxid átmenetnél) még akkor sem történik rekombináció, ha ott bizonyos számú rekombinációs centrum található. A koronafeltöltési eljárás igen hasznosnak bizonyult a gyakorlatban termikusán oxidált félvezetők mérésében. Ugyanakkor az oxid nélküli csupasz félvezető-felületen az oxidhoz képest sokkal nagyobb vezetőképesség miatt a félvezetőmintára vezetett gázionok semlegesítődnek, tehát elektromos tér és így a passziválási hatás nem alakul ki. Ez még abban az esetben is igaz, ha a jó szigetelőképességű termikus oxid helyett lazább szerkezetű kémiai oxidot növesztünk a félvezető felületére. Szintén alkalmatlan tartósan megmaradt feltöltésre az egyes félvezetők (pl. szilícium) felületén szobahőmérsékleten természetes légköri viszonyok között spontán is kialakuló igen vékony, úgynevezett „natív” oxid. Ennek oka, hogy egy ilyen réteg a töltést csak másodpercekig, illetve percekig tartja meg, tehát az előkezelt minta felülete a mérés megkezdésének idejére már semlegesítődik.
A másik eljárás az úgynevezett kémiai felületpassziválás, amely az oxidációval szemben azzal a jelentős előnnyel rendelkezik, hogy szoba-hőmérsékletű eljárás lévén nem változtatja meg a tömbi félvezetőminta tulajdonságait. A gyakorlatban használt kémiai passziválási eljárások, amelyet például az US 5580828 számú szabadalom ismertet, ugyanakkor a felület kémiai szerkezetét jelentősen átalakítják. Ennek egyik hátrányos következménye, hogy az ily módon szennyezett felületű mintát a félvezetőiparban a rendkívül szigorú tisztasági követelmények miatt továbbfeldolgozni már nem lehet. A másik probléma, hogy a vegyileg kezelt felület olyan átalakuláson megy keresztül, amely a mérés kielégítően pontos megismétlését is lehetetlenné teszi. A fentiek következtében a kémiai passziválással végrehajtott töltéshordozó-élettartam mérése már nem tekinthető roncsolásmentesnek.
Ahogy a korábbi leírásból kitűnik, igen előnyös lehet egy olyan felületpassziválási eljárás, amely hatékonyan kiküszöböli a mérés során a felületi jelenségeket, ugyanakkor nem változtatja meg a félvezetőminta sem tömbi, sem pedig felületi tulajdonságait. Ennek következtében a mérés ismételhetővé és visszaellenőrizhetővé válik, a mérési félvezetőminta pedig a félvezetőipar számára továbbfeldolgozható, hasznosítható lesz.
A találmány célja olyan eljárás és az eljárást megvalósító elrendezés kidolgozása, amely a kisebbségi töltéshordozó élettartamának mérését a fenti kritériumokat kielégítő felületpassziválással teszi lehetővé.
A találmány felismerése, hogy a passziválás a félvezetőminta felületének folyamatos elektromos töltésével történik, melyhez célszerűen vagy koronakisüléssel a levegő molekuláiból létrehozott gázionokat, vagy ultraibolya fénnyel történő megvilágítást használunk.
A találmány tárgya eljárás félvezetőminta felületpassziválására, és a felületpassziválással egyidejűleg a kisebbségi töltéshordozók élettartamának mérésére, amely eljárás során a félvezetőmintát a félvezető anyag tilos sávjánál nagyobb energiájú fényimpulzussal megvilágítjuk, és mikrohullámú reflektométerrel megmérjük a félvezetőmintában a fény hatására keletkező ellenállás-változás időfüggvényét, ahol a folyamat jellemző időállandója a töltéshordozó élettartama.
A találmány lényege, hogy a félvezetőminta megfelelő részének felületét a kisebbségi töltéshordozó méréséhez elektromosan folyamatosan feltöltjük.
Előnyös az eljárás, ha a félvezetőminta felületének elektromos feltöltésére koronakisüléssel a levegőben található gázok molekuláiból létrehozott ionokat használunk.
Ugyancsak előnyös, ha a félvezetőminta felületének elektromos feltöltésére ultraibolya fénnyel történő megvilágítást alkalmazunk.
Előnyös továbbá, ha a mérés során a félvezetőmintát egy mozgatóasztalra helyezzük, és a mérést a hely függvényében végezzük el.
