JP2000091393A - 半導体評価装置 - Google Patents
半導体評価装置Info
- Publication number
- JP2000091393A JP2000091393A JP10258731A JP25873198A JP2000091393A JP 2000091393 A JP2000091393 A JP 2000091393A JP 10258731 A JP10258731 A JP 10258731A JP 25873198 A JP25873198 A JP 25873198A JP 2000091393 A JP2000091393 A JP 2000091393A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- lifetime
- semiconductor
- semiconductor sample
- excitation light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 十分に表面再結合を抑制した状態で得られる
バルクライフタイムを確実に測定する。 【解決手段】 半導体試料Ｗの上下に透明電極５を設置
し，これと試料Ｗとの間に直流電源７を接続する。試料
Ｗに対する印加電圧の極性及び大きさはコンピュータ８
の制御により可変であり，印加電圧の極性及び大きさを
順次変化させると共に，光導電減衰法によりライフタイ
ムを測定し，印加電圧と測定ライフタイムとの関係を得
る。ここで，ライフタイムが増加するにつれて表面再結
合が抑制されていると言えるから，上記関係におけるラ
イフタイムの極大値が，この試料の内部ライフタイムで
あると判断できる。また，表面のエネルギーバンド状態
と，その状態から蓄積若しくは反転状態に近づけるため
の電圧の極性とは所定の関係から試料の表面エネルギー
バンド状態が評価できる。
バルクライフタイムを確実に測定する。 【解決手段】 半導体試料Ｗの上下に透明電極５を設置
し，これと試料Ｗとの間に直流電源７を接続する。試料
Ｗに対する印加電圧の極性及び大きさはコンピュータ８
の制御により可変であり，印加電圧の極性及び大きさを
順次変化させると共に，光導電減衰法によりライフタイ
ムを測定し，印加電圧と測定ライフタイムとの関係を得
る。ここで，ライフタイムが増加するにつれて表面再結
合が抑制されていると言えるから，上記関係におけるラ
イフタイムの極大値が，この試料の内部ライフタイムで
あると判断できる。また，表面のエネルギーバンド状態
と，その状態から蓄積若しくは反転状態に近づけるため
の電圧の極性とは所定の関係から試料の表面エネルギー
バンド状態が評価できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，半導体の内部にお
けるキャリアライフタイム，及び表面エネルギーバンド
状態を評価する半導体評価装置に関するものである。
けるキャリアライフタイム，及び表面エネルギーバンド
状態を評価する半導体評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体材料のキャリアライフタイムは，
トランジスタや太陽電池などの多くの半導体デバイスの
特性を決定する重要な物理パラメータである。また，微
量な結晶欠陥や不純物に大きく影響されることから，特
にシリコン半導体ウェーハにおいてはその品質管理に広
く用いられている。このような半導体ウェーハのキャリ
アライフタイムの測定には，従来から光導電減衰法が広
く用いられてきた。この方法は，半導体ウェーハにパル
ス光を照射して上記半導体ウェーハ内に過剰キャリアを
励起し，この過剰キャリア数の減衰に基づいてキャリア
ライフタイムを測定するものである。上記過剰キャリア
数の減衰状態は， 電極をつけて抵抗を測定する マイクロ波を照射してその反射波若しくは透過波の強
度を測定する などの方法によって知ることができる。このうち，上記
のマイクロ波を用いる手法は，非接触で且つ高速に測
定できることから広く用いられている。ところが，上記
光導電減衰法では，内部（バルク）の性質を表面の効果
から分離して評価することができないという問題点があ
った。即ち，パルス光によって励起された過剰キャリア
は半導体ウェーハの内部，及び表面において多数キャリ
アと再結合して消滅するが，上記内部及び表面における
２種類の再結合による減衰を区別することは多くの場合
困難である。従って，半導体ウェーハの内部におけるラ
イフタイム（以下，バルクライフタイムという）を測定
したい場合には，何らかの方法で表面における再結合を
抑止する必要があった。ここで，半導体ウェーハの表面
再結合を抑止する方法の１つとして，表面を熱酸化させ
たり，或いは表面に適当な薬品処理を施すことが考えら
れる。しかしながら，このような方法は手間がかかるだ
けでなく，半導体ウェーハの状態を本質的に変えてしま
う危険性があった。例えば，熱酸化は内部の欠陥密度を
変化させる可能性があり，薬品処理は結果的に表面を汚
染してしまう可能性が高い。また，このような処理は条
件の違いによってその効果が大きく異なり，不適切な条
件下で行うと十分な効果が得られないという問題点もあ
った。しかも，上記処理によって表面再結合が完全に抑
制されたと保証することは，殆どの場合不可能である。
トランジスタや太陽電池などの多くの半導体デバイスの
特性を決定する重要な物理パラメータである。また，微
量な結晶欠陥や不純物に大きく影響されることから，特
にシリコン半導体ウェーハにおいてはその品質管理に広
く用いられている。このような半導体ウェーハのキャリ
アライフタイムの測定には，従来から光導電減衰法が広
く用いられてきた。この方法は，半導体ウェーハにパル
ス光を照射して上記半導体ウェーハ内に過剰キャリアを
励起し，この過剰キャリア数の減衰に基づいてキャリア
ライフタイムを測定するものである。上記過剰キャリア
数の減衰状態は， 電極をつけて抵抗を測定する マイクロ波を照射してその反射波若しくは透過波の強
度を測定する などの方法によって知ることができる。このうち，上記
のマイクロ波を用いる手法は，非接触で且つ高速に測
定できることから広く用いられている。ところが，上記
光導電減衰法では，内部（バルク）の性質を表面の効果
から分離して評価することができないという問題点があ
った。即ち，パルス光によって励起された過剰キャリア
は半導体ウェーハの内部，及び表面において多数キャリ
アと再結合して消滅するが，上記内部及び表面における
２種類の再結合による減衰を区別することは多くの場合
困難である。従って，半導体ウェーハの内部におけるラ
イフタイム（以下，バルクライフタイムという）を測定
したい場合には，何らかの方法で表面における再結合を
抑止する必要があった。ここで，半導体ウェーハの表面
再結合を抑止する方法の１つとして，表面を熱酸化させ
たり，或いは表面に適当な薬品処理を施すことが考えら
れる。しかしながら，このような方法は手間がかかるだ
けでなく，半導体ウェーハの状態を本質的に変えてしま
う危険性があった。例えば，熱酸化は内部の欠陥密度を
変化させる可能性があり，薬品処理は結果的に表面を汚
染してしまう可能性が高い。また，このような処理は条
件の違いによってその効果が大きく異なり，不適切な条
件下で行うと十分な効果が得られないという問題点もあ
った。しかも，上記処理によって表面再結合が完全に抑
制されたと保証することは，殆どの場合不可能である。
【０００３】そこで，これらに代わる方法として，表面
に電界を印加することによって表面再結合を抑制する方
法が，例えば特開昭６４−３７８４３号公報（公報１と
する），特開平４−２８９４４２号公報（公報２とす
る），特開平５−２６４４７３号公報（公報３とする）
等に提案されている。上記各公報に提案されている方法
は，半導体ウェーハの表裏面に平板電極を設置し，上記
２つの電極間に電圧を印加することによって半導体ウェ
ーハ表面から多数キャリア或いは少数キャリアを追い払
い，表面再結合を抑制しようとするものである。上記公
報１には，図６に示すように，半導体ウェーハ１０１の
上下に２つの電極１０２ａ，１０２ｂを設置し，それら
電極に電源１０３を接続した装置が記載されている。ま
た，上記公報２，３には，図７に示すように，接地され
た半導体ウェーハ２０１の上下に設置された電極２０２
