JP2002026094A - 半導体結晶測定法 - Google Patents
半導体結晶測定法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャル結
晶ウエハの結晶品質を室温、かつ非破壊で評価するとと
もに、電気的特性に優れた半導体素子の作製に適した半
導体エピタキシャル結晶ウエハを容易に選別することが
できる半導体結晶測定法を提供する。 【解決手段】 光励起による過剰な電子・正孔の生成に
伴う内部電界変調に起因した反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）
をフォトリフレクタンス（Photoreflectance：ＰＲ）法
により測定し、ＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導体エピタキシ
ャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−コ
レクタ空乏層からの反射率差信号強度（１０６ΔＲ／
Ｒ）と、同ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）との間
に正相関があることを見出し、所定範囲の反射率差信号
強度（１０６ΔＲ／Ｒ）を有するＩｎＰ系ＨＢＴ構造の
半導体エピタキシャル結晶ウエハを選別することによ
り、所望の電流利得（ｈＦＥ）のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ（ＨＢＴ）を作製できる可能性がある。
晶ウエハの結晶品質を室温、かつ非破壊で評価するとと
もに、電気的特性に優れた半導体素子の作製に適した半
導体エピタキシャル結晶ウエハを容易に選別することが
できる半導体結晶測定法を提供する。 【解決手段】 光励起による過剰な電子・正孔の生成に
伴う内部電界変調に起因した反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）
をフォトリフレクタンス（Photoreflectance：ＰＲ）法
により測定し、ＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導体エピタキシ
ャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−コ
レクタ空乏層からの反射率差信号強度（１０６ΔＲ／
Ｒ）と、同ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）との間
に正相関があることを見出し、所定範囲の反射率差信号
強度（１０６ΔＲ／Ｒ）を有するＩｎＰ系ＨＢＴ構造の
半導体エピタキシャル結晶ウエハを選別することによ
り、所望の電流利得（ｈＦＥ）のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ（ＨＢＴ）を作製できる可能性がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体エピタキシ
ャル結晶ウエハのバンドギャップ近傍で光励起による過
剰な電子・正孔の生成・消滅により生ずる最大振幅の反
射率差強度により結晶品質を判定する半導体結晶測定法
であり、室温、非破壊で容易な結晶品質測定が可能な半
導体結晶測定法に関する。
ャル結晶ウエハのバンドギャップ近傍で光励起による過
剰な電子・正孔の生成・消滅により生ずる最大振幅の反
射率差強度により結晶品質を判定する半導体結晶測定法
であり、室温、非破壊で容易な結晶品質測定が可能な半
導体結晶測定法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の構造の多様化、ならびに半
導体素子の作製プロセスの複雑化に伴い、半導体素子の
作製に用いられる半導体エピタキシャル結晶ウエハの結
晶品質の非破壊測定法、および半導体エピタキシャル結
晶ウエハの非破壊選別法が強く求められている。
導体素子の作製プロセスの複雑化に伴い、半導体素子の
作製に用いられる半導体エピタキシャル結晶ウエハの結
晶品質の非破壊測定法、および半導体エピタキシャル結
晶ウエハの非破壊選別法が強く求められている。
【０００３】通常、半導体エピタキシャル結晶ウエハを
用いた半導体素子の作製において、半導体素子の特性を
決定する主な要因には、半導体エピタキシャル結晶ウエ
ハの品質と、半導体素子の作製プロセスがあるが、半導
体素子の電気的特性は、作製プロセスを経た後でなけれ
ば評価することができない。
用いた半導体素子の作製において、半導体素子の特性を
決定する主な要因には、半導体エピタキシャル結晶ウエ
ハの品質と、半導体素子の作製プロセスがあるが、半導
体素子の電気的特性は、作製プロセスを経た後でなけれ
ば評価することができない。
【０００４】しかしながら、予め品質の優れた半導体エ
ピタキシャル結晶ウエハを非破壊で選別することが可能
ならば、電気的特性の低い半導体素子を作製するという
不要な作製プロセスを省くことができる。
ピタキシャル結晶ウエハを非破壊で選別することが可能
ならば、電気的特性の低い半導体素子を作製するという
不要な作製プロセスを省くことができる。
【０００５】また、半導体エピタキシャル結晶ウエハの
結晶品質から半導体素子の電気的特性を予測して評価す
ることが可能ならば、長時間の半導体素子作製プロセス
を経る必要がなくなり、半導体素子作製に要する経費と
工数を大幅に低減することができる。
結晶品質から半導体素子の電気的特性を予測して評価す
ることが可能ならば、長時間の半導体素子作製プロセス
を経る必要がなくなり、半導体素子作製に要する経費と
工数を大幅に低減することができる。
【０００６】一方、近年、光伝送通信システムや無線通
信システムの超高速化、大容量化および低消費電力化の
要請が急速に高まる傾向に伴い、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Trans
istor）が不可欠な半導体素子となりつつある。
信システムの超高速化、大容量化および低消費電力化の
要請が急速に高まる傾向に伴い、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Trans
istor）が不可欠な半導体素子となりつつある。
【０００７】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたヘテロ
接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、エピタキシ
ャル結晶成長技術を用いて作製される。このため、多様
な半導体材料を選択して任意の層構造を形成することが
可能であるとともに、優れた電気的特性の実現が可能と
なるため、様々なシステムへの応用が期待されている。
接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、エピタキシ
ャル結晶成長技術を用いて作製される。このため、多様
な半導体材料を選択して任意の層構造を形成することが
可能であるとともに、優れた電気的特性の実現が可能と
なるため、様々なシステムへの応用が期待されている。
【０００８】このヘテロ接合バイポーラトランジスタ
（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエ
ハにおいては、エミッタ、ベース、コレクタのＨＢＴ構
造を形成する各層の結晶品質が半導体素子の電気的特性
に大きな影響を及ぼす。