A töltés következtében kialakuló térerősség a felület közelében a töltéshordozókat szétválasztja, ezáltal a felületi rekombinációt jelentősen lecsökkenti, vagy teljesen kiküszöböli. Mivel a találmány szerinti eljárás során a töltés folyamatosan, a méréssel egyidejűleg történik, így a passziválóhatás még akkor is kialakul, ha a felület, vagy a felületet borító réteg nem tökéletes szigetelő. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a legtipikusabb, tehát „natív” oxiddal borított minták is mérhetővé válnak.
A találmány tárgya továbbá elrendezés a találmány szerinti eljárás foganatosítására, amely mikrohullámú reflexió mérésen alapuló kisebbségi töltéshordozó mérő berendezésből, és a mérés közben a felület folyamatos elektromos feltöltését lehetővé tévő egységből áll.
A találmány tárgya továbbá tehát elrendezés a találmány szerinti eljárás foganatosítására, amely elrendezés a félvezetőmintára mikrohullámot sugárzó mikrohullámú reflektométert, a mikrohullámú reflektométerre csatlakoztatott jelfeldolgozó egységet tartalmaz, amely egy, a félvezetőmintának a reflektométerrel kapcsolatban álló területét a félvezetőminta a tiltott sávjánál nagyobb energiájú fényimpulzussal megvilágító lézerfényforrással van összekapcsolva. A jelfeldolgozó egység a lézerfényforrással megvilágított félvezetőmintában a fény hatására keletkező ellenállás-változás időfüggvényét méri, és a töltéshordozó élettartamát, minta folyamatjellemző időállandóját határozza meg.
Az elrendezés lényege, hogy a vizsgált félvezetőminta felülete a mérés során egy, az elülső oldalánál
HU 227 170 Β1 elhelyezett első koronakisüléses generátorral, és egy, a hátoldalán elhelyezett második kisüléses generátorral a levegőt alkotó gázok ionizációjával létrehozott ionokkal folyamatosan elektromosan fel van töltve, a félvezetőminta pedig földelve van.
A találmány tárgya olyan elrendezés is a találmány szerinti eljárás foganatosítására, amely elrendezés a félvezetőmintára mikrohullámot sugárzó mikrohullámú reflektométert, a mikrohullámú reflektométerre csatlakoztatott jelfeldolgozó egységet tartalmaz, amely egy, a félvezetőmintának a reflektométerrel kapcsolatban álló területét a félvezetőminta a tiltott sávjánál nagyobb energiájú fényimpulzussal megvilágító lézerfényforrással van összekapcsolva. A lézerfényforrással megvilágított félvezetőmintában a fény hatására keletkező ellenállás-változás időfüggvényét a jelfeldolgozó egységben megmérjük, ebből a töltéshordozó élettartamát mint a folyamatjellemző időállandóját határozza meg.
Az elrendezés lényege, hogy a vizsgált félvezetőminta felülete a mérés során ultraibolya sugárzással van megvilágítva.
A találmányt a továbbiakban példaként! kiviteli alakja segítségével, a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az
1. ábrán a találmány szerinti elrendezés vázlatos rajza látható, a
2a. ábrán egy oxidálatlan szilíciumszelet hagyományos méréssel felvett élettartam-térképezése látható, a
2b. ábrán a találmány szerinti elrendezéssel felvett élettartam-térképezés látható.
Az 1. ábrán egy mikrohullámú kisebbségi töltéshordozót mérő elrendezés látható, amely elrendezésben a találmány alkalmazható. A mérendő 1 félvezetőminta egy mikrohullámú 2 reflektométerrel van kapcsolatban oly módon, hogy a mikrohullámú 2 reflektométer a mikrohullámot az 1 félvezetőmintára sugározza, és az 1 félvezetőmintáról visszavert mikrohullámú jelet az idő függvényében érzékeli, majd azt egy vezérlő-, jelrögzítő és jelfeldolgozó elrendezésbe, a továbbiakban 3 jelfeldolgozó egységbe továbbítja. A mérendő 1 félvezetőmintának a mikrohullámú 2 reflektométerrel kapcsolatban lévő részét egy 4 lézerfényforrás világítja meg, jellemzően impulzus üzemmódban. Az 1 félvezetőmintának a mikrohullámú 2 reflektométerrel és a 4 lézerfényforrással kapcsolatban lévő elülső oldali része egy első 5 koronakisüléses generátorral, a hátoldali része egy második 6 koronakisüléses generátorral van kapcsolatban.
Az eljárás során a 4 lézerfényforrás fényimpulzusai az 1 félvezetőmintában az egyensúlyi állapothoz képest többlet-töltéshordozókat, elektron-lyuk párokat keltenek, mely töltéshordozó párok idővel eltűnnek, azaz egymással rekombinálódnak.
A mikrohullámú 2 reflektométer által az 1 félvezetőmintára sugárzott mikrohullám a 1 félvezetőmintáról visszaverődik, és a mikrohullámú 2 reflektométerben lévő detektor az 1 félvezetőmintáról visszavert mikrohullámú teljesítménnyel arányos elektromos jelet hoz létre, amely jelet a 3 jelfeldolgozó egység az idő függvényében rögzíti. A jellemzően exponenciális változás időállandója a meghatározandó töltéshordozó-élettartam.
A találmány szerinti elrendezés az 1. ábrán bemutatott egyik előnyös kiviteli alakjánál alkalmazott mikrohullámú 2 reflektométer 10,3 GHz mikrohullámmal méri a reflexió időbeli lefolyását, míg a 1 félvezetőmintában a töltéshordozó párokat mint 4 lézerfényforrás egy 904 nm GaAs lézer kelti, melynek fényfoltja az 1 félvezetőmintának kb. 1 mm2-es felületére van koncentrálva, ahol a lézerfény kb. 1015-1017/cm3 koncentrációjú töltéshordozó párokat kelt. A mérés eredménye így tehát a megvilágított kb. 1 mm2-es felület környékéről szolgáltat információt, és ha egy alkalmas berendezés az 1 félvezetőminta mozgatásáról is gondoskodik, akkor a teljes 1 félvezetőminta minősége feltérképezhető. Egy mikrohullámú reflexiómérésen alapuló kisebbségi töltéshordozó élettartamának a mérését megvalósító műszer például a Semilab Rt. által gyártott, a kereskedelemben elérhető WT-85 típusú műszer. Az ilyen berendezések működése a szakirodalomban és a félvezető-minősítések terén általánosan ismert, ezért ezt a továbbiakban részletesen nem ismertetjük.
A jelen találmány lényege, hogy a kisebbségi töltéshordozó élettartamának mérésével egyidejűleg az 1 félvezetőminta mérendő tartományának elülső oldali része egy első 5 koronakisüléses generátorral, hátoldali része pedig egy második 6 koronakisüléses generátorral van kapcsolatban, miközben az 1 félvezetőminta elektromos szempontból földelt. Az első 5 és második 6 koronakisüléses generátorok a töltés során folyamatosan töltött levegőmolekulákat juttatnak az 1 félvezetőminta mért részének felületére. Ha az 1 félvezetőminta felületén rossz vezetőképességű réteg, például a félvezetőnek a szobahőmérsékleten és normál légköri viszonyok között kialakuló oxidja van, akkor kellő sebességű, azaz töltésáramú folyamatos töltés esetén az 1 félvezetőminta felületén még mindig megfelelő térerősség alakul ki. Ez a térerősség az 1 félvezetőminta felületének a közelében az ellenkező töltésű szabad töltéshordozókat egymástól szétválasztja, és a rekombináció sebességét jelentősen lecsökkenti. A fenti hatás következtében a felületi folyamatok a töltéshordozó-mérésből kiküszöbölhetők.
A jelen találmány előnyös tulajdonsága, hogy a felületi rekombináció kiküszöbölését, tehát a felület passziválását úgy éri el, hogy az 1 félvezetőminta semmilyen előkezelést nem igényel, és az eljárás következtében a tipikus félvezető-technológiák szempontjából semmilyen jelentős változást (sem térfogati, sem felületi) nem szenved. Lényeges előny továbbá, hogy ez az eljárás a gyakorlatban előforduló 1 félvezetőminták rendkívül széles körére (mind termikusán oxidált, mind oxidálatlan mintákra) alkalmazható.