ａ，２０２ｂに電源２０３によって電圧を印加する装置
が記載されている。このとき，印加する電圧の極性は，
上記公報２では表面で多数キャリアの蓄積が生じる向
き，上記公報３では表面に空乏層が生じる向きとされて
いる。
に電界を印加することによって表面再結合を抑制する方
法が，例えば特開昭６４−３７８４３号公報（公報１と
する），特開平４−２８９４４２号公報（公報２とす
る），特開平５−２６４４７３号公報（公報３とする）
等に提案されている。上記各公報に提案されている方法
は，半導体ウェーハの表裏面に平板電極を設置し，上記
２つの電極間に電圧を印加することによって半導体ウェ
ーハ表面から多数キャリア或いは少数キャリアを追い払
い，表面再結合を抑制しようとするものである。上記公
報１には，図６に示すように，半導体ウェーハ１０１の
上下に２つの電極１０２ａ，１０２ｂを設置し，それら
電極に電源１０３を接続した装置が記載されている。ま
た，上記公報２，３には，図７に示すように，接地され
た半導体ウェーハ２０１の上下に設置された電極２０２
ａ，２０２ｂに電源２０３によって電圧を印加する装置
が記載されている。このとき，印加する電圧の極性は，
上記公報２では表面で多数キャリアの蓄積が生じる向
き，上記公報３では表面に空乏層が生じる向きとされて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記公
報１〜３に提案されている方法では，必ずしも表面再結
合を十分に抑制することはできなかった。即ち，表面再
結合を抑制するためには，半導体ウェーハの表面におけ
るエネルギーバンド状態に応じて適切な極性，強度の電
圧を印加する必要があるが（詳細は本発明の説明におい
て詳述する），上記各公報に提案されている方法では必
ずしも十分に表面再結合を抑制させることができる電圧
が印加されているとは限らない。例えば上記公報１に記
載の装置（図６）では，半導体ウェーハ１０１の表と裏
とで必ず逆極性の電圧がかかることになるため，片側で
は表面再結合を抑制できたとしても反対側ではかえって
表面再結合を促進させてしまう可能性がある。また，上
記公報２，３に記載の装置（図７）では，表裏面におい
て同一極性の電圧がかかるものの，印加電圧の極性は片
方に限定されている。半導体ウェーハの表面におけるエ
ネルギーバンド状態によっては，指定された極性では表
面再結合が減少するとは限らず，逆に増加させてしまう
可能性もある。また，印加電圧の強度についても，表面
におけるエネルギーバンド状態に応じて適切な値に設定
しなければ十分に表面再結合を抑制することはできな
い。また，半導体ウェーハ表面における金属汚染の検出
もウェーハの品質管理上重要であるが，上記各公報に記
載の発明は，バルクライフタイムを得ることを目的とし
たものであり，表面における情報（エネルギーバンド状
態）を評価する手法については開示されていない。本発
明は上記事情に鑑みてなされたものであり，十分に表面
再結合を抑制した状態で得られるバルクライフタイムを
確実に測定することが可能な半導体評価装置を提供する
ことを第１の目的とし，表面におけるエネルギーバンド
状態を測定することが可能な半導体評価装置を提供する
ことを第２の目的とする。
報１〜３に提案されている方法では，必ずしも表面再結
合を十分に抑制することはできなかった。即ち，表面再
結合を抑制するためには，半導体ウェーハの表面におけ
るエネルギーバンド状態に応じて適切な極性，強度の電
圧を印加する必要があるが（詳細は本発明の説明におい
て詳述する），上記各公報に提案されている方法では必
ずしも十分に表面再結合を抑制させることができる電圧
が印加されているとは限らない。例えば上記公報１に記
載の装置（図６）では，半導体ウェーハ１０１の表と裏
とで必ず逆極性の電圧がかかることになるため，片側で
は表面再結合を抑制できたとしても反対側ではかえって
表面再結合を促進させてしまう可能性がある。また，上
記公報２，３に記載の装置（図７）では，表裏面におい
て同一極性の電圧がかかるものの，印加電圧の極性は片
方に限定されている。半導体ウェーハの表面におけるエ
ネルギーバンド状態によっては，指定された極性では表
面再結合が減少するとは限らず，逆に増加させてしまう
可能性もある。また，印加電圧の強度についても，表面
におけるエネルギーバンド状態に応じて適切な値に設定
しなければ十分に表面再結合を抑制することはできな
い。また，半導体ウェーハ表面における金属汚染の検出
もウェーハの品質管理上重要であるが，上記各公報に記
載の発明は，バルクライフタイムを得ることを目的とし
たものであり，表面における情報（エネルギーバンド状
態）を評価する手法については開示されていない。本発
明は上記事情に鑑みてなされたものであり，十分に表面
再結合を抑制した状態で得られるバルクライフタイムを
確実に測定することが可能な半導体評価装置を提供する
ことを第１の目的とし，表面におけるエネルギーバンド
状態を測定することが可能な半導体評価装置を提供する
ことを第２の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】半導体試料の表面のエネ
ルギーバンド状態は，表面準位及び表面電荷の量に依存
して，蓄積，空乏，反転，若しくはそれらの中間状態の
いずれかの状態をとる。このうち，表面再結合が最も起
こりやすいのは空乏状態である。蓄積状態では少数キャ
リアが，反転状態では多数キャリアが表面から除かれる
ため，表面再結合が起きにくくなる。また，上記半導体
試料の表面に電圧を印加し，表面に電界を発生させる
と，その影響を受けて上記表面のエネルギーバンド状態
は変化する。そこで，上記半導体試料の表面に電圧を印
加することによって表面のエネルギーバンド状態を蓄
積，若しくは反転のいずれかの状態まで変化させること
ができれば，表面再結合を十分に抑制することができ
る。ここで，上記印加電圧の極性は，電圧を印加しない
状態での表面のエネルギーバンド状態に応じて適切に設
定しなければならない。即ち，電圧印加がない状態にお
いて，表面が蓄積に近い状態の場合にはその蓄積状態を
より強める向き，表面が反転に近い状態の場合にはその
反転状態をより強める向きの電圧を印加する必要があ
る。これとは逆の極性の電圧を印加すると，表面は空乏
状態に近づき，表面再結合を促進させる結果となる。表
面のエネルギーバンド状態と，その状態から蓄積若しく
は反転状態に近づけるための電圧の極性との関係を，半
導体ウェーハの伝導型毎にまとめると図４のようにな
る。例えば，ｐ型半導体において，電圧を印加しない状
態での表面エネルギーバンド状態が蓄積に近い状態であ
れば，負の極性の電圧を印加することでより蓄積状態に
近づけることができ，結果として表面再結合を抑制する
ことができるといえる。また，表面再結合が抑制されれ
ば，上記光導電減衰法によって得られるライフタイムは
増加する傾向となる。従って，得られるライフタイムの
飽和値（若しくは最大値）が，表面再結合を最も抑制し
た状態でのライフタイム，即ちバルクライフタイムであ
ると見做すことができる。以上のようなことから，半導
体試料への印加電圧の極性及び大きさを変化させながら
上記光導電減衰法によってライフタイムを測定し，測定
ライフタイムτを印加電圧Ｖの関数としてプロットして
上記測定ライフタイムの極大値を求めることで，確実に
バルクライフタイムを求めることができる。
ルギーバンド状態は，表面準位及び表面電荷の量に依存
して，蓄積，空乏，反転，若しくはそれらの中間状態の
いずれかの状態をとる。このうち，表面再結合が最も起
こりやすいのは空乏状態である。蓄積状態では少数キャ
リアが，反転状態では多数キャリアが表面から除かれる
ため，表面再結合が起きにくくなる。また，上記半導体
試料の表面に電圧を印加し，表面に電界を発生させる
と，その影響を受けて上記表面のエネルギーバンド状態
は変化する。そこで，上記半導体試料の表面に電圧を印
加することによって表面のエネルギーバンド状態を蓄
積，若しくは反転のいずれかの状態まで変化させること
ができれば，表面再結合を十分に抑制することができ
る。ここで，上記印加電圧の極性は，電圧を印加しない
状態での表面のエネルギーバンド状態に応じて適切に設
定しなければならない。即ち，電圧印加がない状態にお
いて，表面が蓄積に近い状態の場合にはその蓄積状態を
より強める向き，表面が反転に近い状態の場合にはその