（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエ
ハにおいては、エミッタ、ベース、コレクタのＨＢＴ構
造を形成する各層の結晶品質が半導体素子の電気的特性
に大きな影響を及ぼす。
【０００９】特に、エミッタ層およびベース層におい
て、再結合中心（recombination center）として作用す
る欠陥の密度が高い場合には、再結合電流が増加するこ
とによってトランジスタの電流利得（コレクタ電流とベ
ース電流との比：ｈＦＥ）を低下させる原因となる。そ
こで、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の
作製に際しては、欠陥密度の低いエピタキシャル結晶を
デバイス作製プロセスの前に選別することが望ましい。
て、再結合中心（recombination center）として作用す
る欠陥の密度が高い場合には、再結合電流が増加するこ
とによってトランジスタの電流利得（コレクタ電流とベ
ース電流との比：ｈＦＥ）を低下させる原因となる。そ
こで、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の
作製に際しては、欠陥密度の低いエピタキシャル結晶を
デバイス作製プロセスの前に選別することが望ましい。
【００１０】半導体エピタキシャル結晶ウエハの結晶品
質の非破壊評価法としては、従来からフォトルミネッセ
ンス（ＰＬ：Photoluminescence）法が用いられてお
り、フォトルミネッセンス（ＰＬ）信号の強度を比較す
ることによって再結合中心密度を評価することができる
とともに、バンドギャップ、不純物の同定および濃度の
定量測定が可能である。
質の非破壊評価法としては、従来からフォトルミネッセ
ンス（ＰＬ：Photoluminescence）法が用いられてお
り、フォトルミネッセンス（ＰＬ）信号の強度を比較す
ることによって再結合中心密度を評価することができる
とともに、バンドギャップ、不純物の同定および濃度の
定量測定が可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ＨＢＴ構造を有する半
導体エピタキシャル結晶ウエハにフォトルミネッセンス
（ＰＬ）法を適用した場合、エミッタ−ベース接合、ベ
ース−コレクタ接合近傍の空乏層領域では、電子と正孔
とが強い電界によって分離されてしまうため、発光再結
合の効率が低下する。
導体エピタキシャル結晶ウエハにフォトルミネッセンス
（ＰＬ）法を適用した場合、エミッタ−ベース接合、ベ
ース−コレクタ接合近傍の空乏層領域では、電子と正孔
とが強い電界によって分離されてしまうため、発光再結
合の効率が低下する。
【００１２】このため、室温では、空乏層領域からのフ
ォトルミネッセンス（ＰＬ）信号が雑音に埋もれてしま
い、ＰＬ信号の検出はほとんど不可能になる課題があ
る。
ォトルミネッセンス（ＰＬ）信号が雑音に埋もれてしま
い、ＰＬ信号の検出はほとんど不可能になる課題があ
る。
【００１３】励起光の強度を高めると、ＰＬ信号の検出
が可能となるが、励起光の照射自体によって半導体エピ
タキシャル結晶ウエハに損傷を与える虞があり、非破壊
評価法として無意味になってしまう課題がある。
が可能となるが、励起光の照射自体によって半導体エピ
タキシャル結晶ウエハに損傷を与える虞があり、非破壊
評価法として無意味になってしまう課題がある。
【００１４】また、ベース層の結晶品質を評価するため
に、ベース層からＰＬ信号を検出することが望ましい
が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたＨＢＴ構造にお
いては、ベース層は通常コレクタ層と同じ半導体を用い
ており、かつベース層はコレクタ層と比較して層厚が薄
いため、ベース層からのＰＬ信号をコレクタ層からのＰ
Ｌ信号と分離して測定することも、室温では困難であ
る。
に、ベース層からＰＬ信号を検出することが望ましい
が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたＨＢＴ構造にお
いては、ベース層は通常コレクタ層と同じ半導体を用い
ており、かつベース層はコレクタ層と比較して層厚が薄
いため、ベース層からのＰＬ信号をコレクタ層からのＰ
Ｌ信号と分離して測定することも、室温では困難であ
る。
【００１５】上記の課題を解決するため、ＨＢＴ構造を
有する半導体エピタキシャル結晶ウエハのフォトルミネ
ッセンス（ＰＬ）法を用いた測定は、通常、半導体エピ
タキシャル結晶ウエハを液体窒素温度や液体ヘリウム温
度の低温で冷却して行われる。そして、低温で測定され
たフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルと、各層の
結晶品質または電気的特性との関係について報告されて
いる。
有する半導体エピタキシャル結晶ウエハのフォトルミネ
ッセンス（ＰＬ）法を用いた測定は、通常、半導体エピ
タキシャル結晶ウエハを液体窒素温度や液体ヘリウム温
度の低温で冷却して行われる。そして、低温で測定され
たフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルと、各層の
結晶品質または電気的特性との関係について報告されて
いる。
【００１６】しかし、実際に半導体素子を作製するため
の半導体エピタキシャル結晶ウエハの非破壊選別を行う
ために、大きな口径を有する半導体エピタキシャル結晶
ウエハ全体を均一の低温に冷却することは困難な課題が
ある。
の半導体エピタキシャル結晶ウエハの非破壊選別を行う
ために、大きな口径を有する半導体エピタキシャル結晶
ウエハ全体を均一の低温に冷却することは困難な課題が
ある。
【００１７】また、測定に際して半導体エピタキシャル
結晶ウエハを低温に冷却して測定し、測定後に室温まで
戻す作業は、著しく煩雑になり、実用上好ましくない課
題がある。
結晶ウエハを低温に冷却して測定し、測定後に室温まで
戻す作業は、著しく煩雑になり、実用上好ましくない課
題がある。
【００１８】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的はＨＢＴ構造を有する半導体
エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質を室温、非破壊で
評価するとともに、電気的特性に優れた半導体素子の作
製に適した半導体エピタキシャル結晶ウエハを容易に選
別することができる半導体結晶測定法を提供することに
ある。
なされたもので、その目的はＨＢＴ構造を有する半導体
エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質を室温、非破壊で
評価するとともに、電気的特性に優れた半導体素子の作
製に適した半導体エピタキシャル結晶ウエハを容易に選
別することができる半導体結晶測定法を提供することに
ある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る半導体結晶測定法は、光励起による過剰
な電子・正孔の生成・消滅により生ずる前記半導体エピ
タキシャル結晶ウエハのバンドギャップ近傍で最大振幅
となる反射率差強度に基づいて結晶品質を判定すること
を特徴とする。
この発明に係る半導体結晶測定法は、光励起による過剰
な電子・正孔の生成・消滅により生ずる前記半導体エピ
タキシャル結晶ウエハのバンドギャップ近傍で最大振幅
となる反射率差強度に基づいて結晶品質を判定すること