A 2a. és 2b. ábra az eljárás hatékonyságát mutatja be egy oxidálatlan szilíciumszelet 1 mm-es felbontású élettartam-térképezése során. A 2a. ábra az egyidejű elektromos feltöltés nélküli, tehát hagyományos mérés eredményét mutatja. A felületi rekombinációs folyamat jelentős szerepe következtében a jellemző értékek a
HU 227 170 Β1
10-20 ps tartományba esnek. A 2b. ábrán mutatott térkép felvétele során az élettartamméréssel egyidejűleg az 1 félvezetőminta felületének koronafeltöltését is alkalmaztuk. Látható, hogy a felületi rekombináció kiiktatása következtében a mért érték jelentősen meghosszabbodott, mutatva a passziválás! eljárás hatékonyságát.
Claims (7)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Eljárás félvezetőminta felületpassziválására és a felületpassziválással egyidejűleg a kisebbségi töltéshordozók élettartamának mérésére, amely eljárás során a félvezetőmintát a félvezető anyag tilos sávjánál nagyobb energiájú fényimpulzussal megvilágítjuk, és mikrohullámú reflektométerrel megmérjük a félvezetőmintában a fény hatására keletkező ellenállás-változás időfüggvényét, ahol a folyamat jellemző időállandója a töltéshordozó élettartama, azzal jellemezve, hogy a vizsgált félvezetőminta felületét a mérés során folyamatosan elektromosan feltöltjük.
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezetőminta felületének elektromos feltöltésére koronakisüléssel a levegőben található gázok molekuláiból létrehozott ionokat használunk.
- 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezetőminta felületének elektromos feltöltésére ultraibolya fénnyel történő megvilágítást alkalmazunk.
- 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezetőmintát egy mozgatóasztalra helyezzük, és a mérést a hely függvényében végezzük el.
- 5. Elrendezés az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, amely elrendezés a félvezetőmintára (1) mikrohullámot sugárzó mikrohullámú reflektométert (2), a mikrohullámú reflektométerre (2) csatlakoztatott jelfeldolgozó egységet (3) tartalmaz, amely egy, a félvezetőmintának (1) a reflektométerrel (2) kapcsolatban álló területét a félvezetőminta a tiltott sávjánál nagyobb energiájú fényimpulzussal megvilágító lézerfényforrással (4) van összekapcsolva, a lézerfényforrással (4) megvilágított félvezetőmintában (1) a fény hatására keletkező ellenállás-változás időfüggvényét a jelfeldolgozó egységben (3) megmérjük, ahol a töltéshordozó élettartama a folyamatjellemző időállandója, azzal jellemezve, hogy a vizsgált félvezetőminta (1) felülete a mérés során egy, az elülső oldalánál elhelyezett első koronakisüléses generátorral (5), és egy, a hátoldalán elhelyezett második koronakisüléses generátorral (6) a levegőt alkotó gázok ionizációjával létrehozott ionokkal folyamatosan elektromosan fel van töltve, a félvezetőminta (1) pedig földelve van.
- 6. Elrendezés az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, amely elrendezés a félvezetőmintára (1) mikrohullámot sugárzó mikrohullámú reflektométert (2), a mikrohullámú reflektométerre (2) csatlakoztatott jelfeldolgozó egységet (3) tartalmaz, amely egy, a félvezetőmintának (1) a reflektométerrel (2) kapcsolatban álló területét a félvezetőminta a tiltott sávjánál nagyobb energiájú fényimpulzussal megvilágító lézerfényforrással (4) van összekapcsolva, a lézerfényforrással (4) megvilágított félvezetőmintában (1) a fény hatására keletkező ellenállás-változás időfüggvényét a jelfeldolgozó egységben (3) megmérjük, ebből a töltéshordozó élettartama a folyamatjellemző időállandója, azzal jellemezve, hogy a vizsgált félvezetőminta (1) felülete a mérés során ultraibolya sugárforrással van megvilágítva.
- 7. A 5. vagy 6. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a félvezetőminta (1) a mérés során egy mozgatóberendezéssel van összekapcsolva.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU0000710A HU227170B1 (en) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | Surface passivation method and arrangement for measuring life time of minority carrier of semiconductors |
| GB0122713A GB2370155A (en) | 2000-02-17 | 2001-02-15 | Surface passivation method and arrangement for measuring the lifetime of minority carriers in semiconductors |
| DE10190639T DE10190639B3 (de) | 2000-02-17 | 2001-02-15 | Oberflächenpassivierungs-Verfahren zum Messen der Lebensdauer von Minoritätsladungsträgern in Halbleitern |
| PCT/HU2001/000018 WO2001061745A2 (en) | 2000-02-17 | 2001-02-15 | Surface passivation method and arrangement for measuring the lifetime of minority carriers in semiconductors |
| JP2001560440A JP2003523628A (ja) | 2000-02-17 | 2001-02-15 | 半導体の少数キャリアの寿命を測定する表面パッシベーション方法および装置 |
| US09/958,172 US6653850B2 (en) | 2000-02-17 | 2001-02-15 | Surface passivation method and arrangement for measuring the lifetime of minority carriers in semiconductors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU0000710A HU227170B1 (en) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | Surface passivation method and arrangement for measuring life time of minority carrier of semiconductors |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU0000710D0 HU0000710D0 (en) | 2000-04-28 |
| HUP0000710A2 HUP0000710A2 (hu) | 2001-11-28 |
| HUP0000710A3 HUP0000710A3 (en) | 2002-01-28 |
| HU227170B1 true HU227170B1 (en) | 2010-09-28 |
Family
ID=89978108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU0000710A HU227170B1 (en) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | Surface passivation method and arrangement for measuring life time of minority carrier of semiconductors |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6653850B2 (hu) |
| JP (1) | JP2003523628A (hu) |
| DE (1) | DE10190639B3 (hu) |
| GB (1) | GB2370155A (hu) |
| HU (1) | HU227170B1 (hu) |
| WO (1) | WO2001061745A2 (hu) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030052462A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 주식회사 실트론 | 실리콘 웨이퍼의 라이프 타임 측정방법 |
| JP4785039B2 (ja) * | 2005-08-10 | 2011-10-05 | コバレントマテリアル株式会社 | シリコンウェーハのライフタイム測定方法 |
| ATE514095T1 (de) * | 2007-09-11 | 2011-07-15 | Soitec Silicon On Insulator | Volumenlebensdauermessung |
| JP5373364B2 (ja) * | 2008-10-27 | 2013-12-18 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハのキャリアライフタイム測定方法 |
| JP5814558B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2015-11-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸化物半導体薄膜の評価方法、及び酸化物半導体薄膜の品質管理方法 |
| JP5350345B2 (ja) * | 2010-09-22 | 2013-11-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 薄膜半導体の結晶性評価装置および方法 |
| KR102068741B1 (ko) | 2013-06-04 | 2020-01-22 | 삼성디스플레이 주식회사 | 다결정 규소막의 검사 방법 |
| JP6082950B2 (ja) * | 2013-09-03 | 2017-02-22 | 株式会社Ｊｏｌｅｄ | 薄膜トランジスタの評価方法、製造方法、及び、薄膜トランジスタ |
| JP5798669B2 (ja) * | 2013-12-03 | 2015-10-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸化物半導体薄膜の評価方法、及び酸化物半導体薄膜の品質管理方法、並びに上記評価方法に用いられる評価装置 |
| US10564215B2 (en) * | 2014-07-01 | 2020-02-18 | Raja Technologies Inc. | System and method of semiconductor characterization |
| JP6421711B2 (ja) * | 2015-07-03 | 2018-11-14 | 信越半導体株式会社 | 再結合ライフタイム測定の前処理方法 |
| CN108983063A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-12-11 | 中国计量大学 | 晶硅太阳能电池少子寿命的测试方法 |
| CN112366146A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-02-12 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种晶圆片的寿命测试方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| 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 |
| US5406214A (en) * | 1990-12-17 | 1995-04-11 | Semilab Felvezeto Fizikai Lab, Rt | Method and apparatus for measuring minority carrier lifetime in semiconductor materials |
| HUT63497A (en) | 1990-12-17 | 1993-08-30 | Semilab Felvezetoe Fiz Lab Rt | Method and apparatus for measuring minority charge carrier in semiconductor material |
| US5580828A (en) | 1992-12-16 | 1996-12-03 | Semiconductor Physics Laboratory Rt | Method for chemical surface passivation for in-situ bulk lifetime measurement of silicon semiconductor material |
| US5581499A (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-03 | Hamamdjian; Gilbert | Micro information storage system |
| JP3670051B2 (ja) * | 1995-06-06 | 2005-07-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法及びその装置 |
| US6011404A (en) | 1997-07-03 | 2000-01-04 | Lucent Technologies Inc. | System and method for determining near--surface lifetimes and the tunneling field of a dielectric in a semiconductor |
| US5834941A (en) * | 1997-08-11 | 1998-11-10 | Keithley Instruments, Inc. | Mobile charge measurement using corona charge and ultraviolet light |
| US6207468B1 (en) * | 1998-10-23 | 2001-03-27 | Lucent Technologies Inc. | Non-contact method for monitoring and controlling plasma charging damage in a semiconductor device |
-
2000
- 2000-02-17 HU HU0000710A patent/HU227170B1/hu unknown
-
2001
- 2001-02-15 WO PCT/HU2001/000018 patent/WO2001061745A2/en active Application Filing
- 2001-02-15 DE DE10190639T patent/DE10190639B3/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-15 JP JP2001560440A patent/JP2003523628A/ja active Pending
- 2001-02-15 US US09/958,172 patent/US6653850B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-15 GB GB0122713A patent/GB2370155A/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001061745A2 (en) | 2001-08-23 |
| JP2003523628A (ja) | 2003-08-05 |
| HU0000710D0 (en) | 2000-04-28 |
| WO2001061745A3 (en) | 2002-01-31 |
| GB2370155A (en) | 2002-06-19 |
| DE10190639T1 (de) | 2002-08-01 |
| GB0122713D0 (en) | 2001-11-14 |
| DE10190639B3 (de) | 2013-08-01 |
| HUP0000710A2 (hu) | 2001-11-28 |
| HUP0000710A3 (en) | 2002-01-28 |
| US6653850B2 (en) | 2003-11-25 |
| US20020158642A1 (en) | 2002-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lui et al. | Ultrafast carrier relaxation in radiation-damaged silicon on sapphire studied by optical-pump–terahertz-probe experiments | |
| Kash et al. | Subpicosecond time-resolved Raman spectroscopy of LO phonons in GaAs | |
| US5047713A (en) | Method and apparatus for measuring a deep impurity level of a semiconductor crystal | |
| HU227170B1 (en) | Surface passivation method and arrangement for measuring life time of minority carrier of semiconductors | |
| US5907764A (en) | In-line detection and assessment of net charge in PECVD silicon dioxide (oxide) layers | |
| HU196262B (en) | Method for testing electrically active impuritles in semiconductor materials and structures and measuring arrangement for implementing method | |
| Lu et al. | Characteristics of excimer laser induced plasma from an aluminum target by spectroscopic study | |
| US4837506A (en) | Apparatus including a focused UV light source for non-contact measuremenht and alteration of electrical properties of conductors | |
| Shinn et al. | Excimer laser photoablation of silicon | |
| US4168432A (en) | Method of testing radiation hardness of a semiconductor device | |
| US5760594A (en) | Contamination monitoring using capacitance measurements on MOS structures | |
| Mann et al. | Pulsed laser surface heating: nanosecond time-scale temperature measurement | |
| JPH0697252A (ja) | ポリシリコン／シリコン界面酸化物膜の厚さを決定するための方法及び装置。 | |
| Yambe et al. | Comparison of Electron Densities and Temperatures in Helium and Argon Nonthermal Atmospheric-Pressure Plasmas by Continuum Spectral Analysis | |
| JPH07240450A (ja) | 担体寿命測定方法 | |
| Suter et al. | Solid-State Biased Coherent Detection of Ultra-Broadband Terahertz Pulses for high repetition rate, low pulse energy lasers | |
| JPS61101045A (ja) | 半導体評価方法 | |
| Cattell et al. | The quantitative determination of phonon energy spectra using superconducting heterojunctions | |
| Cottle et al. | 1/f/sup alpha/noise and fabrication variations of TiW/Al VLSI interconnections | |
| Okada et al. | Ultraviolet laser light scattering diagnostics of the plume in pulsed-laser deposition process | |
| SU1581138A1 (ru) | Способ определени времени релаксации неравновесных возбуждений | |
| Li et al. | Determination of trapping dynamics of semi-insulating GaAs by frequency-dependent photoconductivity | |
| Bowden et al. | A thomson scattering measurement system based on an infrared laser | |
| Kamigaki et al. | Two signals in electrically detected magnetic resonance of platinum-doped silicon p–n junctions | |
| Mori et al. | A study on REMPI as a measurement technique for highly rarefied gas flows (Analyses of experimental REMPI spectra in supersonic free molecular flows) |