反転状態をより強める向きの電圧を印加する必要があ
る。これとは逆の極性の電圧を印加すると，表面は空乏
状態に近づき，表面再結合を促進させる結果となる。表
面のエネルギーバンド状態と，その状態から蓄積若しく
は反転状態に近づけるための電圧の極性との関係を，半
導体ウェーハの伝導型毎にまとめると図４のようにな
る。例えば，ｐ型半導体において，電圧を印加しない状
態での表面エネルギーバンド状態が蓄積に近い状態であ
れば，負の極性の電圧を印加することでより蓄積状態に
近づけることができ，結果として表面再結合を抑制する
ことができるといえる。また，表面再結合が抑制されれ
ば，上記光導電減衰法によって得られるライフタイムは
増加する傾向となる。従って，得られるライフタイムの
飽和値（若しくは最大値）が，表面再結合を最も抑制し
た状態でのライフタイム，即ちバルクライフタイムであ
ると見做すことができる。以上のようなことから，半導
体試料への印加電圧の極性及び大きさを変化させながら
上記光導電減衰法によってライフタイムを測定し，測定
ライフタイムτを印加電圧Ｖの関数としてプロットして
上記測定ライフタイムの極大値を求めることで，確実に
バルクライフタイムを求めることができる。
【０００６】従って，上記第１の目的を達成するための
第１の発明は，半導体試料にパルス励起光を照射する励
起光照射手段と，上記励起光照射手段によるパルス励起
光の照射領域に検出用電磁波を放射する検出用電磁波放
射手段と，上記検出用電磁波の上記半導体試料における
反射波若しくは透過波を検出する検出手段と，上記検出
手段によって検出される上記反射波若しくは透過波の時
間変化に基づいて上記半導体試料の少数キャリアのライ
フタイムを測定するライフタイム測定手段とを具備して
なる半導体評価装置において，上記半導体試料の表裏面
に電圧を印加する電圧印加手段と，上記電圧印加手段に
よって印加される上記表裏面それぞれの電圧の極性及び
大きさを変化させる電圧可変手段と，上記電圧可変手段
による上記印加電圧の変化と，それに対する上記ライフ
タイム測定手段による測定ライフタイムの変化とに基づ
いて，上記半導体試料の内部におけるライフタイムを評
価する内部ライフタイム評価手段とを具備してなること
を特徴とする半導体評価装置として構成されている。ま
た，上記内部ライフタイム評価手段は，上記ライフタイ
ム測定手段による上記測定ライフタイムの極大値に基づ
いて内部ライフタイムを求めるように構成できる。
第１の発明は，半導体試料にパルス励起光を照射する励
起光照射手段と，上記励起光照射手段によるパルス励起
光の照射領域に検出用電磁波を放射する検出用電磁波放
射手段と，上記検出用電磁波の上記半導体試料における
反射波若しくは透過波を検出する検出手段と，上記検出
手段によって検出される上記反射波若しくは透過波の時
間変化に基づいて上記半導体試料の少数キャリアのライ
フタイムを測定するライフタイム測定手段とを具備して
なる半導体評価装置において，上記半導体試料の表裏面
に電圧を印加する電圧印加手段と，上記電圧印加手段に
よって印加される上記表裏面それぞれの電圧の極性及び
大きさを変化させる電圧可変手段と，上記電圧可変手段
による上記印加電圧の変化と，それに対する上記ライフ
タイム測定手段による測定ライフタイムの変化とに基づ
いて，上記半導体試料の内部におけるライフタイムを評
価する内部ライフタイム評価手段とを具備してなること
を特徴とする半導体評価装置として構成されている。ま
た，上記内部ライフタイム評価手段は，上記ライフタイ
ム測定手段による上記測定ライフタイムの極大値に基づ
いて内部ライフタイムを求めるように構成できる。
【０００７】ところで，測定ライフタイムτを印加電圧
Ｖの関数としてプロットした結果と，図４に示す関係と
を用いれば，逆に，電圧を印加しない状態での半導体試
料表面のエネルギーバンド状態を知ることができる。例
えば，ｐ型半導体における上記プロット結果において，
測定ライフタイムが負の印加電圧に対して増加し，正の
印加電圧に対して減少していれば，電圧を印加しない状
態での半導体試料表面のエネルギーバンド状態は蓄積状
態に近いと言える。即ち，上記プロット結果の印加電圧
が０の位置でのｄτ／ｄＶの値の正負に基づいて，電圧
を印加しない状態での半導体試料表面のエネルギーバン
ド状態を評価することが可能である。ｄτ／ｄＶの値の
正負と，電圧を印加しない状態での半導体試料表面のエ
ネルギーバンド状態との関係を，半導体ウェーハの伝導
型毎にまとめると図５のようになる。
Ｖの関数としてプロットした結果と，図４に示す関係と
を用いれば，逆に，電圧を印加しない状態での半導体試
料表面のエネルギーバンド状態を知ることができる。例
えば，ｐ型半導体における上記プロット結果において，
測定ライフタイムが負の印加電圧に対して増加し，正の
印加電圧に対して減少していれば，電圧を印加しない状
態での半導体試料表面のエネルギーバンド状態は蓄積状
態に近いと言える。即ち，上記プロット結果の印加電圧
が０の位置でのｄτ／ｄＶの値の正負に基づいて，電圧
を印加しない状態での半導体試料表面のエネルギーバン
ド状態を評価することが可能である。ｄτ／ｄＶの値の
正負と，電圧を印加しない状態での半導体試料表面のエ
ネルギーバンド状態との関係を，半導体ウェーハの伝導
型毎にまとめると図５のようになる。
【０００８】従って，上記第２の目的を達成するための
第２の発明は，半導体試料にパルス励起光を照射する励
起光照射手段と，上記励起光照射手段によるパルス励起
光の照射領域に検出用電磁波を放射する検出用電磁波放
射手段と，上記検出用電磁波の上記半導体試料における
反射波若しくは透過波を検出する検出手段と，上記検出
手段によって検出される上記反射波若しくは透過波の時
間変化に基づいて上記半導体試料の少数キャリアのライ
フタイムを測定するライフタイム測定手段とを具備して
なる半導体評価装置において，上記半導体試料の表面及
び／若しくは裏面に電圧を印加する電圧印加手段と，上
記電圧印加手段によって印加される電圧の極性及び大き
さを変化させる電圧可変手段と，上記電圧可変手段によ
る上記印加電圧の変化と，それに対する上記ライフタイ
ム測定手段による測定ライフタイムの変化とに基づい
て，上記半導体試料の表面のエネルギーバンド状態を評
価する表面状態評価手段とを具備してなることを特徴と
する半導体評価装置として構成されている。このように
表面のエネルギーバンド状態のみを評価する場合には，
必ずしも半導体試料の表裏両面に電圧を印加する必要は
なく，表面若しくは裏面のみに電圧を印加するようにし
てもよい。また，上記表面状態評価手段は，上記電圧可
変手段による上記印加電圧と上記ライフタイム測定手段
による測定ライフタイムとの関係における上記印加電圧
０近傍での上記測定ライフタイムの傾きに基づいて上記
半導体試料表面のエネルギーバンド状態を評価するよう
に構成できる。
第２の発明は，半導体試料にパルス励起光を照射する励
起光照射手段と，上記励起光照射手段によるパルス励起
光の照射領域に検出用電磁波を放射する検出用電磁波放
射手段と，上記検出用電磁波の上記半導体試料における
反射波若しくは透過波を検出する検出手段と，上記検出
手段によって検出される上記反射波若しくは透過波の時
間変化に基づいて上記半導体試料の少数キャリアのライ
フタイムを測定するライフタイム測定手段とを具備して
なる半導体評価装置において，上記半導体試料の表面及
び／若しくは裏面に電圧を印加する電圧印加手段と，上
記電圧印加手段によって印加される電圧の極性及び大き
さを変化させる電圧可変手段と，上記電圧可変手段によ
る上記印加電圧の変化と，それに対する上記ライフタイ
ム測定手段による測定ライフタイムの変化とに基づい
て，上記半導体試料の表面のエネルギーバンド状態を評
価する表面状態評価手段とを具備してなることを特徴と
する半導体評価装置として構成されている。このように
表面のエネルギーバンド状態のみを評価する場合には，
必ずしも半導体試料の表裏両面に電圧を印加する必要は
なく，表面若しくは裏面のみに電圧を印加するようにし
てもよい。また，上記表面状態評価手段は，上記電圧可
変手段による上記印加電圧と上記ライフタイム測定手段
による測定ライフタイムとの関係における上記印加電圧
０近傍での上記測定ライフタイムの傾きに基づいて上記
半導体試料表面のエネルギーバンド状態を評価するよう
に構成できる。