を特徴とする。
【００２０】また、結晶品質は、反射率差強度が大きい
ほど優れていると判定することを特徴とする。
ほど優れていると判定することを特徴とする。
【００２１】さらに、半導体エピタキシャル結晶ウエハ
は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造を有するこ
とを特徴とする。
は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造を有するこ
とを特徴とする。
【００２２】また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
構造を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハは、
エミッタ層およびコレクタ層のバンドギャップエネルギ
ー近傍において、光励起により発生する最大振幅の反射
率差強度を測定することによって結晶品質を判定するこ
とを特徴とする。
構造を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハは、
エミッタ層およびコレクタ層のバンドギャップエネルギ
ー近傍において、光励起により発生する最大振幅の反射
率差強度を測定することによって結晶品質を判定するこ
とを特徴とする。
【００２３】さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジス
タ構造を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハを
用いて作製されるヘテロ接合バイポーラトランジスタの
電流利得を反射率差強度から予測することを特徴とす
る。
タ構造を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハを
用いて作製されるヘテロ接合バイポーラトランジスタの
電流利得を反射率差強度から予測することを特徴とす
る。
【００２４】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢ
Ｔ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハにお
いて、エミッタ−ベース空乏層、ベース−コレクタ空乏
層およびベース層中で再結合中心として作用する欠陥密
度が増加することにより、光励起による過剰な電子・正
孔の生成・消滅によって生じる内部電界の変調に起因し
た結晶のバンドギャップ近傍の反射率差強度（ΔＲ／
Ｒ）が減少することを見出した。これにより、反射率差
強度（ΔＲ／Ｒ）が大きいと、半導体エピタキシャル結
晶ウエハの結晶品質が優れていることを立証した。
Ｔ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハにお
いて、エミッタ−ベース空乏層、ベース−コレクタ空乏
層およびベース層中で再結合中心として作用する欠陥密
度が増加することにより、光励起による過剰な電子・正
孔の生成・消滅によって生じる内部電界の変調に起因し
た結晶のバンドギャップ近傍の反射率差強度（ΔＲ／
Ｒ）が減少することを見出した。これにより、反射率差
強度（ΔＲ／Ｒ）が大きいと、半導体エピタキシャル結
晶ウエハの結晶品質が優れていることを立証した。
【００２５】また、半導体エピタキシャル結晶ウエハの
反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）と、この半導体エピタキシャ
ル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得との間にリニアーな相
関があることを見出したので、反射率差強度（ΔＲ／
Ｒ）から電流利得を予測することができる。
反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）と、この半導体エピタキシャ
ル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得との間にリニアーな相
関があることを見出したので、反射率差強度（ΔＲ／
Ｒ）から電流利得を予測することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】本願発明の発明者は、光励起によ
る過剰な電子・正孔の発生・消滅による内部電界変調を
利用した変調分光法を半導体エピタキシャル結晶ウエハ
の非破壊評価に適用してきたが、最近、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピ
タキシャル結晶ウエハにおいて、エミッタおよびコレク
タを形成する半導体のバンドギャップ近傍の反射率差強
度（ΔＲ／Ｒ）と、この半導体エピタキシャル結晶ウエ
ハを用いて作製されたヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）との間に所定の相関
があることを初めて見出した。
る過剰な電子・正孔の発生・消滅による内部電界変調を
利用した変調分光法を半導体エピタキシャル結晶ウエハ
の非破壊評価に適用してきたが、最近、ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピ
タキシャル結晶ウエハにおいて、エミッタおよびコレク
タを形成する半導体のバンドギャップ近傍の反射率差強
度（ΔＲ／Ｒ）と、この半導体エピタキシャル結晶ウエ
ハを用いて作製されたヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）との間に所定の相関
があることを初めて見出した。
【００２７】なお、この光励起による過剰な電子・正孔
の生成に伴う内部電界変調に起因した反射率差強度（Δ
Ｒ／Ｒ）の測定は、一般的にはフォトリフレクタンス
（Photoreflectance：ＰＲ）法と呼ばれ、これまではも
っぱら結晶のバンドギャップ、組成または内部電界強度
の測定に適用されてきた。
の生成に伴う内部電界変調に起因した反射率差強度（Δ
Ｒ／Ｒ）の測定は、一般的にはフォトリフレクタンス
（Photoreflectance：ＰＲ）法と呼ばれ、これまではも
っぱら結晶のバンドギャップ、組成または内部電界強度
の測定に適用されてきた。
【００２８】
【実施例】図１はＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導体エピタキ
シャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−
コレクタ空乏層からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の
スペクトル図である。図１にＩｎＰ（001）基板に格子
整合したｎ−ＩｎＰエミッタ層、ｐ+−ＩｎＧａＡｓベ
ース層、ｉ−ＩｎＧａＡｓコレクタ層を有するＩｎＰ系
ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハのエミッ
タ−ベース空乏層、ベース−コレクタ空乏層からの反射
率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の光子エネルギー（ｅＶ）に
対するスペクトルを示す。なお、反射率差信号強度（Δ
Ｒ／Ｒ）は、実際に測定した値に１０６倍した値１０６
ΔＲ／Ｒで表す。
シャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−