【０００９】また，第３の発明は，上記第１，第２の発
明の構成を共に具備したものであり，半導体試料にパル
ス励起光を照射する励起光照射手段と，上記励起光照射
手段によるパルス励起光の照射領域に検出用電磁波を放
射する検出用電磁波放射手段と，上記検出用電磁波の上
記半導体試料における反射波若しくは透過波を検出する
検出手段と，上記検出手段によって検出される上記反射
波若しくは透過波の時間変化に基づいて上記半導体試料
の少数キャリアのライフタイムを測定するライフタイム
測定手段とを具備してなる半導体評価装置において，上
記半導体試料の表裏面に電圧を印加する電圧印加手段
と，上記電圧印加手段によって印加される上記表裏面そ
れぞれの電圧の極性及び大きさを変化させる電圧可変手
段と，上記電圧可変手段による上記印加電圧の変化と，
それに対する上記ライフタイム測定手段による測定ライ
フタイムの変化とに基づいて，上記半導体試料の内部に
おけるライフタイムを評価する内部ライフタイム評価手
段と，上記電圧可変手段による上記印加電圧の変化と，
それに対する上記ライフタイム測定手段による測定ライ
フタイムの変化とに基づいて，上記半導体試料の表面の
エネルギーバンド状態を評価する表面状態評価手段とを
具備してなることを特徴とする半導体評価装置として構
成されている。尚，上記第１，第２の発明において，上
記電圧印加手段を構成する電極を，光を透過させるよう
に構成すれば，パルス励起光が上記電極に遮られること
がなく，装置構成を簡略化できる。上記のような光を透
過させる電極としては，例えば透明の材質で構成した
り，或いは光を通過させる孔が設けられた電極を用いる
ことができる。
明の構成を共に具備したものであり，半導体試料にパル
ス励起光を照射する励起光照射手段と，上記励起光照射
手段によるパルス励起光の照射領域に検出用電磁波を放
射する検出用電磁波放射手段と，上記検出用電磁波の上
記半導体試料における反射波若しくは透過波を検出する
検出手段と，上記検出手段によって検出される上記反射
波若しくは透過波の時間変化に基づいて上記半導体試料
の少数キャリアのライフタイムを測定するライフタイム
測定手段とを具備してなる半導体評価装置において，上
記半導体試料の表裏面に電圧を印加する電圧印加手段
と，上記電圧印加手段によって印加される上記表裏面そ
れぞれの電圧の極性及び大きさを変化させる電圧可変手
段と，上記電圧可変手段による上記印加電圧の変化と，
それに対する上記ライフタイム測定手段による測定ライ
フタイムの変化とに基づいて，上記半導体試料の内部に
おけるライフタイムを評価する内部ライフタイム評価手
段と，上記電圧可変手段による上記印加電圧の変化と，
それに対する上記ライフタイム測定手段による測定ライ
フタイムの変化とに基づいて，上記半導体試料の表面の
エネルギーバンド状態を評価する表面状態評価手段とを
具備してなることを特徴とする半導体評価装置として構
成されている。尚，上記第１，第２の発明において，上
記電圧印加手段を構成する電極を，光を透過させるよう
に構成すれば，パルス励起光が上記電極に遮られること
がなく，装置構成を簡略化できる。上記のような光を透
過させる電極としては，例えば透明の材質で構成した
り，或いは光を通過させる孔が設けられた電極を用いる
ことができる。
【００１０】
【作用】第１，第３の発明に係る半導体評価装置では，
電圧可変手段によって半導体試料への印加電圧の極性及
び大きさを変化させつつ，ライフタイム測定手段によっ
てそれに対応するライフタイムが測定される。そして，
内部ライフタイム評価手段により，上記印加電圧と上記
測定ライフタイムとの関係が求められる。ここで，上記
ライフタイムが増加するにつれて表面再結合が抑制され
ていると言えるから，上記関係におけるライフタイムの
飽和値（若しくは最大値）が，この半導体試料の内部ラ
イフタイムであると判断される。このように，半導体試
料の表面状態に関わらず，確実に内部ライフタイムを測
定することが可能である。また第２，第３の発明に係る
半導体評価装置においても，電圧可変手段によって半導
体試料への印加電圧の極性及び大きさを変化させつつ，
ライフタイム測定手段によってそれに対応するライフタ
イムが測定される。そして，表面状態評価手段により，
上記印加電圧と上記測定ライフタイムとの関係が求めら
れる。ここで，表面のエネルギーバンド状態と，その状
態から蓄積若しくは反転状態に近づけるための電圧の極
性との関係は図４のようになるから，印加電圧の極性の
違いによる測定ライフタイムの増減状態，即ち印加電圧
近傍での上記測定ライフタイムの傾きに基づいて，半導
体試料の表面エネルギーバンド状態が評価される。この
ように，ライフタイム測定のための装置に特別な手段を
付加することなく，半導体試料の表面エネルギーバンド
状態を知ることが可能である。
電圧可変手段によって半導体試料への印加電圧の極性及
び大きさを変化させつつ，ライフタイム測定手段によっ
てそれに対応するライフタイムが測定される。そして，
内部ライフタイム評価手段により，上記印加電圧と上記
測定ライフタイムとの関係が求められる。ここで，上記
ライフタイムが増加するにつれて表面再結合が抑制され
ていると言えるから，上記関係におけるライフタイムの
飽和値（若しくは最大値）が，この半導体試料の内部ラ
イフタイムであると判断される。このように，半導体試
料の表面状態に関わらず，確実に内部ライフタイムを測
定することが可能である。また第２，第３の発明に係る
半導体評価装置においても，電圧可変手段によって半導
体試料への印加電圧の極性及び大きさを変化させつつ，
ライフタイム測定手段によってそれに対応するライフタ
イムが測定される。そして，表面状態評価手段により，
上記印加電圧と上記測定ライフタイムとの関係が求めら
れる。ここで，表面のエネルギーバンド状態と，その状
態から蓄積若しくは反転状態に近づけるための電圧の極
性との関係は図４のようになるから，印加電圧の極性の
違いによる測定ライフタイムの増減状態，即ち印加電圧
近傍での上記測定ライフタイムの傾きに基づいて，半導
体試料の表面エネルギーバンド状態が評価される。この
ように，ライフタイム測定のための装置に特別な手段を
付加することなく，半導体試料の表面エネルギーバンド
状態を知ることが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して，本発明
の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に
供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を
具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定す
る性格のものではない。ここに，図１は本発明の実施の
形態に係る半導体評価装置Ａ１の概略構成を示すブロッ
ク図，図２はｐ型シリコンウェーハ（酸化膜なし，及び
酸化膜付き）の片面のみに電圧を印加した場合の，印加
電圧と測定ライフタイムとの関係の一例を示すグラフ，
図３は酸化膜付きｐ型シリコンウェーハの両面に電圧を
印加した場合の，印加電圧と測定ライフタイムとの関係
の一例を示すグラフ，図４は表面のエネルギーバンド状
態と，その状態から蓄積若しくは反転状態に近づけるた
めの電圧の極性との関係を，半導体ウェーハの伝導型毎
にまとめた表，図５はｄτ／ｄＶの値の正負と，電圧を
印加しない状態での半導体試料表面のエネルギーバンド
状態との関係を，半導体ウェーハの伝導型毎にまとめた
表である。
の実施の形態及び実施例につき説明し，本発明の理解に
供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を
具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定す
る性格のものではない。ここに，図１は本発明の実施の
形態に係る半導体評価装置Ａ１の概略構成を示すブロッ
ク図，図２はｐ型シリコンウェーハ（酸化膜なし，及び
酸化膜付き）の片面のみに電圧を印加した場合の，印加
電圧と測定ライフタイムとの関係の一例を示すグラフ，
図３は酸化膜付きｐ型シリコンウェーハの両面に電圧を
印加した場合の，印加電圧と測定ライフタイムとの関係
の一例を示すグラフ，図４は表面のエネルギーバンド状
態と，その状態から蓄積若しくは反転状態に近づけるた
めの電圧の極性との関係を，半導体ウェーハの伝導型毎
にまとめた表，図５はｄτ／ｄＶの値の正負と，電圧を
印加しない状態での半導体試料表面のエネルギーバンド
状態との関係を，半導体ウェーハの伝導型毎にまとめた
表である。
【００１２】本実施の形態に係る半導体評価装置Ａ１
は，図１に示す如く構成されている。半導体試料Ｗの上
下には，絶縁シート６を介して透明電極５（電極の一
例）が設置され，更に上記透明電極５，５と上記半導体
試料Ｗとの間には直流電源７，７が接続される。上記絶
縁シート６としては，例えば厚さ５０μｍ程度のテフロ
ンシートを用いることができる。上記絶縁シート６，透
明電極５，及び直流電源７が電圧印加手段の一例であ
る。上記直流電源７はコンピュータ８（電圧可変手段の
一例）に接続されており，上記半導体試料Ｗに対する印
加電圧の極性及び大きさは上記コンピュータ８の制御に
より自由に変化させることが可能である。また，ガンダ
イオードよりなるマイクロ波発振器１（検出用電磁波放
射手段の一例）から発せられたマイクロ波（検出用電磁
波の一例）は，導波管３，サーキュレータ２，導波管３
を経て導波管アンテナ３ａに導かれ，その開口端から上
記半導体試料Ｗの表面に照射される。また，パルスレー
ザ９（励起光照射手段の一例）から発せられたパルス光
は，上記透明電極５及び絶縁シート６を透過して上記半
導体試料Ｗの表面に照射される。上記試料Ｗからの反射
マイクロ波は，上記導波管アンテナ３ａに戻り，導波管
３，サーキュレータ３を経て検出器４で検出される。上
記検出器４で検出された反射マイクロ波の強度信号は，
上記コンピュータ８（内部ライフタイム評価手段，及び
表面状態評価手段の一例）に入力される。
は，図１に示す如く構成されている。半導体試料Ｗの上
下には，絶縁シート６を介して透明電極５（電極の一
例）が設置され，更に上記透明電極５，５と上記半導体
試料Ｗとの間には直流電源７，７が接続される。上記絶
縁シート６としては，例えば厚さ５０μｍ程度のテフロ
ンシートを用いることができる。上記絶縁シート６，透
明電極５，及び直流電源７が電圧印加手段の一例であ
る。上記直流電源７はコンピュータ８（電圧可変手段の
一例）に接続されており，上記半導体試料Ｗに対する印
加電圧の極性及び大きさは上記コンピュータ８の制御に
より自由に変化させることが可能である。また，ガンダ
イオードよりなるマイクロ波発振器１（検出用電磁波放
射手段の一例）から発せられたマイクロ波（検出用電磁
波の一例）は，導波管３，サーキュレータ２，導波管３
を経て導波管アンテナ３ａに導かれ，その開口端から上
記半導体試料Ｗの表面に照射される。また，パルスレー
ザ９（励起光照射手段の一例）から発せられたパルス光
は，上記透明電極５及び絶縁シート６を透過して上記半
導体試料Ｗの表面に照射される。上記試料Ｗからの反射
マイクロ波は，上記導波管アンテナ３ａに戻り，導波管
３，サーキュレータ３を経て検出器４で検出される。上
記検出器４で検出された反射マイクロ波の強度信号は，
上記コンピュータ８（内部ライフタイム評価手段，及び
表面状態評価手段の一例）に入力される。
【００１３】上記コンピュータ８では，上記直流電源７
を制御することにより上記半導体試料Ｗに対する印加電
圧の極性及び大きさを順次変化させると共に，それぞれ
の印加電圧毎に，上記検出器４による上記反射マイクロ
波の減衰状態に基づいて得られるライフタイムを測定す
る。これによって，印加電圧と測定ライフタイムとの関
係が得られる。図２は，半導体試料Ｗとしてｐ型シリコ
ンウェーハを用い，その片面のみに電圧を印加した場合
の，印加電圧と測定ライフタイムとの関係を示したもの
である。□は酸化膜のないウェーハの場合を，■は酸化
膜付きウェーハの場合を示している。ここで，測定ライ
フタイム値はピークから１／ｅまで減衰する時間と定義
し，電圧を印加しないときの値で正規化している。酸化
膜のないウェーハでは，負の電圧を印加すると測定ライ
フタイムが大きく増加し，正の電圧では逆に減少してい
る。一方，酸化膜付きウェーハでは，逆に正の電圧で測
定ライフタイムが増加し，負の電圧で減少している。図
５に示す関係より，上記酸化膜のないウェーハの表面エ
ネルギーバンド状態は蓄積に近く，酸化膜付きウェーハ
のそれは反転に近いと判断できる。上記コンピュータ８
では，以上のように，得られた印加電圧と測定ライフタ
イムとの関係に基づいて，半導体試料Ｗの表面エネルギ
ーバンド状態が評価される。尚，このように表面エネル
ギーバンド状態のみを評価する場合には，必ずしも半導
体試料の両面に電圧を印加する必要はない。
を制御することにより上記半導体試料Ｗに対する印加電
圧の極性及び大きさを順次変化させると共に，それぞれ
の印加電圧毎に，上記検出器４による上記反射マイクロ
波の減衰状態に基づいて得られるライフタイムを測定す
る。これによって，印加電圧と測定ライフタイムとの関
係が得られる。図２は，半導体試料Ｗとしてｐ型シリコ
ンウェーハを用い，その片面のみに電圧を印加した場合
の，印加電圧と測定ライフタイムとの関係を示したもの
である。□は酸化膜のないウェーハの場合を，■は酸化
膜付きウェーハの場合を示している。ここで，測定ライ
フタイム値はピークから１／ｅまで減衰する時間と定義
し，電圧を印加しないときの値で正規化している。酸化
膜のないウェーハでは，負の電圧を印加すると測定ライ
フタイムが大きく増加し，正の電圧では逆に減少してい
る。一方，酸化膜付きウェーハでは，逆に正の電圧で測
定ライフタイムが増加し，負の電圧で減少している。図
５に示す関係より，上記酸化膜のないウェーハの表面エ
ネルギーバンド状態は蓄積に近く，酸化膜付きウェーハ
のそれは反転に近いと判断できる。上記コンピュータ８
では，以上のように，得られた印加電圧と測定ライフタ
イムとの関係に基づいて，半導体試料Ｗの表面エネルギ
ーバンド状態が評価される。尚，このように表面エネル
ギーバンド状態のみを評価する場合には，必ずしも半導
体試料の両面に電圧を印加する必要はない。
【００１４】また，図３は，半導体試料Ｗとして酸化膜
付きｐ型シリコンウェーハを用い，その両面に電圧を印
加した場合の，印加電圧と測定ライフタイムとの関係を
示したものである。測定ライフタイムは正の電圧の印加
で増加し，１５００Ｖで飽和（最大値）している。即
ち，表面エネルギーバンド状態は反転に近く（図５参
照），正の電圧を印加することによってより反転状態に
近づき（図４参照），１５００Ｖで反転状態，即ち表面
再結合が最も抑制される状態に至ったものと考えられ
る。従って，このとき（印加電圧１５００Ｖ）の測定ラ
イフタイムの値，即ち４３μＳが，この半導体試料のバ
ルクライフタイムであると判断できる。上記コンピュー
タ８では，以上のように，得られた印加電圧と測定ライ
フタイムとの関係に基づいて，半導体試料Ｗのバルクラ
イフタイムが評価される。尚，バルクライフタイムを評
価する場合には，必ず半導体試料の両面に電圧を印加
し，表裏両面での表面再結合を抑制する必要がある。以
上説明したように，本実施の形態に係る半導体評価装置
Ａ１によれば，表面におけるエネルギーバンド状態を測
定することが可能であり，更に十分に表面再結合を抑制
した状態で得られるバルクライフタイムを測定すること
が可能である。
付きｐ型シリコンウェーハを用い，その両面に電圧を印
加した場合の，印加電圧と測定ライフタイムとの関係を
示したものである。測定ライフタイムは正の電圧の印加
で増加し，１５００Ｖで飽和（最大値）している。即
ち，表面エネルギーバンド状態は反転に近く（図５参
照），正の電圧を印加することによってより反転状態に
近づき（図４参照），１５００Ｖで反転状態，即ち表面
再結合が最も抑制される状態に至ったものと考えられ
る。従って，このとき（印加電圧１５００Ｖ）の測定ラ
イフタイムの値，即ち４３μＳが，この半導体試料のバ
ルクライフタイムであると判断できる。上記コンピュー
タ８では，以上のように，得られた印加電圧と測定ライ
フタイムとの関係に基づいて，半導体試料Ｗのバルクラ
イフタイムが評価される。尚，バルクライフタイムを評
価する場合には，必ず半導体試料の両面に電圧を印加
し，表裏両面での表面再結合を抑制する必要がある。以
上説明したように，本実施の形態に係る半導体評価装置
Ａ１によれば，表面におけるエネルギーバンド状態を測
定することが可能であり，更に十分に表面再結合を抑制
した状態で得られるバルクライフタイムを測定すること