コレクタ空乏層からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の
スペクトル図である。図１にＩｎＰ（001）基板に格子
整合したｎ−ＩｎＰエミッタ層、ｐ+−ＩｎＧａＡｓベ
ース層、ｉ−ＩｎＧａＡｓコレクタ層を有するＩｎＰ系
ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハのエミッ
タ−ベース空乏層、ベース−コレクタ空乏層からの反射
率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の光子エネルギー（ｅＶ）に
対するスペクトルを示す。なお、反射率差信号強度（Δ
Ｒ／Ｒ）は、実際に測定した値に１０６倍した値１０６
ΔＲ／Ｒで表す。
【００２９】図１に示す光子エネルギー範囲では、エミ
ッタ層であるＩｎＰのバンドギャップエネルギー近傍に
反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）のピークが現れ、さらに
光子エネルギーの高い範囲に強度振動が現れる。
ッタ層であるＩｎＰのバンドギャップエネルギー近傍に
反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）のピークが現れ、さらに
光子エネルギーの高い範囲に強度振動が現れる。
【００３０】この強度振動は、フランツ−ケルディッシ
ュ（Franz−Keldysh：ＦＫ）振動と呼ばれるもので、エ
レクトロリフレクタンス（Electroreflectance：ＥＲ）
法やＰＲ法等の電界変調スペクトルに現れる特有のスペ
クトルであり、振動の周期から内部電界強度を測定する
ことが可能である。
ュ（Franz−Keldysh：ＦＫ）振動と呼ばれるもので、エ
レクトロリフレクタンス（Electroreflectance：ＥＲ）
法やＰＲ法等の電界変調スペクトルに現れる特有のスペ
クトルであり、振動の周期から内部電界強度を測定する
ことが可能である。
【００３１】本願発明の発明者は、図１に矢印で示した
振動の最大振幅に着目し、トライアンドエラーの実験と
考察を行った結果、後述する最大振幅強度（反射率差信
号強度ΔＲ／Ｒ）と結晶中の再結合中心密度の相関を導
いた。さらに、ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶
ウエハの試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）と、
この試料から作製したヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）との間に相関がある
ことを初めて見出した。
振動の最大振幅に着目し、トライアンドエラーの実験と
考察を行った結果、後述する最大振幅強度（反射率差信
号強度ΔＲ／Ｒ）と結晶中の再結合中心密度の相関を導
いた。さらに、ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶
ウエハの試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）と、
この試料から作製したヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）との間に相関がある
ことを初めて見出した。
【００３２】図２はＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル
結晶ウエハの試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）
と、この試料から作製したヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の関係図であ
る。図２にＩｎＰ（001）基板に格子整合したｎ−Ｉｎ
Ｐエミッタ層、ｐ+−ＩｎＧａＡｓベース層、ｉ−Ｉｎ
ＧａＡｓコレクタ層を有するＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導
体エピタキシャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層
（●印）、ベース−コレクタ空乏層（▲印）からの反射
率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）と、同ウエハを用いて
作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）
の電流利得（ｈ ＦＥ）の関係を示す。
結晶ウエハの試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）
と、この試料から作製したヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の関係図であ
る。図２にＩｎＰ（001）基板に格子整合したｎ−Ｉｎ
Ｐエミッタ層、ｐ+−ＩｎＧａＡｓベース層、ｉ−Ｉｎ
ＧａＡｓコレクタ層を有するＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導
体エピタキシャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層
（●印）、ベース−コレクタ空乏層（▲印）からの反射
率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）と、同ウエハを用いて
作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）
の電流利得（ｈ ＦＥ）の関係を示す。
【００３３】ここで、半導体エピタキシャル結晶ウエハ
は、有機金属気相成長法により形成したもので、同一層
構造を有するが成長条件を変えて異なる結晶品質とした
ものである。
は、有機金属気相成長法により形成したもので、同一層
構造を有するが成長条件を変えて異なる結晶品質とした
ものである。
【００３４】図２から明らかなように、エミッタ−ベー
ス空乏層領域に起因した反射率差信号強度（●印）と、
ベース−コレクタ空乏層に起因した反射率差信号強度
（▲印）は、いずれも電流利得（ｈＦＥ）との間に正相
関を示す。
ス空乏層領域に起因した反射率差信号強度（●印）と、
ベース−コレクタ空乏層に起因した反射率差信号強度
（▲印）は、いずれも電流利得（ｈＦＥ）との間に正相
関を示す。
【００３５】つまり、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の
スペクトル測定（図１参照）において、反射率差信号強
度（ΔＲ／Ｒ）の最大振幅強度値を抽出し、所定のしき
い値以上の反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を選定するこ
とにより、半導体素子（例えば、ＨＢＴ）を作製した時
に、優れた電気特性（例えば、電流利得）をもたらす
（図２参照）結晶品質の優れた半導体エピタキシャル結
晶ウエハを選別することができる。
スペクトル測定（図１参照）において、反射率差信号強
度（ΔＲ／Ｒ）の最大振幅強度値を抽出し、所定のしき
い値以上の反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を選定するこ
とにより、半導体素子（例えば、ＨＢＴ）を作製した時