が可能である。
【００１５】
【実施例】上記実施の形態では，測定ライフタイムが極
大値を示した場合，即ち測定ライフタイムが飽和に至っ
た場合について説明したが，上記測定ライフタイムが完
全な飽和に至らない場合でも，カーブフィッティング等
により飽和値（若しくは最大値）を予測し，バルクライ
フタイムを評価することが可能である。また，上記実施
の形態では，電極として透明電極を用いたが，上記電極
は光を透過させる導電体であればよく，例えば不透明体
であってもメッシュ形状や微小孔を形成すれば同等の効
果を得ることが可能である。また，半導体試料Ｗと電極
５との間の絶縁体として絶縁シート６を用いたが，空間
的隙間を設けてもよい。更に，ライフタイム測定に用い
る検出用電磁波としてマイクロ波を用いたが，他の波長
域の電磁波（赤外光等）についても，適切な伝送，検出
系を用いることにより利用可能である。また，上記実施
の形態に係る半導体評価装置Ａ１では，半導体試料の表
面エネルギーバンド状態とバルクライフタイムの両方を
測定するように構成したが，いずれか一方のみを測定す
るように構成することも当然に可能である。
大値を示した場合，即ち測定ライフタイムが飽和に至っ
た場合について説明したが，上記測定ライフタイムが完
全な飽和に至らない場合でも，カーブフィッティング等
により飽和値（若しくは最大値）を予測し，バルクライ
フタイムを評価することが可能である。また，上記実施
の形態では，電極として透明電極を用いたが，上記電極
は光を透過させる導電体であればよく，例えば不透明体
であってもメッシュ形状や微小孔を形成すれば同等の効
果を得ることが可能である。また，半導体試料Ｗと電極
５との間の絶縁体として絶縁シート６を用いたが，空間
的隙間を設けてもよい。更に，ライフタイム測定に用い
る検出用電磁波としてマイクロ波を用いたが，他の波長
域の電磁波（赤外光等）についても，適切な伝送，検出
系を用いることにより利用可能である。また，上記実施
の形態に係る半導体評価装置Ａ１では，半導体試料の表
面エネルギーバンド状態とバルクライフタイムの両方を
測定するように構成したが，いずれか一方のみを測定す
るように構成することも当然に可能である。
【００１６】
【発明の効果】第１の発明は，半導体試料にパルス励起
光を照射する励起光照射手段と，上記励起光照射手段に
よるパルス励起光の照射領域に検出用電磁波を放射する
検出用電磁波放射手段と，上記検出用電磁波の上記半導
体試料における反射波若しくは透過波を検出する検出手
段と，上記検出手段によって検出される上記反射波若し
くは透過波の時間変化に基づいて上記半導体試料の少数
キャリアのライフタイムを測定するライフタイム測定手
段とを具備してなる半導体評価装置において，上記半導
体試料の表裏面に電圧を印加する電圧印加手段と，上記
電圧印加手段によって印加される上記表裏面それぞれの
電圧の極性及び大きさを変化させる電圧可変手段と，上
記電圧可変手段による上記印加電圧の変化と，それに対
する上記ライフタイム測定手段による測定ライフタイム
の変化とに基づいて，上記半導体試料の内部におけるラ
イフタイムを評価する内部ライフタイム評価手段とを具
備してなることを特徴とする半導体評価装置として構成
されているため，半導体試料の表面状態に関わらず，確
実に内部ライフタイムを測定することが可能である。ま
た，上記内部ライフタイム評価手段は，上記ライフタイ
ム測定手段による上記測定ライフタイムの極大値に基づ
いて内部ライフタイムを求めるように構成できる。
光を照射する励起光照射手段と，上記励起光照射手段に
よるパルス励起光の照射領域に検出用電磁波を放射する
検出用電磁波放射手段と，上記検出用電磁波の上記半導
体試料における反射波若しくは透過波を検出する検出手
段と，上記検出手段によって検出される上記反射波若し
くは透過波の時間変化に基づいて上記半導体試料の少数
キャリアのライフタイムを測定するライフタイム測定手
段とを具備してなる半導体評価装置において，上記半導
体試料の表裏面に電圧を印加する電圧印加手段と，上記
電圧印加手段によって印加される上記表裏面それぞれの
電圧の極性及び大きさを変化させる電圧可変手段と，上
記電圧可変手段による上記印加電圧の変化と，それに対
する上記ライフタイム測定手段による測定ライフタイム
の変化とに基づいて，上記半導体試料の内部におけるラ
イフタイムを評価する内部ライフタイム評価手段とを具
備してなることを特徴とする半導体評価装置として構成
されているため，半導体試料の表面状態に関わらず，確
実に内部ライフタイムを測定することが可能である。ま
た，上記内部ライフタイム評価手段は，上記ライフタイ
ム測定手段による上記測定ライフタイムの極大値に基づ
いて内部ライフタイムを求めるように構成できる。
【００１７】また，第２の発明は，半導体試料にパルス
励起光を照射する励起光照射手段と，上記励起光照射手
段によるパルス励起光の照射領域に検出用電磁波を放射
する検出用電磁波放射手段と，上記検出用電磁波の上記
半導体試料における反射波若しくは透過波を検出する検
出手段と，上記検出手段によって検出される上記反射波
若しくは透過波の時間変化に基づいて上記半導体試料の
少数キャリアのライフタイムを測定するライフタイム測
定手段とを具備してなる半導体評価装置において，上記
半導体試料の表面及び／若しくは裏面に電圧を印加する
電圧印加手段と，上記電圧印加手段によって印加される
電圧の極性及び大きさを変化させる電圧可変手段と，上
記電圧可変手段による上記印加電圧の変化と，それに対
する上記ライフタイム測定手段による測定ライフタイム
の変化とに基づいて，上記半導体試料の表面のエネルギ
ーバンド状態を評価する表面状態評価手段とを具備して
なることを特徴とする半導体評価装置として構成されて
いるため，ライフタイム測定のための装置に特別な手段
を付加することなく，半導体試料の表面エネルギーバン
ド状態を知ることが可能である。また，上記表面状態評
価手段は，上記電圧可変手段による上記印加電圧と上記
ライフタイム測定手段による測定ライフタイムとの関係
における上記印加電圧０近傍での上記測定ライフタイム
の傾きに基づいて上記半導体試料表面のエネルギーバン
ド状態を評価するように構成できる。また，第３の発明
は，上記第１，第２の発明の構成を共に具備したもので
あり，上記第１，第２の発明で得られる効果を共に得る
ことができる。
励起光を照射する励起光照射手段と，上記励起光照射手
段によるパルス励起光の照射領域に検出用電磁波を放射
する検出用電磁波放射手段と，上記検出用電磁波の上記
半導体試料における反射波若しくは透過波を検出する検
出手段と，上記検出手段によって検出される上記反射波
若しくは透過波の時間変化に基づいて上記半導体試料の
少数キャリアのライフタイムを測定するライフタイム測
定手段とを具備してなる半導体評価装置において，上記
半導体試料の表面及び／若しくは裏面に電圧を印加する
電圧印加手段と，上記電圧印加手段によって印加される
電圧の極性及び大きさを変化させる電圧可変手段と，上
記電圧可変手段による上記印加電圧の変化と，それに対
する上記ライフタイム測定手段による測定ライフタイム
の変化とに基づいて，上記半導体試料の表面のエネルギ
ーバンド状態を評価する表面状態評価手段とを具備して
なることを特徴とする半導体評価装置として構成されて
いるため，ライフタイム測定のための装置に特別な手段
を付加することなく，半導体試料の表面エネルギーバン
ド状態を知ることが可能である。また，上記表面状態評
価手段は，上記電圧可変手段による上記印加電圧と上記
ライフタイム測定手段による測定ライフタイムとの関係
における上記印加電圧０近傍での上記測定ライフタイム
の傾きに基づいて上記半導体試料表面のエネルギーバン
ド状態を評価するように構成できる。また，第３の発明
は，上記第１，第２の発明の構成を共に具備したもので
あり，上記第１，第２の発明で得られる効果を共に得る
ことができる。
【図１】 本発明の実施の形態に係る半導体評価装置Ａ
１の概略構成を示すブロック図。
１の概略構成を示すブロック図。
【図２】 ｐ型シリコンウェーハ（酸化膜なし，及び酸
化膜付き）の片面のみに電圧を印加した場合の，印加電
圧と測定ライフタイムとの関係の一例を示すグラフ。
化膜付き）の片面のみに電圧を印加した場合の，印加電
圧と測定ライフタイムとの関係の一例を示すグラフ。
【図３】 酸化膜付きｐ型シリコンウェーハの両面に電
圧を印加した場合の，印加電圧と測定ライフタイムとの
関係の一例を示すグラフ。
圧を印加した場合の，印加電圧と測定ライフタイムとの
関係の一例を示すグラフ。
【図４】 表面のエネルギーバンド状態と，その状態か
ら蓄積若しくは反転状態に近づけるための電圧の極性と
の関係を，半導体ウェーハの伝導型毎にまとめた表。
ら蓄積若しくは反転状態に近づけるための電圧の極性と
の関係を，半導体ウェーハの伝導型毎にまとめた表。
【図５】 ｄτ／ｄＶの値の正負と，電圧を印加しない
状態での半導体試料表面のエネルギーバンド状態との関
係を，半導体ウェーハの伝導型毎にまとめた表。
状態での半導体試料表面のエネルギーバンド状態との関
係を，半導体ウェーハの伝導型毎にまとめた表。
【図６】 公報１に記載された半導体ウェーハへの電圧
印加装置の概略構成を示す模式図。
印加装置の概略構成を示す模式図。
【図７】 公報２及び公報３に記載された半導体ウェー
ハへの電圧印加装置の概略構成を示す模式図。
ハへの電圧印加装置の概略構成を示す模式図。
１…マイクロ波発振器（検出用電磁波放射手段の一例） ２…サーキュレータ ３…導波管 ４…検出器 ５…透明電極（電極の一例） ６…絶縁シート ７…直流電源 ８…コンピュータ（電圧可変手段，内部ライフタイム評
価手段，及び表面状態評価手段の一例） ９…パルスレーザ（励起光照射手段の一例） Ｗ…半導体試料
価手段，及び表面状態評価手段の一例） ９…パルスレーザ（励起光照射手段の一例） Ｗ…半導体試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M106 AA01 BA14 BA20 CB10 CB11 DH01 DH11 DH18 DH31 DH37 DH41
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体試料にパルス励起光を照射する励
起光照射手段と，上記励起光照射手段によるパルス励起
光の照射領域に検出用電磁波を放射する検出用電磁波放
射手段と，上記検出用電磁波の上記半導体試料における
反射波若しくは透過波を検出する検出手段と，上記検出
手段によって検出される上記反射波若しくは透過波の時
間変化に基づいて上記半導体試料の少数キャリアのライ
フタイムを測定するライフタイム測定手段とを具備して
なる半導体評価装置において，上記半導体試料の表裏面
に電圧を印加する電圧印加手段と，上記電圧印加手段に
よって印加される上記表裏面それぞれの電圧の極性及び
大きさを変化させる電圧可変手段と，上記電圧可変手段
による上記印加電圧の変化と，それに対する上記ライフ
タイム測定手段による測定ライフタイムの変化とに基づ
いて，上記半導体試料の内部におけるライフタイムを評
価する内部ライフタイム評価手段とを具備してなること
を特徴とする半導体評価装置。 - 【請求項２】 半導体試料にパルス励起光を照射する励
起光照射手段と，上記励起光照射手段によるパルス励起
光の照射領域に検出用電磁波を放射する検出用電磁波放
射手段と，上記検出用電磁波の上記半導体試料における
反射波若しくは透過波を検出する検出手段と，上記検出
手段によって検出される上記反射波若しくは透過波の時
間変化に基づいて上記半導体試料の少数キャリアのライ
フタイムを測定するライフタイム測定手段とを具備して
なる半導体評価装置において，上記半導体試料の表面及
び／若しくは裏面に電圧を印加する電圧印加手段と，上
記電圧印加手段によって印加される電圧の極性及び大き
さを変化させる電圧可変手段と，上記電圧可変手段によ
る上記印加電圧の変化と，それに対する上記ライフタイ
ム測定手段による測定ライフタイムの変化とに基づい
て，上記半導体試料の表面のエネルギーバンド状態を評
価する表面状態評価手段とを具備してなることを特徴と
する半導体評価装置。 - 【請求項３】 半導体試料にパルス励起光を照射する励
起光照射手段と，上記励起光照射手段によるパルス励起
光の照射領域に検出用電磁波を放射する検出用電磁波放
射手段と，上記検出用電磁波の上記半導体試料における
反射波若しくは透過波を検出する検出手段と，上記検出
手段によって検出される上記反射波若しくは透過波の時
間変化に基づいて上記半導体試料の少数キャリアのライ
フタイムを測定するライフタイム測定手段とを具備して
なる半導体評価装置において，上記半導体試料の表裏面
に電圧を印加する電圧印加手段と，上記電圧印加手段に
よって印加される上記表裏面それぞれの電圧の極性及び
大きさを変化させる電圧可変手段と，上記電圧可変手段
による上記印加電圧の変化と，それに対する上記ライフ
タイム測定手段による測定ライフタイムの変化とに基づ
いて，上記半導体試料の内部におけるライフタイムを評
価する内部ライフタイム評価手段と，上記電圧可変手段
による上記印加電圧の変化と，それに対する上記ライフ
タイム測定手段による測定ライフタイムの変化とに基づ
いて，上記半導体試料の表面のエネルギーバンド状態を
評価する表面状態評価手段とを具備してなることを特徴
とする半導体評価装置。 - 【請求項４】 上記内部ライフタイム評価手段が，上記
ライフタイム測定手段による上記測定ライフタイムの飽
和値又は最大値に基づいて内部ライフタイムを求める請
求項１又は３記載の半導体評価装置。 - 【請求項５】 上記表面状態評価手段が，上記電圧可変
手段による上記印加電圧と上記ライフタイム測定手段に
よる測定ライフタイムとの関係における上記印加電圧０
近傍での上記測定ライフタイムの傾きに基づいて上記半
導体試料表面のエネルギーバンド状態を評価する請求項
２又は３記載の半導体評価装置。 - 【請求項６】 上記電圧印加手段が，光を透過させる電
極を具備して構成され，上記励起光照射手段からのパル
ス励起光が上記電極を透過して上記半導体試料に照射さ
れる請求項１〜５のいずれかに記載の半導体評価装置。 - 【請求項７】 上記電極が，透明の材質で構成されてな
る請求項６記載の半導体評価装置。 - 【請求項８】 上記電極に，光を通過させる孔が設けら
れてなる請求項６記載の半導体評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25873198A JP3665207B2 (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 半導体評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25873198A JP3665207B2 (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 半導体評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000091393A true JP2000091393A (ja) | 2000-03-31 |
| JP3665207B2 JP3665207B2 (ja) | 2005-06-29 |
Family
ID=17324316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25873198A Expired - Lifetime JP3665207B2 (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 半導体評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3665207B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1138578A2 (en) | 2000-03-29 | 2001-10-04 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | A control unit for an electrical-motor-driven power steering apparatus |
| JP2007333640A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Sharp Corp | 半導体電気特性の測定装置と測定方法 |
| JP2010103400A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハのキャリアライフタイム測定方法 |