に、優れた電気特性（例えば、電流利得）をもたらす
（図２参照）結晶品質の優れた半導体エピタキシャル結
晶ウエハを選別することができる。
【００３６】上記の結果を考察することにより、本願発
明の発明者は、ＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャ
ル結晶ウエハでは、エミッタ−ベース空乏層またはベー
ス−コレクタ空乏層で再結合中心となる欠陥密度と反射
率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の間に以下の関係があること
を明らかにした。
明の発明者は、ＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャ
ル結晶ウエハでは、エミッタ−ベース空乏層またはベー
ス−コレクタ空乏層で再結合中心となる欠陥密度と反射
率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の間に以下の関係があること
を明らかにした。
【００３７】反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）は、数１に
示すように、励起光照射によってエミッタ−ベース接合
やベース−コレクタ接合に発生する光誘起電圧Ｖｍに比
例する。
示すように、励起光照射によってエミッタ−ベース接合
やベース−コレクタ接合に発生する光誘起電圧Ｖｍに比
例する。
【００３８】
【数１】ΔＲ／Ｒ∝Ｖｍ
【００３９】光誘起電圧Ｖｍは、通常光照射下のｐｎ接
合ダイオードのＩ−Ｖ特性から、順バイアス電流ＩＦと
光電流ＩＬを用いて数２からＩ＝０の時にＶ＝Ｖｍで求
められる。
合ダイオードのＩ−Ｖ特性から、順バイアス電流ＩＦと
光電流ＩＬを用いて数２からＩ＝０の時にＶ＝Ｖｍで求
められる。
【００４０】
【数２】Ｉ＝ＩＦ−ＩＬ
【００４１】また、バイアス電流ＩＦと光電流ＩＬは、
それぞれ数３、数４で表わされる。
それぞれ数３、数４で表わされる。
【００４２】
【数３】ＩＦ＝ＩＳ〔ｅｘｐ（ｑＶ／ｎｋＴ）−１〕
【００４３】数３において、ＩＳは逆方向飽和電流、ｑ
は素電荷量、ｎはダイオードの理想因子、Ｖは印加電
圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度を表わす。
は素電荷量、ｎはダイオードの理想因子、Ｖは印加電
圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度を表わす。
【００４４】
【数４】ＩＬ＝ｑＧ＝ｑＰｍγ（１−ＲＯ）／ｈν
【００４５】数４において、Ｇは光照射による電子・正
孔対の生成密度、Ｐｍは励起光強度、γは量子効率、Ｒ
Ｏは反射率、ｈνはフォトンのエネルギーを表わす。
孔対の生成密度、Ｐｍは励起光強度、γは量子効率、Ｒ
Ｏは反射率、ｈνはフォトンのエネルギーを表わす。
【００４６】上記数１〜数４は、半導体エピタキシャル
結晶ウエハに含まれる欠陥の効果がない理想的な状態で
あり、実際の実験結果を説明するためには、電子・正孔
の生成密度を左右する再結合中心として作用する欠陥の
影響を導入しなければならない。
結晶ウエハに含まれる欠陥の効果がない理想的な状態で
あり、実際の実験結果を説明するためには、電子・正孔
の生成密度を左右する再結合中心として作用する欠陥の
影響を導入しなければならない。
【００４７】ＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャル
結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層およびベース−コ
レクタ空乏層において、単一レベルの再結合中心が、エ
ミッタ−ベース接合界面およびベース−コレクタ接合界
面から幅Ｗに亘って密度Ｎｔで一様に存在し、再結合電
流が支配的になると仮定すれば、数３は数５で表わされ
る。
結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層およびベース−コ
レクタ空乏層において、単一レベルの再結合中心が、エ
ミッタ−ベース接合界面およびベース−コレクタ接合界
面から幅Ｗに亘って密度Ｎｔで一様に存在し、再結合電
流が支配的になると仮定すれば、数３は数５で表わされ
る。
【００４８】
【数５】ＩＦ＝（ｑＷ／２）σＶｔｈＮｔｎｉ〔ｅｘｐ
（ｑＶ／２ｋＴ）−１〕
（ｑＶ／２ｋＴ）−１〕
【００４９】数５において、Ｗは空乏層幅、σは欠陥の
キャリア捕獲断面積、Ｖｔｈはキャリアの熱速度、Ｎｔ
は再結合中心密度、ｎｉは真性キャリア濃度を表わす。
キャリア捕獲断面積、Ｖｔｈはキャリアの熱速度、Ｎｔ
は再結合中心密度、ｎｉは真性キャリア濃度を表わす。
【００５０】定常状態では、数２において、Ｉ＝０、Ｖ
＝Ｖｍであり、数４および数５より、光励起電圧Ｖｍは
数６で表わされる。
＝Ｖｍであり、数４および数５より、光励起電圧Ｖｍは
数６で表わされる。
【００５１】
【数６】Ｖｍ＝（２ｋＴ／ｑ）ｌｎ〔１＋（２／Ｗ）
（１／σＶｔｈｎｉ）{γ（１−ＲＯ）／ｈν}Ｐｍ／Ｎ
ｔ〕
（１／σＶｔｈｎｉ）{γ（１−ＲＯ）／ｈν}Ｐｍ／Ｎ
ｔ〕
【００５２】したがって、Ａ＝２ｋＴ／ｑ、Ｂ＝（２／
Ｗ）（１／σＶｔｈｎｉ）{γ（１−ＲＯ）／ｈν}とお
くと、ＡおよびＢはσが一定であれば定数となるため、
Ｔが一定の下では反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）は数７
で表わされる。
Ｗ）（１／σＶｔｈｎｉ）{γ（１−ＲＯ）／ｈν}とお
くと、ＡおよびＢはσが一定であれば定数となるため、
Ｔが一定の下では反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）は数７
で表わされる。
【００５３】
【数７】ΔＲ／Ｒ＝Ａｌｎ（１＋ＰｍＢ／Ｎｔ）
【００５４】図３は再結合中心密度（Ｎｔ）をパラメー
タとした励起光強度（Ｐｍ）に対する反射率差信号強度
（１０６ΔＲ／Ｒ）の関係図である。図３において、○
および▲で示す特性は実験値、実線で示した特性は数７
による理論値であり、実験値と理論値は極めてよく一致
する。
タとした励起光強度（Ｐｍ）に対する反射率差信号強度
（１０６ΔＲ／Ｒ）の関係図である。図３において、○
および▲で示す特性は実験値、実線で示した特性は数７
による理論値であり、実験値と理論値は極めてよく一致
する。
【００５５】図３から明らかなように、励起光強度（Ｐ
ｍ）が増加するに伴い、反射率差信号強度（１０６ΔＲ
／Ｒ）も数７に従って増加する。また、励起光強度（Ｐ
ｍ）が同じであれば、再結合中心密度（Ｎｔ）が増加す
るに伴い、反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）は減少
する。
ｍ）が増加するに伴い、反射率差信号強度（１０６ΔＲ
／Ｒ）も数７に従って増加する。また、励起光強度（Ｐ
ｍ）が同じであれば、再結合中心密度（Ｎｔ）が増加す
るに伴い、反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）は減少
する。
【００５６】なお、図３で反射率差信号強度（１０６Δ
Ｒ／Ｒ）が高い値を示した半導体エピタキシャル結晶ウ
エハ、即ち再結合中心密度（Ｎｔ）の低い半導体エピタ
キシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、図２で電流利得（ｈ
ＦＥ）が高い値を示すことが確認できた。
Ｒ／Ｒ）が高い値を示した半導体エピタキシャル結晶ウ
エハ、即ち再結合中心密度（Ｎｔ）の低い半導体エピタ
キシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、図２で電流利得（ｈ
ＦＥ）が高い値を示すことが確認できた。
【００５７】一方、図３で反射率差信号強度（１０６Δ
Ｒ／Ｒ）が低い値を示した半導体エピタキシャル結晶ウ
エハ、即ち再結合中心密度（Ｎｔ）の高い半導体エピタ
キシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、図２で電流利得（ｈ
ＦＥ）が低い値を示す。
Ｒ／Ｒ）が低い値を示した半導体エピタキシャル結晶ウ
エハ、即ち再結合中心密度（Ｎｔ）の高い半導体エピタ
キシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、図２で電流利得（ｈ
ＦＥ）が低い値を示す。
【００５８】数７から明らかなように、反射率差信号強
度（ΔＲ／Ｒ）は、再結合中心密度（Ｎｔ）が増加する
ことによって減少し、再結合中心密度（Ｎｔ）が減少す
ることによって増加する関係にあるため、反射率差信号
強度（ΔＲ／Ｒ）を測定することにより、半導体エピタ
キシャル結晶ウエハの再結合中心密度（Ｎｔ）を評価す
ることができる。
度（ΔＲ／Ｒ）は、再結合中心密度（Ｎｔ）が増加する
ことによって減少し、再結合中心密度（Ｎｔ）が減少す
ることによって増加する関係にあるため、反射率差信号
強度（ΔＲ／Ｒ）を測定することにより、半導体エピタ
キシャル結晶ウエハの再結合中心密度（Ｎｔ）を評価す
ることができる。
【００５９】次に、図２に示した反射率差信号強度（Δ
Ｒ／Ｒ）とヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢ
Ｔ）の電流利得（ｈＦＥ）の相関については以下のよう
に考察される。ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｈ
ＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）が低下する原因は、エミッ
タ−ベース接合領域における再結合電流成分の増大とベ
ース層における再結合電流成分の増大が考えられる。
Ｒ／Ｒ）とヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢ
Ｔ）の電流利得（ｈＦＥ）の相関については以下のよう
に考察される。ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｈ
ＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）が低下する原因は、エミッ
タ−ベース接合領域における再結合電流成分の増大とベ
ース層における再結合電流成分の増大が考えられる。
【００６０】エミッタ−ベース接合領域における再結合
電流の増大については、エミッタ−ベース空乏層中にお
いて再結合中心として作用する欠陥の密度が高ければ、
再結合電流成分が増加し、電流利得（ｈＦＥ）を低下さ
せる原因となる。同じように、空乏層中の再結合中心密
度が高ければ、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を低下さ
せてしまう。
電流の増大については、エミッタ−ベース空乏層中にお
いて再結合中心として作用する欠陥の密度が高ければ、
再結合電流成分が増加し、電流利得（ｈＦＥ）を低下さ
せる原因となる。同じように、空乏層中の再結合中心密
度が高ければ、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を低下さ
せてしまう。
【００６１】ベース層における再結合電流成分の増大に
ついては、ベース層中の再結合中心の増加が再結合電流
を増加させるため、電流利得（ｈＦＥ）を低下させる原
因となる。
ついては、ベース層中の再結合中心の増加が再結合電流
を増加させるため、電流利得（ｈＦＥ）を低下させる原
因となる。
【００６２】本願発明の発明者は、ベース層中の再結合
中心生成機構として、成長中および成長後の高温保持に
よるフレンケル反応を考えた。ベース層のような高い不
純物濃度を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ｐ型結晶
は、平衡状態でＶ族原子空孔が高い飽和濃度を有するこ
とが知られており、これはフェルミ準位効果とも呼ばれ
ている。
中心生成機構として、成長中および成長後の高温保持に
よるフレンケル反応を考えた。ベース層のような高い不
純物濃度を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ｐ型結晶
は、平衡状態でＶ族原子空孔が高い飽和濃度を有するこ
とが知られており、これはフェルミ準位効果とも呼ばれ
ている。
【００６３】ｐ型層の結晶成長では、成長面において表
面のフェルミ準位が結晶のバンドギャップの中央付近に
ピン留めされているため、成長表面近傍におけるＶ族原
子空孔の濃度は低い。
面のフェルミ準位が結晶のバンドギャップの中央付近に
ピン留めされているため、成長表面近傍におけるＶ族原
子空孔の濃度は低い。
【００６４】しかし、結晶成長の進行に伴い、成長表面
が結晶内部に取り込まれる際に、Ｖ族原子空孔濃度の未
飽和を解消するため、フレンケル反応によってＶ族原子
空孔が生成される。
が結晶内部に取り込まれる際に、Ｖ族原子空孔濃度の未
飽和を解消するため、フレンケル反応によってＶ族原子
空孔が生成される。
【００６５】フレンケル反応によって生成された空孔お
よび格子間原子は、ベース層中で再結合中心として作用
する。また、生成された格子間原子は、比較的大きな拡
散定数を有するため、容易に拡散してエミッタ−ベース
空乏層やベース−コレクタ空乏層に侵入する。
よび格子間原子は、ベース層中で再結合中心として作用
する。また、生成された格子間原子は、比較的大きな拡
散定数を有するため、容易に拡散してエミッタ−ベース
空乏層やベース−コレクタ空乏層に侵入する。
【００６６】格子間原子は、一般的に非発光再結合中心
となる場合が多いが、これらの空乏層に侵入した格子原
子が再結合中心として作用して反射率差信号強度（ΔＲ
／Ｒ）を低下させるものと考えられる。
となる場合が多いが、これらの空乏層に侵入した格子原
子が再結合中心として作用して反射率差信号強度（ΔＲ
／Ｒ）を低下させるものと考えられる。
【００６７】上記のように、ベース層中で再結合中心と
して作用する欠陥が生成されることに伴い、エミッタ−
ベース空乏層およびベース−コレクタ空乏層にも再結合
中心として作用する欠陥が侵入し、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）を低下
させると同時に、半導体エピタキシャル結晶ウエハの反
射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）も低下させる。
して作用する欠陥が生成されることに伴い、エミッタ−
ベース空乏層およびベース−コレクタ空乏層にも再結合
中心として作用する欠陥が侵入し、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）を低下
させると同時に、半導体エピタキシャル結晶ウエハの反
射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）も低下させる。
【００６８】つまり、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の
低下は、ベース層品質の低下を示唆しており、本願発明
の発明者は、実験と考察に基づいて反射率差信号強度
（ΔＲ／Ｒ）の低下がベース層の劣化に起因することを
実証した。
低下は、ベース層品質の低下を示唆しており、本願発明
の発明者は、実験と考察に基づいて反射率差信号強度
（ΔＲ／Ｒ）の低下がベース層の劣化に起因することを
実証した。
【００６９】上記の考察から、半導体エピタキシャル結
晶ウエハの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を低下させる
結晶品質の劣化は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の低下をもたらすこと
が明らかになった。
晶ウエハの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を低下させる
結晶品質の劣化は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の低下をもたらすこと
が明らかになった。
【００７０】そして、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）に
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の所望の
電流利得（ｈＦＥ）が得られる値の範囲を設定し、反射
率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）スペクトルの測定を半導体エ
ピタキシャル結晶ウエハについて実施し、設定した範囲
内にある反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の半導体エピタ
キシャル結晶ウエハを選定することにより、所望の電流
利得（ｈＦＥ）が得られるヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）を作製するために適した品質の良い半
導体エピタキシャル結晶ウエハの選別が可能となる。
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の所望の
電流利得（ｈＦＥ）が得られる値の範囲を設定し、反射
率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）スペクトルの測定を半導体エ
ピタキシャル結晶ウエハについて実施し、設定した範囲
内にある反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の半導体エピタ
キシャル結晶ウエハを選定することにより、所望の電流
利得（ｈＦＥ）が得られるヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）を作製するために適した品質の良い半
導体エピタキシャル結晶ウエハの選別が可能となる。
【００７１】したがって、反射率差信号強度（ΔＲ／
Ｒ）が大きい程、半導体エピタキシャル結晶ウエハの結
晶品質は優れ、さらにこの半導体エピタキシャル結晶ウ
エハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦ Ｅ）も高い値のものが得
られる。
Ｒ）が大きい程、半導体エピタキシャル結晶ウエハの結
晶品質は優れ、さらにこの半導体エピタキシャル結晶ウ
エハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦ Ｅ）も高い値のものが得
られる。
【００７２】また、図２に示す反射率差信号強度（１０
６ΔＲ／Ｒ）と電流利得（ｈＦＥ）の線形な相関から、
半導体エピタキシャル結晶ウエハの反射率差信号強度
（１０ ６ΔＲ／Ｒ）を測定することにより、この半導体
エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合
バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得
（ｈＦＥ）を正確に予測することができる。
６ΔＲ／Ｒ）と電流利得（ｈＦＥ）の線形な相関から、
半導体エピタキシャル結晶ウエハの反射率差信号強度
（１０ ６ΔＲ／Ｒ）を測定することにより、この半導体
エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合
バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得
（ｈＦＥ）を正確に予測することができる。
【００７３】なお、一般的なＰＲ法については、「Hand
book on Semiconductors Completely Revised Edition
Vol.2,1994,p.527-635」に紹介されている。
book on Semiconductors Completely Revised Edition
Vol.2,1994,p.527-635」に紹介されている。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、反射率差信号強度を測
定することにより、室温ならびに非破壊で、半導体エピ
タキシャル結晶ウエハの品質を評価することができ、反
射率差信号強度が高い程、半導体エピタキシャル結晶ウ
エハの結晶品質が優れていると判定することができる。
定することにより、室温ならびに非破壊で、半導体エピ
タキシャル結晶ウエハの品質を評価することができ、反
射率差信号強度が高い程、半導体エピタキシャル結晶ウ
エハの結晶品質が優れていると判定することができる。
【００７５】また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエ
ハで測定する反射率差信号強度を所定値の範囲に設定し
てウエハを選定することにより、この半導体エピタキシ
ャル結晶ウエハを用いて所望の電流利得を有するヘテロ
接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を作製すること
ができる。
（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエ
ハで測定する反射率差信号強度を所定値の範囲に設定し
てウエハを選定することにより、この半導体エピタキシ
ャル結晶ウエハを用いて所望の電流利得を有するヘテロ
接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を作製すること
ができる。
【００７６】よって、ＨＢＴ作製プロセスに要する余分
な経費や作業時間を大幅に低減し、電気的特性に優れた
半導体素子の作製に適した半導体エピタキシャル結晶ウ
エハを容易に選別可能な半導体結晶測定法を提供するこ
とができる。
な経費や作業時間を大幅に低減し、電気的特性に優れた
半導体素子の作製に適した半導体エピタキシャル結晶ウ
エハを容易に選別可能な半導体結晶測定法を提供するこ
とができる。
【図１】ＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結
晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−コレクタ
空乏層からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）のスペクト
ル図
晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−コレクタ
空乏層からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）のスペクト
ル図
【図２】ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハ
の試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）と、この試
料から作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｈ
ＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の関係図
の試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）と、この試
料から作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｈ
ＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の関係図
【図３】再結合中心密度（Ｎｔ）をパラメータとした励
起光強度（Ｐｍ）に対する反射率差信号強度（１０６Δ
Ｒ／Ｒ）の関係図
起光強度（Ｐｍ）に対する反射率差信号強度（１０６Δ
Ｒ／Ｒ）の関係図
ＨＢＴ ヘテロ接合バイポーラトランジスタ ΔＲ／Ｒ 反射率差信号強度 ｈＦＥ 電流利得 Ｎｔ 再結合中心密度 Ｖｍ 光誘起電圧 Ｐｍ 励起光強度 ＩＦ バイアス電流 ＩＬ 光電流 ＩＳ 逆方向飽和電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 和夫 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小林 隆 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 4M106 AA01 AA10 AB06 BA04 CA04 CA18 CB19 DH12 5F003 AP00 AZ09 BA09 BB04 BE04 BF06 BM02 BM03 BP31
Claims (5)
- 【請求項１】 光励起による過剰な電子・正孔の生成・
消滅による半導体の内部電界変調を利用した半導体エピ
タキシャル結晶ウエハの半導体結晶測定法であって、 光励起による過剰な電子・正孔の生成・消滅により生ず
る前記半導体エピタキシャル結晶ウエハのバンドギャッ
プ近傍で最大振幅となる反射率差強度に基づいて結晶品
質を判定することを特徴とする半導体結晶測定法。 - 【請求項２】 前記結晶品質は、反射率差強度が大きい
ほど優れていると判定することを特徴とする請求項１記
載の半導体結晶測定法。 - 【請求項３】 前記半導体エピタキシャル結晶ウエハ
は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体結晶測定法。 - 【請求項４】 ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造
を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハは、エミ
ッタ層およびコレクタ層のバンドギャップエネルギー近
傍において、光励起により発生する最大振幅の反射率差
強度を測定することによって結晶品質を判定することを
特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の半
導体結晶測定法。 - 【請求項５】 ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造
を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて
作製されるヘテロ接合バイポーラトランジスタの電流利
得を反射率差強度から予測することを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項３または請求項４記載の半導体結
晶測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212212A JP3646218B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 半導体結晶測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212212A JP3646218B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 半導体結晶測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026094A true JP2002026094A (ja) | 2002-01-25 |
| JP3646218B2 JP3646218B2 (ja) | 2005-05-11 |
Family
ID=18708160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000212212A Expired - Fee Related JP3646218B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 半導体結晶測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3646218B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004075284A1 (ja) * | 2003-02-21 | 2004-09-02 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 半導体エピタキシャル結晶ウエハの品質判定方法並びにこれを用いたウエハ製造方法 |
| JP2011101049A (ja) * | 2011-02-07 | 2011-05-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体層の検査方法 |
-
2000
- 2000-07-13 JP JP2000212212A patent/JP3646218B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004075284A1 (ja) * | 2003-02-21 | 2004-09-02 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 半導体エピタキシャル結晶ウエハの品質判定方法並びにこれを用いたウエハ製造方法 |
| JP2011101049A (ja) * | 2011-02-07 | 2011-05-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体層の検査方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3646218B2 (ja) | 2005-05-11 |
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