| JP2012103049A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Univ Of Tokyo | 検出装置 |
| JP2016157931A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-09-01 | 国立大学法人東京農工大学 | 光誘起キャリヤライフタイム測定方法及び光誘起キャリヤライフタイム測定装置 |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP25873198A patent/JP3665207B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1138578A2 (en) | 2000-03-29 | 2001-10-04 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | A control unit for an electrical-motor-driven power steering apparatus |
| JP2007333640A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Sharp Corp | 半導体電気特性の測定装置と測定方法 |
| JP2010103400A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Covalent Materials Corp | シリコンウェーハのキャリアライフタイム測定方法 |
| JP2012103049A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Univ Of Tokyo | 検出装置 |
| JP2016157931A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-09-01 | 国立大学法人東京農工大学 | 光誘起キャリヤライフタイム測定方法及び光誘起キャリヤライフタイム測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3665207B2 (ja) | 2005-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8952338B2 (en) | Crystalline quality evaluation apparatus for thin-film semiconductors, using μ-PCD technique | |
| Opsal et al. | Thermal and plasma wave depth profiling in silicon | |
| EP3046141B1 (en) | Evaluation device for oxide semiconductor thin film | |
| US5081414A (en) | Method for measuring lifetime of semiconductor material and apparatus therefor | |
| WO2011043048A1 (ja) | 半導体キャリア寿命測定装置および該方法 | |
| WO2004113884A1 (en) | Photothermal ultra-shallow junction monitoring system with uv pump | |
| JP4631704B2 (ja) | 半導体デバイスの電界分布測定方法と装置 | |
| JP2007333640A (ja) | 半導体電気特性の測定装置と測定方法 | |
| US7212288B2 (en) | Position modulated optical reflectance measurement system for semiconductor metrology | |
| JP2000091393A (ja) | 半導体評価装置 | |
| US20070024871A1 (en) | Method and apparatus for measuring thickness of thin films via transient thermoreflectance | |
| JP5686348B2 (ja) | 光誘起キャリアライフタイム測定方法、光入射効率測定方法、光誘起キャリアライフタイム測定装置、および光入射効率測定装置 | |
| JPH06132373A (ja) | 半導体材料のライフタイム評価方法とその装置 | |
| JP2003523628A (ja) | 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 | |
| JP3776073B2 (ja) | 半導体キャリアの寿命測定方法及びその装置 | |
| JPH06151538A (ja) | 半導体ウエハの評価方法及びその装置 | |
| US4755049A (en) | Method and apparatus for measuring the ion implant dosage in a semiconductor crystal | |
| JP5242287B2 (ja) | 半導体薄膜の結晶性評価装置及び結晶性評価方法 | |
| JPS6160576B2 (ja) | ||
| JPH07240450A (ja) | 担体寿命測定方法 | |
| Minami et al. | Terahertz wave emission with 1.5 μm pump from photoconductive antenna using stacked Er-doped-InAs quantum dot layers with ultrafast carrier relaxation | |
| JP3650917B2 (ja) | 表面光電圧による半導体表面評価方法及び装置 | |
| JPS61173171A (ja) | 半導体ウエハの抵抗率測定法 | |
| Citarella et al. | Microwave photoconductivity techniques for the characterization of semiconductors | |
| JP3648019B2 (ja) | 少数キャリアのライフタイム測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050302 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050329 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050331 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080408 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090408 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100408 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100408 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110408 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120408 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130408 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130408 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140408 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |