JP2005233733A - Method, instrument, and program for measuring carrier concentration and stress in semiconductor device - Google Patents

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Teppei Hosokawa
鉄平 細川
Yasufumi Yabuuchi
康文 藪内
Kazunori Menya
和則 面屋
Yoshiro Tsukamoto
義朗 塚本
Juseppe Pettsuottei
ジュセッペ ペッツォッティ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for spectroscopically finding carrier concentration and stress in a semiconductor device. <P>SOLUTION: According to this stress measuring method, a half-value width and a peak position of an emission spectrum are obtained in a portion under test of a specimen under test. The carrier concentration of the specimen under test is calculated from the half-value width of the mission spectrum of the specimen under test based on a relation between the half-value width of the emission spectrum and carrier concentration previously determined by means of a plurality of standard specimens different in carrier concentration having the same composition ratio as the specimen under test. The peak position of the mission spectrum of the standard specimen at the carrier concentration of the specimen under test is calculated from a relation between the peak position of the mission spectrum and the carrier concentration determined by means of a plurality of standard specimens different in carrier concentration having the same composition ratio as the specimen under test. A difference value (a peak position movement amount) is determined between the calculated peak position of the emission spectrum of the standard specimens and the measured peak position of the emission spectrum of the specimen under test. Stress acting on the portion under test is calculated from the movement amount and the stress sensitivity coefficient of the specimen under test. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体デバイスの発光分光分析による応力測定法に関する。   The present invention relates to a stress measurement method by emission spectral analysis of a semiconductor device.

一般に、精密デバイス、微細デバイス等の作製過程等において部材に生じるひずみは、デバイス自体の特性、信頼性などに影響を及ぼす。例えば、微細LSIなどでは、製作プロセスの途中で形成される各種薄膜のパターン周辺で応力の集中が起こる。特に、内部応力の大きいシリサイドを用いた配線や、LOCOS(Local oxidation of silicon)構造、トレンチ構造のような厚い酸化膜を埋め込む構造の素子分離膜の周辺には、大きな応力集中が起こりやすい。例えば、LOCOS境界やトレンチの付近で、Si基板中に発生する応力の値は、100MPa以上にもなる。このような大きな応力のために、素子領域にひずみや転位が起こり、デバイスの特性が劣化したり、信頼性が低下したりする。このような問題を回避するためには、局所的な応力分布をも考慮したデバイス設計を行う必要がある。応力を測る技術として、現在、ラマン発光分析または発光分光分析などの分光分析が利用されている(非特許文献1を参照)。   In general, a strain generated in a member in a manufacturing process of a precision device, a fine device, or the like affects the characteristics and reliability of the device itself. For example, in a fine LSI or the like, stress concentration occurs around various thin film patterns formed during the manufacturing process. In particular, a large stress concentration is likely to occur in the periphery of a device isolation film having a structure in which a thick oxide film such as a wiring using a silicide having a large internal stress, a LOCOS (Local oxidation of silicon) structure, or a trench structure is embedded. For example, near the LOCOS boundaries and trenches, the value of stress generated in the Si substrate is also equal to or greater than 100 MPa. Such a large stress causes strain and dislocation in the element region, thereby deteriorating device characteristics and reducing reliability. In order to avoid such a problem, it is necessary to perform device design in consideration also the local stress distribution. As a technique for measuring stress, spectral analysis such as Raman emission analysis or emission spectral analysis is currently used (see Non-Patent Document 1).

フォトルミネセンス法やカソードルミネセンス法をはじめとした発光分光分析法による物質の応力測定は、物質に応力が加わると発光スペクトルのピーク位置がシフトするというピエゾスペクトロスコピック(PS)効果を利用して行われる。一般的に、発光スペクトルのピーク位置は、圧縮応力下では高エネルギー側に、引張り応力下では低エネルギー側にシフトする。応力(σ)による物質のひずみと発光スペクトルのピークシフト量(Δν)の関係は、応力が数GPa程度までの範囲で、直線近似(Δν=Πσ:Πは応力感度係数)できることが知られている(非特許文献2を参照)。   Measurement of stress in materials by emission spectroscopy including photoluminescence and cathodoluminescence methods uses the piezospectroscopic (PS) effect that the peak position of the emission spectrum shifts when stress is applied to the material. Done. In general, the peak position of the emission spectrum shifts to the high energy side under compressive stress and to the low energy side under tensile stress. It is known that the relationship between the strain of a substance due to stress (σ) and the peak shift amount (Δν) of the emission spectrum can be linearly approximated (Δν = Πσ: Π is the stress sensitivity coefficient) in the range of stress up to several GPa. (See Non-Patent Document 2).

半導体材料では、応力のみならずキャリア濃度および組成の変化によっても、材料の発光スペクトルのピーク位置は変化する。したがって、半導体デバイスの発光スペクトルのピークシフト量からその材料に働く応力を見積もる場合、その半導体材料のキャリア濃度および組成も考慮しなければならない。   The semiconductor material, even by a change in not without carrier concentration and composition stresses only, the peak position of the emission spectrum of the material changes. Therefore, when the stress acting on the material is estimated from the peak shift amount of the emission spectrum of the semiconductor device, the carrier concentration and composition of the semiconductor material must be taken into consideration.

非特許文献3には、発光スペクトルのピーク位置、半値幅、およびピーク強度を用いて、GaAsのMESFET(Metal emiconductor ield ffect ransistor)のキャリア濃度と応力とを導出し得ることが示唆されている。しかしながら、非特許文献3には、具体的な導出方法は開示されていない。
伊藤忠、外2名、「ラマン分光法によるLSIの局所応力の解析」、豊田中央研究所R&Dレビュー、1994年12月、Vol.29、No.4,p.43−52 末長宏之、「セラミックと金属の複合材料における強化機構の解析」、京都工芸繊維大学平成11年度修士論文 M.Yoshikawa、外2名、J.Appl.Phys.,Vol.84,No.3,1 August 1998,p.1693−1696
Non-Patent Document 3, the peak position of the emission spectrum, with half-width, and peak intensity, to be able to derive the carrier concentration and the stress of the GaAs MESFET (Me tal S emiconductor F ield E ffect T ransistor) It has been suggested. However, Non-Patent Document 3, specific derivation method is not disclosed.
ITOCHU, outside two people, "analysis of LSI of local stress by Raman spectroscopy", Toyota Central R & D Labs R & D Review, December 1994, Vol. 29, no. 4, p. 43-52 Hiroyuki Suenaga, “Analysis of Strengthening Mechanism in Ceramic / Metal Composite Materials”, 1999 Master's Thesis, Kyoto Institute of Technology M.M. Yoshikawa, 2 others, J. Appl. Phys. , Vol. 84, no. 3, 1 August 1998, p. 1693-1696

したがって、本発明の第一の目的は、半導体材料または半導体デバイスのキャリア濃度およびそれらに働く応力を、分光学的手法を用いて求める方法を具体的に提供することである。   Therefore, the first object of the present invention is to specifically provide a method for determining the carrier concentration of semiconductor materials or semiconductor devices and the stress acting on them using a spectroscopic technique.

さらに、非特許文献3では、半導体デバイスに働く応力とそのキャリア濃度とを求めるのに、発光スペクトルのピーク位置、半値幅、およびピーク強度の3つを用いることが教示されているが、発光スペクトルのピーク強度は応力の種類(圧縮か引っ張りか)および/またはキャリア濃度の違いによって大きく変化しやすいこともまた教示されている。したがって、ピーク強度に基づいて求めた半導体デバイスの応力またはキャリア濃度では、正確性および信頼性に欠けるという問題があった。   Further, Non-Patent Document 3 teaches that the peak position, half-value width, and peak intensity of the emission spectrum are used to obtain the stress acting on the semiconductor device and its carrier concentration. It is also taught that the peak intensities of these are highly variable depending on the type of stress (compression or tension) and / or carrier concentration. Therefore, there is a problem that the stress or carrier concentration of the semiconductor device obtained based on the peak intensity lacks accuracy and reliability.

したがって、本発明の第二の目的は、半導体デバイスまたは半導体材料のキャリア濃度、および半導体デバイスまたは半導体材料に働く応力を、分光学的手法によって正確に、そして信頼性をもって求めるための方法を提供することである。   Accordingly, a second object of the present invention is to provide a method for accurately and reliably determining the carrier concentration of a semiconductor device or semiconductor material and the stress acting on the semiconductor device or semiconductor material by spectroscopic techniques. That is.

上記課題を解決するために、本発明では、スペクトルのピーク強度は用いずに、発光スペクトルのピーク位置と半値幅のみから、被検試料のキャリア濃度と被検部位に働く応力とを求める。本発明の方法は、発光スペクトルの「半値幅」が応力によって変化しないという、本発明者らが経験的に見いだした知見に基づいている。   In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the carrier concentration of the test sample and the stress acting on the test site are obtained from only the peak position and half-value width of the emission spectrum without using the peak intensity of the spectrum. The method of the present invention is based on the knowledge found by the present inventors that the “half width” of the emission spectrum does not change with stress.

本発明は、1つの局面において、被検試料に働く応力を決定するための装置を提供する。この装置は、被検試料の被検部位において発光スペクトルを測定するためのスペクトル測定部と、記憶部と、演算部と、出力部とを備えている。   The invention, in one aspect, provides an apparatus for determining the stress acting on the test sample. This apparatus includes a spectrum measurement unit for measuring an emission spectrum at a test site of a test sample, a storage unit, a calculation unit, and an output unit.

上記記憶部は、予め上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料を用いて求めた発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムを含むデータと、予め上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料について、発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムを含むデータと、上記被検試料の応力感度係数のデータとを格納している。上記演算部は、上記被検試料の被検部位において測定した発光スペクトルから、当該発光スペクトルの半値幅およびピーク位置を算出するステップと、上記標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、上記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出するステップと、上記標準試料の発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、上記被検試料のキャリア濃度における、上記標準試料の発光スペクトルのピーク位置を算出するステップと、上記算出した上記標準試料の発光スペクトルのピーク位置と、上記測定した上記被検試料の発光スペクトルのピーク位置との差分値を求めることによって、当該被検試料の発光スペクトルの応力によるピーク位置移動量を得るステップと、上記ピーク位置移動量と、上記被検試料の応力感度係数とから、式:   The storage unit includes data including an algorithm representing a relationship between a half value width of an emission spectrum and a carrier concentration obtained in advance using a plurality of standard samples having different carrier concentrations and having the same composition ratio as the test site of the test sample. And data including an algorithm representing the relationship between the peak position of the emission spectrum and the carrier concentration for a plurality of standard samples having the same composition ratio as the test site of the test sample and having different carrier concentrations, and the test sample And stress sensitivity coefficient data. The calculation unit calculates the half width and peak position of the emission spectrum from the emission spectrum measured at the test site of the test sample, and the relationship between the half width of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration And calculating the carrier concentration at the test site of the test sample from the half-value width of the emission spectrum of the test sample, and the peak position of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration Based on the algorithm representing the relationship, the peak position of the emission spectrum of the standard sample at the carrier concentration of the test sample, the calculated peak position of the emission spectrum of the standard sample, and the measured above by obtaining a difference value between the peak position of the emission spectrum of the test sample, the target From obtaining a peak position movement amount due to the stress of the emission spectrum of the sample, and the peak position movement amount, the stress sensitivity coefficient of the test sample, wherein:

Δν=Πσ
(Δν:被検試料の被検部位の発光スペクトルのピーク位置移動量、Π:応力感度係数、σ:被検試料の被検部位に働く応力)に基づいて、上記被検試料の上記被検部位に働く応力を算出するステップとを包含する演算処理を行う。そして、上記出力部は、上記算出された応力値を出力する。
Δν = Πσ
Based on (Δν: peak position movement amount of emission spectrum of test site of test sample, Π: stress sensitivity coefficient, σ: stress acting on test site of test sample), the test of the test sample performing including processing and calculating the stress acting on site. The output unit outputs the calculated stress value.

本発明の応力決定装置の好ましい実施形態では、上記出力部はさらに、上記被検試料の上記算出されたキャリア濃度を出力する。   In a preferred embodiment of the stress determination apparatus according to the present invention, the output unit further outputs the calculated carrier concentration of the test sample.

本発明はまた、別の局面において、被検試料のキャリア濃度を決定するための装置を提供する。この装置は、被検試料の被検部位において発光スペクトルを測定するためのスペクトル測定部と、記憶部と、演算部と、出力部とを備えている。   In another aspect, the present invention also provides an apparatus for determining the carrier concentration of a test sample. This apparatus includes a spectrum measurement unit for measuring an emission spectrum at a test site of a test sample, a storage unit, a calculation unit, and an output unit.

上記記憶部は、予め上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数の異なるキャリア濃度の標準試料を用いて求めた発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムを含むデータを格納している。上記演算部は、上記被検試料の被検部位において測定した発光スペクトルから、当該発光スペクトルの半値幅を算出するステップと、上記標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、上記被検試料の発光スペクトルの半値幅における上記標準試料のキャリア濃度を算出するステップとを含む演算処理を行う。上記出力部は、上記算出したキャリア濃度を出力する。   The storage unit includes data including an algorithm representing a relationship between a half-value width of an emission spectrum and a carrier concentration obtained in advance using a plurality of standard samples having different carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample. Is stored. The calculation unit calculates a half-value width of the emission spectrum from the emission spectrum measured at the test site of the test sample, and an algorithm representing the relationship between the half-value width of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration And calculating the carrier concentration of the standard sample in the half-value width of the emission spectrum of the test sample. The output unit outputs the calculated carrier concentration.

本発明の応力決定装置またはキャリア濃度決定装置の好ましい実施形態では、上記被検試料は、半導体デバイスである。   In a preferred embodiment of the stress-determining device or carrier concentration determination apparatus of the present invention, the test sample is a semiconductor device.

本発明の応力決定装置またはキャリア濃度決定装置の好ましい実施形態では、上記発光スペクトルは、電子線、イオン、またはγ線から可視光まで波長範囲の任意の電磁波を試料に照射することによって得られたものである。   In a preferred embodiment of the stress determination device or carrier concentration determination device of the present invention, the emission spectrum is obtained by irradiating a sample with an arbitrary electromagnetic wave in a wavelength range from electron beams, ions, or γ rays to visible light. Is.

本発明は、さらに別の局面において、被検試料に働く応力を決定するためのコンピュータプログラムを提供する。   The invention, in yet another aspect, provides a computer program for determining the stress acting on the test sample.

本発明の被検試料に働く応力を決定するためのコンピュータプログラムは、被検試料の被検部位において測定した発光スペクトルから、当該発光スペクトルの半値幅およびピーク位置を決定するステップ、予め上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料を用いて求めた発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、上記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出するステップ、予め上記被検試料と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料を用いて求めた、発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、上記被検試料のキャリア濃度における上記標準試料の発光スペクトルのピーク位置を算出するステップ、上記算出した上記標準試料の発光スペクトルのピーク位置と、上記測定した上記被検試料の発光スペクトルのピーク位置との差分値を求めることによって、当該被検試料の発光スペクトルの応力によるピーク位置移動量を得るステップ、および上記ピーク位置移動量と、上記被検試料の応力感度係数とから、式:
Δν=Πσ
(Δν:被検試料の被検部位の発光スペクトルのピーク位置移動量、Π:応力感度係数、σ:被検試料の被検部位に働く応力)に基づいて、上記被検試料に働く応力を算出するステップを含む処理をコンピュータに行わせる。
The computer program for determining the stress acting on the test sample of the present invention comprises the step of determining the half-value width and peak position of the emission spectrum from the emission spectrum measured at the test site of the test sample, Based on an algorithm representing the relationship between the half-value width of the emission spectrum obtained using a plurality of standard samples having the same composition ratio as the test site of the sample and different carrier concentrations and the carrier concentration, the emission spectrum of the test sample The step of calculating the carrier concentration at the test site of the test sample from the half width, the peak position of the emission spectrum obtained in advance using a plurality of standard samples having the same composition ratio as the test sample and having different carrier concentrations based on an algorithm representing the relationship between the carrier concentration and, the standard in the carrier concentration of the test sample Calculating the peak position of the emission spectrum of the sample, obtaining the difference value between the calculated peak position of the emission spectrum of the standard sample and the measured peak position of the emission spectrum of the test sample. From the step of obtaining the peak position shift amount due to the stress of the emission spectrum of the test sample, and the peak position shift amount and the stress sensitivity coefficient of the test sample, the formula:
Δν = Πσ
Based on (Δν: peak position shift amount of the emission spectrum of the test site of the test sample, Π: stress sensitivity coefficient, σ: stress acting on the test site of the test sample), the stress acting on the test sample is Cause the computer to perform processing including the step of calculating.

本発明は、さらに別の局面において、被検試料のキャリア濃度を決定するためのコンピュータプログラムを提供する。   The invention, in yet another aspect, provides a computer program for determining the carrier concentration of the test sample.

本発明の被検試料のキャリア濃度を決定するためのコンピュータプログラムは、被検試料の被検部位において測定した発光スペクトルから、当該発光スペクトルの半値幅を決定するステップ、および予め上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する標準試料について求めた、発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、上記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出するステップを含む処理をコンピュータに行わせる。   The computer program for determining the carrier concentration of the test sample of the present invention includes a step of determining a half width of the emission spectrum from the emission spectrum measured at the test site of the test sample, and the test sample in advance. Based on the algorithm representing the relationship between the half-value width of the emission spectrum and the carrier concentration obtained for the standard sample having the same composition ratio as the test site, the half-value width of the emission spectrum of the test sample A computer is caused to perform a process including a step of calculating a carrier concentration at a test site.

本発明の被検試料に働く応力を決定するためのプログラムまたはキャリア濃度を決定するためのプログラムの好ましい実施形態では、上記被検試料は、半導体デバイスである。   In a preferred embodiment of the program for determining the stress acting on the test sample of the present invention or the program for determining the carrier concentration, the test sample is a semiconductor device.

本発明の被検試料に働く応力を決定するためのプログラムまたはキャリア濃度を決定するためのプログラムの好ましい実施形態では、上記発光スペクトルは、電子線、イオン、またはγ線から可視光まで波長範囲の任意の電磁波を試料に照射することによって得られたものである。   In a preferred embodiment of the program for determining the stress acting on the test sample of the present invention or the program for determining the carrier concentration, the emission spectrum is in the wavelength range from electron beam, ion, or γ-ray to visible light. It was obtained by irradiating a sample with an arbitrary electromagnetic wave.

本発明はまた、別の局面において、被検試料に働く応力を決定する方法を提供する。この方法は、被検試料の被検部位において、発光スペクトルを測定し、当該スペクトルの半値幅およびピーク位置を得る工程、予め上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数の異なるキャリア濃度を有する標準試料を用いて決定した発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係に基づいて、上記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出する工程、予め上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数の異なるキャリア濃度を有する標準試料を用いて決定した発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係に基づいて、上記被検試料のキャリア濃度における上記標準試料の発光スペクトルのピーク位置を算出する工程、上記算出した上記標準試料の発光スペクトルのピーク位置と、上記測定した上記被検試料の発光スペクトルのピーク位置との差分値を求めることによって、当該被検試料の発光スペクトルの応力によるピーク位置移動量を決定する工程、および上記ピーク位置移動量と、上記被検試料の応力感度係数とから、上記被検試料の上記被検部位に働く応力を算出する工程を包含する。   The present invention also provides, in another aspect, provides a method of determining the stress acting on the test sample. This method includes a step of measuring an emission spectrum at a test site of a test sample and obtaining a half width and a peak position of the spectrum, a plurality of different carriers having the same composition ratio as the test site of the test sample in advance. Based on the relationship between the half-value width of the emission spectrum determined using a standard sample having a concentration and the carrier concentration, the carrier concentration at the test site of the test sample is calculated from the half-value width of the emission spectrum of the test sample. The test, based on the relationship between the peak position of the emission spectrum and the carrier concentration determined in advance using a plurality of standard samples having different carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample. calculating a peak position of the emission spectrum of the standard sample in the carrier concentration of the sample, the emission of the standard samples the calculated spectrum Determining the peak position movement amount due to the stress of the emission spectrum of the test sample by obtaining a difference value between the peak position of the test sample and the peak position of the emission spectrum of the test sample measured above, and the peak position A step of calculating a stress acting on the test site of the test sample from the movement amount and the stress sensitivity coefficient of the test sample is included.

本発明の被検試料に働く応力を決定するための方法の好ましい実施形態では、上記標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係は、上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有するキャリア濃度既知の複数の異なるキャリア濃度を有する複数の標準試料の発光スペクトルを測定し、当該標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を導出することによって求められる。   In a preferred embodiment of the method for determining the stress acting on the test sample of the present invention, the relationship between the half-value width of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration is the same composition ratio as the test site of the test sample. Is obtained by measuring the emission spectra of a plurality of standard samples having a plurality of different carrier concentrations with known carrier concentrations and deriving the relationship between the half-value width of the emission spectra of the standard samples and the carrier concentration.

本発明の被検試料に働く応力を決定するための方法の好ましい実施形態では、上記標準試料の発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムは、上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有するキャリア濃度既知の複数の異なるキャリア濃度を有する複数の標準試料の発光スペクトルを測定し、当該標準試料の発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を導出することによって求められる。   In a preferred embodiment of the method for determining the stress acting on the test sample of the present invention, an algorithm representing the relationship between the peak position of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration is the test site of the test sample. It is obtained by measuring the emission spectra of a plurality of standard samples having the same composition ratio and having a plurality of different carrier concentrations with known carrier concentrations and deriving the relationship between the peak positions of the emission spectra of the standard samples and the carrier concentration.

本発明の被検試料に働く応力を決定するための方法の好ましい実施形態では、上記応力を算出する工程において、当該応力の算出のために、式:
Δν=Πσ
(Δν:被検試料の被検部位の発光スペクトルのピーク位置移動量、Π:応力感度係数、σ:被検試料の被検部位に働く応力)
を用いる。
In a preferred embodiment of the method for determining a stress acting on a test sample of the present invention, in the step of calculating the stress, an equation:
Δν = Πσ
(Δν: peak position shift amount of emission spectrum of test site of test sample, Π: stress sensitivity coefficient, σ: stress acting on test site of test sample)
Is used.

本発明は、さらに別の局面において、被検試料のキャリア濃度を決定する方法を提供する。この方法は、被検試料の被検部位において、発光スペクトルを測定し、当該発光スペクトルの半値幅を得る工程、および予め上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料について求めた、発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係に基づいて、上記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出する工程を包含する。   The invention, in yet another aspect, provides a method of determining the carrier concentration of the test sample. This method includes a step of measuring an emission spectrum at a test site of a test sample to obtain a half width of the emission spectrum, and a plurality of carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample in advance. Calculating the carrier concentration at the test site of the test sample from the half-value width of the emission spectrum of the test sample based on the relationship between the half-value width of the emission spectrum and the carrier concentration obtained for different standard samples. Include.

本発明の被検試料のキャリア濃度を決定する方法の好ましい実施形態では、上記標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係は、上記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有するキャリア濃度既知の複数の異なるキャリア濃度を有する複数の標準試料の発光スペクトルを測定し、当該標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を導出することによって求められる。   In a preferred embodiment of the method for determining the carrier concentration of the test sample of the present invention, the relationship between the half-value width of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration has the same composition ratio as the test site of the test sample. It is obtained by measuring the emission spectra of a plurality of standard samples having a plurality of different carrier concentrations with known carrier concentrations and deriving the relationship between the half-value width of the emission spectra of the standard samples and the carrier concentration.

(用語の説明)
本明細書において使用される用語「標準試料」は、被検試料の半導体材料と同一の組成を有する半導体材料からなる参照試料であって、応力ゼロの状態を仮定し得るような均質に構成された試料を意味する。標準試料のキャリア濃度は、被検試料のキャリア濃度と異なり得る。代表的な標準試料の例としては、例えば、被検試料と同一の組成を有するウエハなどが挙げられる。なお、標準試料の大きさ、形状、厚さなどは、必ずしも被検試料と一致している必要はない。
(Explanation of terms)
As used herein, the term “standard sample” is a reference sample made of a semiconductor material having the same composition as the semiconductor material of the test sample, and is configured to be homogeneous so that a zero stress state can be assumed. It refers to the sample. The carrier concentration of the standard sample may be different from the carrier concentration of the test sample. Examples of typical standard sample, for example, such as a wafer having the same composition as the test sample. Incidentally, the standard sample size, shape, thickness, etc. does not necessarily have to match the test sample.

本明細書において使用される用語「被検試料」は、本発明の方法による応力測定およびキャリア濃度測定の対象となる半導体材料または半導体デバイスを意味する。「被検部位」は、被検試料における応力(または組成もしくはキャリア濃度など)を測定する対象となる部位をいい、例えば、半導体デバイスにおける、薄膜、あるいは基板などにおける任意の部位が被検部位になり得る。   As used herein, the term “test sample” means a semiconductor material or semiconductor device that is the subject of stress measurement and carrier concentration measurement by the method of the present invention. “Test site” refers to a site for measuring stress (or composition, carrier concentration, etc.) in a test sample. For example, an arbitrary site on a thin film or substrate in a semiconductor device is the test site. Can be.

本明細書において使用される用語「キャリア濃度」は、当該分野で使用する通常の意味で使用され、半導体材料内で電気伝導に寄与する電子や正孔の単位体積辺りの濃度のことを意味する。本明細書の実施例においては、半導体デバイス内に不純物(Si、Znなど)をドープすることによって生じたキャリア濃度がこれに該当する。   As used herein, the term “carrier concentration” is used in the ordinary sense used in the art, and means the concentration per unit volume of electrons and holes that contribute to electrical conduction in a semiconductor material. . In the examples of this specification, the carrier concentration generated by doping impurities (Si, Zn, etc.) in the semiconductor device corresponds to this.

本発明により、半導体材料または半導体デバイスの応力の分光学的手法による測定が具体的に(または定量的に)実現される。   According to the present invention, the measurement of the stress of a semiconductor material or a semiconductor device by a spectroscopic technique is specifically (or quantitatively) realized.

さらに、本発明により、発光スペクトルのピーク位置と半値幅のみからキャリア濃度と応力によるピーク位置移動量を簡易かつ高精度に分離して評価することが可能となる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to easily and accurately evaluate the movement amount of the peak position due to the carrier concentration and the stress from only the peak position and half width of the emission spectrum.

本発明は、半導体デバイスの製造プロセスにおける良質な結晶成長、および良質なデバイス作製のための分析・評価手法として非常に有用である。   The present invention is very useful as an analysis / evaluation technique for high-quality crystal growth in a semiconductor device manufacturing process and high-quality device fabrication.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
(被検試料のキャリア濃度および応力を決定する方法)
図1は、本発明の方法により被検試料の発光スペクトルから、被検試料のキャリア濃度およびピーク位置移動量ならびに被検試料の被検部位に働く応力を求める手順を示すフロー図である。以下、図1を参照しながら、被検試料のキャリア濃度測定および被検部位における応力測定の手順について説明する。
(Embodiment 1)
(Method for determining carrier concentration and stress of test sample)
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure for obtaining the carrier concentration and peak position movement amount of the test sample and the stress acting on the test site of the test sample from the emission spectrum of the test sample by the method of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 1, a description is given of the procedure of stress measurement in the carrier concentration measurement and the measurement site of the test sample.

まず、被検試料を用意するところからスタートする。本実施の形態ではキャリア濃度未知の2元素系化合物半導体材料(以下、2元素系被検試料と呼ぶ)の被検部位における発光スペクトルからキャリア濃度と応力によるピーク位置移動量を求める。   First, start by preparing a test sample. In this embodiment, the peak position shift amount due to the carrier concentration and the stress is obtained from the emission spectrum at the test site of the two-element compound semiconductor material whose carrier concentration is unknown (hereinafter referred to as the two-element test sample).

ステップS1において、被検試料の被検部位における元素組成を決定するが、GaAsやGaNといった2元素系の化合物半導体は、特に単結晶の場合、2つの元素が1:1の組成において安定に存在する。したがって、被検部位での組成比率は、1:1と仮定できる。   In step S1, the elemental composition at the test site of the test sample is determined. In the case of a two-element compound semiconductor such as GaAs or GaN, particularly in the case of a single crystal, two elements exist stably in a 1: 1 composition. To do. Therefore, the composition ratio at the test site can be assumed to be 1: 1.

次いで、ステップS2において、上記2元素系被検試料の被検部位と同一組成のキャリア濃度の異なる複数の化合物半導体標準試料を用意し、これらの標準試料の発光スペクトルを測定し、半値幅wstdおよびピーク位置νstdを決定する。ここで、キャリア濃度は、当業者により適宜好適な範囲を選択し得るが、例えば、0〜1.0×1019atom/cm3の範囲で異なるものを用意する。標準試料のキャリア濃度は、例えば、四探針法、C−V(capacitance−voltage)法、走査型プローブ顕微鏡法、分光学的手法などを用いて求めることができる。走査型プローブ顕微鏡法としては、走査型キャパシタンス顕微鏡(SCM)、走査型拡がり抵抗顕微鏡(SSRM)などが好ましい。特に、SSRMは、キャリア濃度の定量性が優れているので好ましい。また、分光学的手法としては、カソードルミネセンス分光法、フォトルミネセンス分光法、ラマン分光法などが使用され得る。その他、キャリア濃度を直接求める方法ではないが、キャリアを発生させるために半導体に故意に添加された不純物の濃度を高精度で求める手法として、二次イオン質量分析法(SIMS)を使用し得る。
次いで、ステップS3およびステップS4において、上記標準試料の発光スペクトルから、ピーク位置νstdと半値幅wstdのキャリア濃度cに対する依存性を表す式1:
νstd=f(c)
および、式2:
std=g(c)
を求める。ここで、f(c)とg(c)とはキャリア濃度cに関する関数である。なお、ステップS3およびステップS4はどちらを先に行ってもよい。
Next, in step S2, a plurality of compound semiconductor standard samples having the same composition as the test site of the two-element test sample and different carrier concentrations are prepared, the emission spectra of these standard samples are measured, and the half-value width w std And determine the peak position ν std . Here, the carrier concentration can be appropriately selected by those skilled in the art. For example, different carrier concentrations are prepared in the range of 0 to 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 . The carrier concentration of the standard sample, for example, can be determined using four-point probe method, C-V (capacitance-voltage) method, scanning probe microscopy, and spectroscopic techniques. As the scanning probe microscopy, a scanning capacitance microscope (SCM), a scanning spreading resistance microscope (SSRM), or the like is preferable. In particular, SSRM is preferable because quantification of the carrier concentration is better. As a spectroscopic technique, cathodoluminescence spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, Raman spectroscopy, or the like can be used. In addition, although not a method for directly obtaining the carrier concentration, secondary ion mass spectrometry (SIMS) can be used as a method for obtaining with high accuracy the concentration of impurities intentionally added to the semiconductor to generate carriers.
Next, in step S3 and step S4, from the emission spectrum of the standard sample, an equation 1: representing the dependence of the peak position ν std and the half width w std on the carrier concentration c
ν std = f (c)
And Formula 2:
w std = g (c)
Ask for. Here, f (c) and g (c) is a function related to carrier concentration c. Incidentally, steps S3 and S4 may be performed either order.

次に、ステップS5において、2元素系被検試料の被検部位における発光スペクトルを測定して、そのピーク位置νeと半値幅weを求める。次いで、ステップS6において、発光スペクトルの半値幅は応力によって変化せず、キャリア濃度のみに依存して変化することを利用して、求めた半値幅weを式2のwstdに適用する。その結果、化合物半導体材料の被検部位におけるキャリア濃度ceが求まる。 Next, in step S5, 2-element by measuring the emission spectrum in a test site of the test sample and calculate the peak position [nu e and the half-width w e. Then, in step S6, the half-value width of the emission spectrum is not changed by the stress, by utilizing the change depends only on the carrier concentration, applying the half-width w e obtained in w std of formula 2. As a result, the carrier concentration c e is obtained in the measurement site of the compound semiconductor material.

次に、ステップS7において、求めたceを式1に当てはめることによって、応力ゼロでキャリア濃度ceにおける発光スペクトルのピーク位置ν0が算出される。このように求めたν0の値を、ステップS8において、上記2元素系被検試料について求めた発光スペクトルνeの値から減じることによって、上記2元素系被検試料の被検部位での応力による発光スペクトルのピーク位置移動量Δνeを求めることができる。 Next, in step S7, by fitting the c e obtained in Equation 1, the peak position [nu 0 of emission spectrum at a carrier concentration c e is calculated at zero stress. By subtracting the value of ν 0 obtained in this way from the value of the emission spectrum ν e obtained for the two-element test sample in step S8, the stress at the test site of the two-element test sample is determined. it can be determined peak position movement amount .DELTA..nu e of the emission spectrum due.

発光スペクトルは応力値に比例したピーク位置のシフトを生じ、式3:
Δν=Πσ
の関係が成り立つことが知られている(前出)。ここで、Δνは応力によるピーク位置移動量、σは試料に加わる応力、Πは試料の応力感度係数を表す。
The emission spectrum gives rise to a peak position shift proportional to the stress value.
Δν = Πσ
It is known that this relationship holds (supra). Here, Δν represents the peak position movement amount due to stress, σ represents the stress applied to the sample, and Π represents the stress sensitivity coefficient of the sample.

よって、ステップS9において、上記2元素系被検試料と同一組成を有するキャリア濃度ceの化合物半導体の応力感度係数Πが既知であれば、上記で求めたΔνeの値を、応力感度係数Πで除算することによって、2元素系被検試料の被検部位に働く応力値σを求めることができる。以上で、被検試料の被検部位における応力測定が終了する。 Therefore, in step S9, if the stress sensitivity coefficient の of the compound semiconductor having the same composition as that of the two-element test sample and having a carrier concentration c e is known, the value of Δν e obtained above is used as the stress sensitivity coefficient Π. in by dividing, it is possible to obtain a stress value σ acting on the measurement site of the 2-element test sample. This is the end of the stress measurement at the measurement site of the test sample.

なお、被検試料の応力感度係数は、本出願人による同時係属中の特願2004−42068の明細書に記載された応力測定方法によって求めることができる。具体的には、圧子(例えば、ビッカース圧子)などを被検試料と同一組成を有する標準試料(例えば、平坦な面を有するウエハなど)の平面に押しつけることによって形成した亀裂を有する当該標準試料において、当該亀裂の先端付近の応力分布σと、当該亀裂先端付近で求めた当該標準試料の発光スペクトルまたはラマンスペクトルから得られるスペクトルのピーク位置の応力によるシフト量Δνとを求め、それら間の関係を分析することによって、応力感度係数Πを導出する。ここで、上記亀裂先端の応力分布は、下記式:

Figure 2005233733
で近似することができる(但し、σ:亀裂の先端から当該亀裂の中心線の延長線上を当該亀裂先端前方への微小距離rの位置に働く応力、K:臨界応力拡大係数)。また、応力拡大係数Kは、下記式:
Figure 2005233733
(x:試料の亀裂の先端から当該亀裂の中心線上を当該亀裂の内部に向かう方向への距離、2u:距離xでの開口変位量、E’:平面ひずみヤング率)から求められる(但し、E’は、下記式:
Figure 2005233733
(E:ヤング率、ν:ポアソン比)で表される)。ヤング率Eおよびポアソン比νは物質に固有の値である。上記のように表される応力分布σと、測定したスペクトルのピークシフト量Δνとの関係から、応力感度係数Πを求めることができる。 Incidentally, the stress sensitivity coefficient of the test sample can be determined by the stress measuring method described in the specification of Japanese Patent Application No. 2004-42068 copending by the present applicant. Specifically, in the standard sample having a crack formed by pressing an indenter (for example, a Vickers indenter) or the like against a plane of a standard sample (for example, a wafer having a flat surface) having the same composition as the test sample. The stress distribution σ near the crack tip and the shift amount Δν due to the stress at the peak position of the spectrum obtained from the emission spectrum or Raman spectrum of the standard sample obtained near the crack tip are obtained, and the relationship between them is obtained. By analyzing, the stress sensitivity coefficient Π is derived. Here, the stress distribution of the crack tip is represented by the following formula:
Figure 2005233733
(Where σ is the stress acting on the extension of the center line of the crack from the crack tip to the front of the crack tip at a position of a minute distance r, and K is the critical stress intensity factor). Further, the stress intensity factor K is expressed by the following formula:
Figure 2005233733
(X: distance from the tip of the crack of the sample toward the inside of the crack on the center line of the crack, 2u: opening displacement at distance x, E ′: plane strain Young's modulus) E 'is represented by the following formula:
Figure 2005233733
(E: Young's modulus, ν: Poisson's ratio)). The Young's modulus E and Poisson's ratio ν are values inherent to the substance. The stress sensitivity coefficient Π can be obtained from the relationship between the stress distribution σ expressed as described above and the measured peak shift amount Δν of the spectrum.

上記応力感度係数測定方法は、微小な被検対象物の応力感度係数を求める場合、または薄膜などの被覆膜の応力感度係数を求める場合に、特に有用である。   The stress sensitivity coefficient measurement method is particularly useful when obtaining a stress sensitivity coefficient of a minute test object or obtaining a stress sensitivity coefficient of a coating film such as a thin film.

また、応力感度係数は、4点曲げ法のような公知の他の方法によっても測定し得る。4点曲げ法は、特に、被検対象物が4点曲げ装置のジグに固定できる程度の大きさを有する場合に有効である。   Further, the stress sensitivity coefficient can be measured by other known methods, such as 4-point bending method. The 4-point bending method is particularly effective when the test object has a size that can be fixed to the jig of the 4-point bending apparatus.

(被検試料のキャリア濃度および応力を決定するための装置およびプログラム)
本発明は、別の局面において、上記方法を実施するための装置およびそのような装置に搭載される(またはそれと共に使用される)コンピュータに被検試料のキャリア濃度決定または応力決定のための演算処理を行わせるためのプログラムもまた、提供する。図2は、そのようなキャリア濃度および応力を決定するための装置の全体構成を示すブロック図である。
(Apparatus and program for determining carrier concentration and stress of test sample)
In another aspect, the present invention provides an apparatus for performing the above-described method and an operation for determining carrier concentration or stress of a test sample in a computer mounted on (or used in conjunction with) such an apparatus. A program for performing the processing is also provided. Figure 2 is a block diagram showing the overall configuration of an apparatus for determining such carrier concentration and stress.

図2において、本発明の一実施形態に係る装置20は、試料載台(試料を置くところ)、試料に照射する各種プローブ源、試料から生じる発光を分光するための分光器、分光された光を検出するための検出器等(不図示)から構成されるスペクトル測定部21と、ROM、RAM、ハードディスク、FD、またはMOディスクなどから構成される記憶部22と、CPUなどから構成される演算部23と、キーボード、またはFDのような外部記憶装置などから構成される入力部24と、端子のような出力手段、または液晶ディスプレイなどの表示手段などから構成される出力部25とを備えている。   In FIG. 2, an apparatus 20 according to an embodiment of the present invention includes a sample stage (where a sample is placed), various probe sources that irradiate the sample, a spectroscope for spectroscopically analyzing light emitted from the sample, and spectroscopic light. A spectrum measuring unit 21 composed of a detector or the like (not shown) for detecting a signal, a storage unit 22 composed of a ROM, RAM, hard disk, FD, or MO disk, and a computation composed of a CPU or the like Unit 23, an input unit 24 configured by an external storage device such as a keyboard or an FD, and an output unit 25 configured by an output unit such as a terminal or a display unit such as a liquid crystal display. Yes.

図2の装置20において、スペクトル測定部21は、被検試料または標準試料のスペクトル測定部位における発光スペクトルを測定し、結果を記憶部22または演算部23に出力する。記憶部22は、スペクトル測定部21で測定されたスペクトルのデータ、入力部24から入力されるデータ(例えば、νstd=f(c)およびwstd=g(c)の関係式など)、または演算部23での演算処理の結果などを格納する。演算部23は、演算処理に必要なアルゴリズムまたは演算処理を実行するためのプログラムなどを備えており、スペクトル測定部21で測定した被検試料または標準試料のスペクトルに関するデータ、または記憶部22に予め格納されている被検試料または標準試料のスペクトルに関するデータなどを取得して、上記アルゴリズムまたはプログラムに従って、被検試料のキャリア濃度または被検部位に働く応力の算出を行い、結果を記憶部22に記録するか、または出力部25に対して出力する。なお、演算部23を構成するCPUは、装置20の各部を含む全体を制御する制御部(不図示)の役割も果たす。端子、液晶ディスプレイまたは表示モニタなどで構成される出力部25は、演算部23または記憶部22からのデータまたは演算結果を、CPUの制御に基づいて外部に出力するか、または表示する。 In the apparatus 20 of FIG. 2, the spectrum measurement unit 21 measures the emission spectrum at the spectrum measurement site of the test sample or standard sample, and outputs the result to the storage unit 22 or the calculation unit 23. The storage unit 22 is the spectrum data measured by the spectrum measurement unit 21, the data input from the input unit 24 (for example, the relational expression of ν std = f (c) and w std = g (c)), or The result of the arithmetic processing in the arithmetic unit 23 is stored. The calculation unit 23 includes an algorithm necessary for calculation processing, a program for executing calculation processing, and the like. The calculation unit 23 stores in advance data in the spectrum of the test sample or the standard sample measured by the spectrum measurement unit 21 or the storage unit 22. Data on the spectrum of the stored test sample or standard sample is acquired, the carrier concentration of the test sample or the stress acting on the test site is calculated according to the above algorithm or program, and the result is stored in the storage unit 22. Record or output to the output unit 25. The CPU that constitutes the calculation unit 23 also serves as a control unit (not shown) that controls the entire device 20 including each unit. Terminal, an output unit 25 composed of such as a liquid crystal display or display monitor, data or operation result from the arithmetic unit 23 or the storage unit 22, or output to the outside under the control of the CPU, or display.

一方、図3は、図2に示す装置20の演算部23の行う演算処理を示すフローチャートである。以下、図3を参照してステップ毎に説明する。   On the other hand, FIG. 3 is a flowchart showing the operation process performed by the calculating unit 23 of the device 20 shown in FIG. Hereinafter, each step will be described with reference to FIG.

図3に示す演算部23の行う処理は、ユーザによる演算処理開始キーを押すなどの動作によって、入力部24から開始信号を演算部23に伝達することなどによって開始される。まず、ステップS11において、スペクトル測定部21で測定した被検試料の被検部位における発光スペクトルをスペクトル測定部21から直接か、または記憶部22から取得し、そのスペクトルから半値幅およびピーク位置を、市販のピークフィッティングプログラムなどを用いて決定する。次いで、ステップS12において、記憶部22に予め記憶させておいた標準試料の半値幅wstdとキャリア濃度との関係(wstd=g(c))を取得し、その関係式に基づいて、上記で求めた被検試料の半値幅に対応するキャリア濃度を算出する。 Processing performed by the arithmetic unit 23 shown in FIG. 3, the operation of such pressing operation processing start key by the user is initiated, such as by transferring from the input unit 24 a start signal to the arithmetic unit 23. First, in step S11, the emission spectrum at the test site of the test sample measured by the spectrum measurement unit 21 is acquired directly from the spectrum measurement unit 21 or from the storage unit 22, and the half width and peak position are obtained from the spectrum. Determine using a commercially available peak fitting program. Next, in step S12, the relationship between the half-value width w std of the standard sample stored in advance in the storage unit 22 and the carrier concentration (w std = g (c)) is acquired, and the above-described relational expression is used. The carrier concentration corresponding to the half-value width of the test sample obtained in step 1 is calculated.

次いで、ステップS13において、同様に、記憶部22に予め記憶させておいた標準試料のピーク位置νstdとキャリア濃度との関係(νstd=f(c))を取得し、その関係式に基づいて、上記で求めた被検試料のキャリア濃度に対応するピーク位置を算出する。 Next, in step S13, similarly, the relationship (ν std = f (c)) between the peak position ν std of the standard sample and the carrier concentration stored in advance in the storage unit 22 is obtained, and based on the relational expression. Te, and calculates the peak positions corresponding to the carrier concentration of the test samples obtained above.

次いで、ステップS14において、ステップS11で求めた被検試料のスペクトルのピーク位置と、ステップS13において求めた標準試料のスペクトルのピーク位置との差分値を求めることにより、被検試料の被検部位において働く応力によるピーク位置移動量Δνを算出する。   Next, in step S14, by obtaining a difference value between the peak position of the spectrum of the test sample obtained in step S11 and the peak position of the spectrum of the standard sample obtained in step S13, the test site of the test sample is obtained. The peak position movement amount Δν due to the working stress is calculated.

次いで、ステップS15において、記憶部22に予め記憶させておいた被検試料の応力感度係数Πを取得し、上記で求めた被検試料の被検部位におけるピーク位置移動量Δνとともに、式:Δν=Πσに当てはめることにより、応力σを算出した後、処理を終了する。   Next, in step S15, the stress sensitivity coefficient Π of the test sample stored in advance in the storage unit 22 is acquired, and together with the peak position movement amount Δν at the test site of the test sample obtained above, the formula: Δν = by fitting the Paishiguma, after calculating the stress sigma, the process ends.

このようにして、本発明の一実施形態に係る装置20により、被検部位における発光スペクトルの半値幅は被検部位に働く応力に依存しないことを利用して、半値幅およびピーク位置のみから被検試料のキャリア濃度および被検部位に働く応力を求めることができる。なお、図3のステップS11は、演算部23において行うかわりに、予めスペクトル測定部21において行ってもよい。   In this way, the apparatus 20 according to an embodiment of the present invention allows the half-value width of the emission spectrum at the test site not to depend on the stress acting on the test site, so that only the half-value width and the peak position are used. The carrier concentration of the test sample and the stress acting on the test site can be obtained. Incidentally, Step S11 in FIG. 3, instead of performing the calculating unit 23 may perform the spectrum measuring section 21 in advance.

本発明を適用し得る2元素系の化合物半導体としては、III−V族元素からなるAlN、GaN、GaAs、GaSb、InP、InAs、InSb、II−VI族元素からなるZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、HgSが、さらにはIV−VI族元素からなるSnTe、PbS、PbSe、PbTe、などが挙げられる。   Examples of the two-element compound semiconductor to which the present invention can be applied include AlN, GaN, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, and II-VI group elements of ZnO, ZnS, ZnSe, and ZnTe, which are composed of III-V group elements. , CdS, CdSe, HgS, and SnTe, PbS, PbSe, PbTe, etc., which are further composed of IV-VI group elements.

また、被検試料または標準試料の発光スペクトルは、試料に電子線、イオン、若しくはγ線からX線、紫外線、さらに可視光までの波長範囲の電磁波を照射し、試料から発せられる光を分光器で検出することによって得ることができる。   In addition, the emission spectrum of the test sample or standard sample is obtained by irradiating the sample with an electromagnetic wave in a wavelength range from electron beam, ion, or γ-ray to X-ray, ultraviolet light, and visible light, and the light emitted from the sample is spectroscope. It can be obtained by detecting with.

(実施の形態2)
本実施の形態では、応力未知、キャリア濃度未知、組成未知の3元素以上からなる化合物半導体材料の被検部位における発光スペクトルからキャリア濃度と応力によるピーク位置移動量を求める。手順は、図1に示したものと同様であるため、以下、図1を参照して説明する。3元素以上になると製造環境の違い等によって組成変化が生じ、そのため発光スペクトルのピーク波長や半値幅も変化することから、はじめに被検部位での組成を求めておく必要がある。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the peak position shift amount due to the carrier concentration and the stress is obtained from the emission spectrum of the compound semiconductor material composed of three or more elements of unknown stress, unknown carrier concentration, and unknown composition. Procedure is similar to that shown in FIG. 1, hereinafter, be described with reference to FIG. When there are three or more elements, the composition changes due to differences in the production environment, and the peak wavelength and half width of the emission spectrum also change. Therefore, it is necessary to first determine the composition at the site to be examined.

まず、ステップS1において、応力未知、キャリア濃度未知、組成未知の3つ以上の元素からなる化合物半導体材料(以下、「多元素系被検試料」と呼ぶ)の被検部位での組成を、波長分散型X線マイクロアナライザ法(WDS法)、波長分散型X線マイクロアナライザ法、または波長分散型蛍光X線法などの分析方法を用いて決定する。   First, in step S1, the composition at the test site of a compound semiconductor material (hereinafter referred to as “multi-element test sample”) composed of three or more elements whose stress is unknown, whose carrier concentration is unknown, and whose composition is unknown is set to the wavelength. It is determined using an analysis method such as a dispersion X-ray microanalyzer method (WDS method), a wavelength dispersion X-ray microanalyzer method, or a wavelength dispersion X-ray fluorescence X-ray method.

次いで、ステップS2において、上記多元素系被検試料の被検部位の組成と同一の組成を有する複数のキャリア濃度の異なる化合物半導体標準試料を用意し、これらの標準試料の発光スペクトルを測定する。ここで、キャリア濃度は、当業者により適宜好適な範囲を選択し得るが、例えば、0〜1.0×1019atom/cm3の範囲で異なるものを用意する。標準試料のキャリア濃度は、実施の形態1において記載したように求めることができる。 Next, in step S2, a plurality of compound semiconductor standard samples having the same composition as the test site of the multi-element test sample and having different carrier concentrations are prepared, and the emission spectra of these standard samples are measured. Here, the carrier concentration can be appropriately selected by those skilled in the art. For example, different carrier concentrations are prepared in the range of 0 to 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 . Carrier concentration of the standard sample can be determined as described in the first embodiment.

次いで、ステップS3およびステップS4において、ピーク位置νstdと半値幅wstdのキャリア濃度依存性を表す関係式(上記式1および式2を参照)を求める。 Then determined in step S3 and step S4, the peak position [nu std and the half-width w std relation formula showing a carrier concentration dependence of the (see above Equations 1 and 2).

次に、ステップS5において、上記多元素系被検試料の被検部位での発光スペクトルを測定して、そのピーク位置νeと半値幅weを求める。化合物半導体材料の組成が一定である限り、発光スペクトルの半値幅は応力によって変化せず、キャリア濃度のみに依存して変化すると仮定してよい。よって、求めた多元素系被検試料の被検部位での発光スペクトルの半値幅weを式2のwstdに適用することができ、それにより、ステップS6において、化合物半導体材料の被検部位でのキャリア濃度ceを求めることができる。 Next, in step S5, by measuring the emission spectra at the measurement site of the multi-element system the test sample and calculate the peak position [nu e and the half-width w e. As long as the composition of the compound semiconductor material is constant, it may be assumed that the full width at half maximum of the emission spectrum does not change with stress, but changes only depending on the carrier concentration. Thus, the half-width w e of the emission spectra at the measurement site of a multi-element system test sample obtained can be applied to w std equation 2, whereby in step S6, the measurement site of the compound semiconductor material The carrier concentration c e can be obtained.

次に、ステップS7において、求めたceを式1に当てはめることによって、応力ゼロ、キャリア濃度ceにおける上記組成を有する多元素系被検試料の発光スペクトルのピーク位置ν0を算出することができる。次いで、ステップS8において、このν0を、多元素系被検試料の被検部位での発光スペクトルνeから減じることによって、多元素系被検試料の被検部位での応力による発光スペクトルのピーク移動量Δνeを求めることができる。 Next, in step S7, the peak position ν 0 of the emission spectrum of the multi-element test sample having the above composition at zero stress and carrier concentration c e can be calculated by applying the determined c e to Equation 1. it can. Next, in step S8, by subtracting this ν 0 from the emission spectrum ν e at the test site of the multi-element test sample, the peak of the emission spectrum due to the stress at the test site of the multi-element test sample. The movement amount Δν e can be obtained.

ここで、キャリア濃度ceで上記多元素系被検試料と同一組成の化合物半導体の応力感度係数Πが既知であれば、ステップS9において、Δνeをその応力感度係数Πで除算することによって、上記多元素系被検試料の被検部位に働く応力値σを求めることができる。 Here, if the stress sensitivity coefficient の of the compound semiconductor having the same composition as the multi-element test sample is known at the carrier concentration c e , by dividing Δν e by the stress sensitivity coefficient に お い て in step S9, it is possible to obtain the stress value σ acting on the measurement site of the multi-element system the test sample.

なお、被検試料の応力感度係数は、上記実施の形態1で説明した方法と同様の方法で求めることができる。   Incidentally, the stress sensitivity coefficient of the test sample can be obtained in a manner similar to that described in the first embodiment.

また、被検対象物が、例えば、半導体ウエハ上に一様に形成した薄膜のように、各部位での組成が一様であり、さらにキャリア濃度も一様であるような場合には、たとえ応力感度係数が未知であっても、その被検対象物の各被検部位間での「相対的な」応力の大きさの評価を、本発明によって、従来よりも正確に行うことが可能である。   Also, if the test object has a uniform composition at each site and a uniform carrier concentration, such as a thin film uniformly formed on a semiconductor wafer, for example, Even if the stress sensitivity coefficient is unknown, the present invention makes it possible to more accurately evaluate the magnitude of “relative” stress between the test sites of the test object. is there.

本発明が適用し得る3元素以上からなる化合物半導体としては、3元素系ではAlGaAs、GaAsP、GaInAs、GaInP、AlInAs、AlGaN、HgCdTe、PbSnTe、PbSnTeなどが、また4元素系ではAlGaAsSb、GaInPAs、AlGaInAs、AlGaInP、InPAsSbなどが挙げられる。その他5元素系や6元素系の化合物半導体にも適用可能である。   The compound semiconductor consisting of three elements or more which the present invention may be applied, AlGaAs is three element system, GaAsP, GaInAs, GaInP, AlInAs, AlGaN, HgCdTe, PbSnTe, the like are also four-element based PbSnTe AlGaAsSb, GalnPAs, AlGaInAs AlGaInP, InPAsSb, and the like. Other compounds of the 5-element system and 6-element semiconductor is also applicable.

また、被検試料または標準試料の発光スペクトルは、試料に電子線、イオン、またはγ線からX線、紫外線、さらに可視光までのエネルギー領域における電磁波を照射し、試料から発せられる光を分光器で検出することによって得ることができる。   In addition, the emission spectrum of a test sample or standard sample is obtained by irradiating the sample with electromagnetic waves in the energy region from electron beams, ions, or γ rays to X-rays, ultraviolet rays, and even visible light, and the light emitted from the sample is spectroscope. It can be obtained by detecting with.

本発明は、さらに別の局面において、3元素以上からなる化合物半導体についても、実施の形態1で説明したものと同様のキャリア濃度測定装置および応力測定装置、ならびにそれらに搭載され得るコンピュータプログラムを提供する。その説明は、実施の形態1において説明したものと実質的に同じであるため、ここでは説明を省略する。   In still another aspect, the present invention provides a carrier concentration measuring device and a stress measuring device similar to those described in the first embodiment for a compound semiconductor composed of three or more elements, and a computer program that can be mounted on them. To do. Its description is substantially the same as that described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

以上、上記の実施の形態1および2では、化合物半導体材料を用いて本発明を説明したが、本発明の適用範囲はこれらに限定されず、単体半導体材料(例えば、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)など)のキャリア濃度および応力測定に対しても、本発明を適用し得る。   As described above, in the first and second embodiments, the present invention has been described using the compound semiconductor material. However, the scope of the present invention is not limited to these, and a single semiconductor material (for example, silicon (Si), germanium ( against the carrier concentration and stress measurement of Ge), etc.), the present invention can be applied.

また、本発明は、半導体デバイスにおける基板、熱酸化膜、薄膜などのあらゆる部位の応力測定およびキャリア濃度測定に適用し得る。半導体デバイスには、光半導体デバイス(例えば、半導体で構成される受光デバイス、発光デバイス、両者を含むデバイスなど。代表的には、半導体レーザー、アバランシェフォトダイオード、フォトトランジスタなどを含む。)、電子デバイス(例えば、トランジスタなど)、およびその他の半導体デバイスが含まれる。   Further, the present invention includes a substrate in a semiconductor device, the thermal oxide film can be applied to the stress measurement and carrier concentration measurement of any site, such as a thin film. The semiconductor device includes an optical semiconductor device (for example, a light receiving device made of a semiconductor, a light emitting device, a device including both of them, typically including a semiconductor laser, an avalanche photodiode, a phototransistor, etc.), an electronic device. (Eg, transistors), and other semiconductor devices.

以下に、より具体的に、本発明を適用し得る半導体デバイスの代表的な例を挙げるが、本発明の適用範囲はこれらに限定されない。本発明は、以下のような半導体デバイスの応力、キャリア濃度分析に適用され得る:   Specific examples of semiconductor devices to which the present invention can be applied are given below, but the scope of the present invention is not limited thereto. The present invention relates to a semiconductor device of stress such as the following may be applied to the carrier concentration analysis:

・MOS電界効果トランジスタ(MOSFET)の不純物拡散層の解析、応力解析
・発光ダイオード、半導体レーザー
特に、ダブルへテロ構造の各層におけるキャリア濃度の分布、応力の分布評価
・可変容量ダイオード、アバランシェホトダイオード、ツェナーホトダイオード、トンネルダイオード、バックワードダイオード、ホトダイオード、PINホトダイオード、ショットキーホトダイオード、太陽電池、インパットダイオード、バリットダイオード、ガンダイオード等のPN接合近傍の応力、キャリア濃度分析
・サイリスタ(電力制御用PN接合デバイス)
特に、ホトサイリスタ、MOSサイリスタ、逆阻止サイリスタ、逆導通サイリスタ、2方向サイリスタ、等のPN接合近傍の応力、キャリア濃度分析
・GaN系窒化物半導体のキャリア濃度、応力評価
例えば、サファイア基板上に成長させたGaN基板の評価。
・ Analysis of impurity diffusion layer and stress analysis of MOS field effect transistor (MOSFET) ・ Light emitting diode, semiconductor laser Especially, carrier density distribution and stress distribution evaluation in each layer of double hetero structure ・ Variable capacitance diode, avalanche photodiode, Zener Stress, carrier concentration analysis near PN junctions such as photodiodes, tunnel diodes, backward diodes, photodiodes, PIN photodiodes, Schottky photodiodes, solar cells, impat diodes, barit diodes, Gunn diodes, etc. ・ Thyristors (PN junction devices for power control) )
In particular, stress and carrier concentration analysis in the vicinity of PN junctions such as photothyristors, MOS thyristors, reverse blocking thyristors, reverse conducting thyristors, two-way thyristors, etc. evaluation of the GaN substrate that was.

以下、実施例により、本発明をより具体的に説明するが、これらは例示にすぎず、本発明の範囲はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, these are only illustrations and the scope of the present invention is not limited to these.

本実施例では、半導体赤色レーザーの電流ブロック層における応力測定を行った。   In this example, the stress in the current blocking layer of the semiconductor red laser was measured.

図4は、本実施例で用いた半導体赤色レーザーの断面模式図を示す。図4に示す半導体赤色レーザーの断面は、上面側から順にp−コンタクト層1、n−GaAs電流ブロック層2、p−クラッド層3、活性層4、n−クラッド層5、および基板6から構成されている。図4中のAおよびBで示した部位を含む電流ブロック層は、2元素系のn−GaAsで構成されている。n−GaAsは2元素系であるので、成膜環境等の違いによる組成変化はほとんどなく、2つの元素が1:1の組成において安定に存在する。   Figure 4 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor red laser used in this embodiment. 4 includes a p-contact layer 1, an n-GaAs current blocking layer 2, a p-cladding layer 3, an active layer 4, an n-cladding layer 5, and a substrate 6 in this order from the upper surface side. Has been. The current blocking layer including the portions indicated by A and B in FIG. 4 is composed of two-element n-GaAs. Since n-GaAs is a two-element system, there is almost no composition change due to a difference in film forming environment or the like, and two elements exist stably in a 1: 1 composition.

まず、標準試料として、キャリア濃度が0〜5.66×1018atom/cm3の範囲にあり、それぞれ異なるキャリア濃度を有するn−GaAsウエハを7枚用意した。これらのそれぞれに、488nmのArイオンレーザー光を照射し、発光スペクトルを測定し、スペクトルのピーク位置および半値幅と、キャリア濃度との関係を求めた。結果を、それぞれ図5および図6に示す。示されるように、標準試料のピーク位置および半値幅は、キャリア濃度に依存して変化し、その濃度依存性は、それぞれ、式4:
νstd=(1.05×10-20)c + 1.42
および式5:
std=(8.32×10-21)c + 7.04×10-2
で近似することができた。
First, as a standard sample, the carrier concentration is in the range of 0~5.66 × 10 18 atom / cm 3 , and the n-GaAs wafers with different carrier concentrations are prepared seven. Each of these was irradiated with 488 nm Ar ion laser light, and the emission spectrum was measured, and the relationship between the peak position and half width of the spectrum and the carrier concentration was determined. The results are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. As shown, the peak position and full width at half maximum of the standard sample change depending on the carrier concentration, and the concentration dependency is expressed by Equation 4:
ν std = (1.05 × 10 -20 ) c + 1.42
And Formula 5:
w std = (8.32 × 10 -21 ) c + 7.04 × 10 -2
Can be approximated.

次に、上記半導体赤色レーザーの被検部位での発光スペクトルを求めた。ここでは、例として、図4の2つの部位(A点およびB点)に、488nmのArイオンレーザー光を照射して、試料からの発光スペクトルを測定した。A点およびB点の発光スペクトルを、それぞれ図7Aおよび図7Bに示す。これら2つの発光スペクトルをガウス関数でカーブフィッティングして、A点での発光スペクトルのピーク位置1.4575eVと半値幅0.1008eVを、B点での発光スペクトルのピーク位置1.4647eVと半値幅0.1085eVを得た。なお、カーブフィッティングに使用し得る関数としては、上記のガウス関数の他に、ローレンツ関数、偽Voigt関数などを使用し得る。   Next, the emission spectrum at the test site of the semiconductor red laser was determined. Here, as an example, the 488 nm Ar ion laser light was irradiated to the two parts (point A and point B) in FIG. 4, and the emission spectrum from the sample was measured. The emission spectrum of the points A and B, respectively shown in FIGS. 7A and 7B. The two emission spectra are curve-fitted with a Gaussian function, the emission spectrum peak position at point A is 1.4575 eV and the half-value width of 0.1008 eV, the emission spectrum peak position at point B is 1.4647 eV and the half-value width is 0 .1085 eV was obtained. As a function that can be used for curve fitting, a Lorentz function, a false Voigt function, or the like can be used in addition to the above Gauss function.

得られたA点およびB点での発光スペクトルの半値幅を、式5のwstdに代入すると、それぞれA点およびB点におけるキャリア濃度3.6636×1018atom/cm3および4.5802×1018atom/cm3が得られる。得られたキャリア濃度を式4のcに代入することにより、キャリア濃度3.66×1018atom/cm3および4.58×1018atom/cm3での、応力ゼロ状態におけるn−GaAsの発光スペクトルのピーク位置が、それぞれ1.4586eVおよび1.4683eVとして算出される。このようにして算出されたゼロ応力状態でのピーク位置を、応力下でA点およびB点で測定した発光スペクトルから求められるピーク位置から減じることによって、A点およびB点における応力起因の発光スペクトルのピーク位置のシフト量が、それぞれ−0.0011eVおよび−0.0036eVとして求められる。 Substituting the obtained half-value widths of the emission spectra at point A and point B into w std in Equation 5, the carrier concentrations at points A and B are 3.6636 × 10 18 atoms / cm 3 and 4.5802 ×, respectively. 10 18 atoms / cm 3 are obtained. By substituting the obtained carrier concentration into c in Equation 4, n-GaAs in a zero stress state with carrier concentrations of 3.66 × 10 18 atoms / cm 3 and 4.58 × 10 18 atoms / cm 3 is obtained. peak position of the emission spectrum is respectively calculated as 1.4586eV and 1.4683EV. By subtracting the peak position in the zero-stress state calculated in this way from the peak positions obtained from the emission spectra measured at points A and B under stress, the emission spectra due to stress at points A and B are obtained. shift amount of the peak position of, are respectively determined as -0.0011eV and -0.0036EV.

ここで、キャリア濃度3.66×1018atom/cm3でのn−GaAsにおける応力感度係数は、−0.0365eV/GPaであり、式3から、この値でA点における応力起因の発光ピーク位置のシフト量−0.0011eVを割ることによってA点に働く引張り応力30.6MPaが求まる。また、同様にキャリア濃度4.58×1018atom/cm3でのn−GaAsの応力感度係数は、−0.0338eV/GPaであり、B点に働く引張り応力は、106MPaとなる。 Here, the stress sensitivity coefficient in n-GaAs at a carrier concentration of 3.66 × 10 18 atoms / cm 3 is −0.0365 eV / GPa. By dividing the position shift amount -0.0011 eV, a tensile stress of 30.6 MPa acting on the point A is obtained. Similarly, the stress sensitivity coefficient of n-GaAs at a carrier concentration of 4.58 × 10 18 atoms / cm 3 is −0.0338 eV / GPa, and the tensile stress acting on the point B is 106 MPa.

図8は、本実施例で使用した半導体赤外レーザーの断面構造を示す。図8の半導体赤外レーザーの断面は、上面側から順に、pコンタクト層11、埋め込み層12、電流ブロック層13、活性層14、およびn層15から構成されている。被検部位のA点を含む埋め込み層12は、3元素系のp−AlxGa1-xAsで構成されている。 Figure 8 shows a semiconductor infrared laser of a cross-sectional structure used in this example. The semiconductor infrared laser of the cross-section of FIG. 8, in order from the top side, p contact layer 11, and a buried layer 12, the current blocking layer 13, the active layer 14 and n layer 15,. The buried layer 12 including the point A of the test site is composed of p-Al x Ga 1-x As of the three element system.

図1のフロー図に示す手順に従って、まず、被検試料について、WDS法によって被検部位であるA点における組成x=0.55を求めた。   According to the procedure shown in the flow chart of FIG. 1, first, a composition x = 0.55 at a point A as a test site was determined for the test sample by the WDS method.

次に、求めた組成x=0.55において、応力がゼロでキャリア濃度が異なるp−Al0.55Ga0.45Asのエピタキシャル成長膜を、MOCVD法によって作成し、これらを標準試料とした。それらの標準試料に電子線を照射して、当該試料からの発光スペクトルを測定し、ピーク位置および半値幅のキャリア濃度依存性を求めた。結果を、図9および図10に示す。図9および図10に示すグラフは、それぞれ式6:
νstd=(1.18×10-19)c+1.75
および式7:
std=(1.75×10-20)c+0.145
で近似することができる。
Next, in the obtained composition x = 0.55, epitaxial growth films of p-Al 0.55 Ga 0.45 As with different stress and zero carrier concentration were prepared by MOCVD, and these were used as standard samples. These standard samples were irradiated with an electron beam, the emission spectrum from the sample was measured, and the carrier concentration dependency of the peak position and the half width was obtained. The results are shown in FIG. 9 and FIG. The graphs shown in FIG. 9 and FIG.
ν std = (1.18 × 10 -19 ) c + 1.75
And Equation 7:
w std = (1.75 × 10 -20 ) c + 0.145
Can be approximated by

次いで、被検試料において、A点に電子線を照射して発光スペクトルを測定し、そのピーク位置2.0786eVおよび半値幅0.1950eVを得た。A点での発光スペクトルの半値幅0.1950eVを、式7のwstdに代入することにより、A点におけるキャリア濃度2.84×1018atom/cm3が求まる。求めたキャリア濃度を、式6のcに代入することにより、キャリア濃度2.84×1018atom/cm3での応力ゼロ状態におけるp−Al0.55Ga0.45Asの発光スペクトルのピーク位置として、2.0829eVを得る。このゼロ応力状態でのピーク位置を、A点で測定した発光スペクトルのピーク位置2.0786eVから減じることによって、A点における応力起因の発光ピーク位置のシフト量として、−0.0043eVを得た。 Next, in the test sample, the emission spectrum was measured by irradiating the point A with an electron beam to obtain a peak position of 2.0786 eV and a full width at half maximum of 0.1950 eV. By substituting the half-value width of 0.1950 eV of the emission spectrum at point A into w std in Equation 7, the carrier concentration at point A is 2.84 × 10 18 atoms / cm 3 . By substituting the obtained carrier concentration into c in Equation 6, 2 as the peak position of the emission spectrum of p-Al 0.55 Ga 0.45 As in a zero stress state at a carrier concentration of 2.84 × 10 18 atoms / cm 3. Obtain 0.0829 eV. By subtracting the peak position in the zero stress state from the peak position 2.0786 eV of the emission spectrum measured at point A, −0.0043 eV was obtained as the shift amount of the light emission peak position due to stress at point A.

ここで、キャリア濃度2.84×1018atom/cm3でのp−Al0.55Ga0.45Asにおける応力感度係数は、−0.0311eV/GPaであり、式3に基づいて、この値でA点における応力起因の発光ピーク位置のシフト量−0.0043eVを割ることによって、A点に働く引張り応力136MPaが得られる。 Here, the stress sensitivity coefficient in p-Al 0.55 Ga 0.45 As at a carrier concentration of 2.84 × 10 18 atoms / cm 3 is −0.0311 eV / GPa. By dividing the shift amount of the emission peak position due to the stress at −0.0043 eV, a tensile stress of 136 MPa acting on the point A is obtained.

図11は、本実施例で用いたGaAsウエハ上にエピタキシャル成長させたp−(AlxGa1-xyIn1-yP薄膜の概略上面図である。被検部位であるA点、B点、C点、およびD点でのキャリア濃度、および応力によるピーク位置移動量を、図1に示す手順に従って求めた。結果を、表1に示す。

Figure 2005233733
Figure 11 is a schematic top view of epitaxially grown p- (Al x Ga 1-x ) y In 1-y P thin film on a GaAs wafer used in this embodiment. The carrier concentration at the points A, B, C, and D, which are test sites, and the peak position shift amount due to stress were determined according to the procedure shown in FIG. The results are shown in Table 1.
Figure 2005233733

以下、上記測定の詳細について説明する。   Hereinafter, the details of the measurement will be described.

まず、蛍光X線分析を行ったところ、被検試料の4点(A、B、C、およびD)において、全て同一組成x=0.6、y=0.5であることがわかった。   First, when X-ray fluorescence analysis was performed, it was found that the same composition x = 0.6 and y = 0.5 at all four points (A, B, C, and D) of the test sample.

次いで、求めた組成x=0.6、y=0.5において、応力がゼロでキャリア濃度が異なるp−(Al0.6Ga0.40.5In0.5Pのエピタキシャル成長膜をMOCVD法によって作成し、これらを標準試料とした。図12および図13は、それらの標準試料にX線を照射して試料からの発光スペクトルを測定して、ピーク位置および半値幅のキャリア濃度依存性を求めた結果を示す。図12および図13のグラフは、それぞれ、式8:
νstd=(2.64×10-21)c+2.34
および式9:
std=(−7.28×10-40)c2−(4.44×10-22)c+0.145
の関係式に近似することができる。
Next, in the obtained composition x = 0.6, y = 0.5, epitaxial growth films of p- (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P with different stress and zero carrier concentration were prepared by the MOCVD method. It was a standard sample. 12 and 13, by measuring the emission spectrum from the sample is irradiated with X-rays to those of the standard sample, shows the result of obtaining the carrier concentration dependence of the peak position and half-value width. The graphs of FIG. 12 and FIG.
ν std = (2.64 × 10 -21 ) c + 2.34
And Formula 9:
w std = (- 7.28 × 10 -40) c 2 - (4.44 × 10 -22) c + 0.145
It can be approximated to the following relational expression.

次に、被検試料において、A点、B点、C点、およびD点にX線を照射して、発光スペクトルを測定し、それぞれのピーク位置および半値幅を求めた。次に、求めた半値幅を式9のwstdに代入して、A点、B点、C点、およびD点におけるキャリア濃度を求めた。こうして求めたキャリア濃度を式8のcに代入することにより、各キャリア濃度における応力ゼロ状態でのp−(Al0.6Ga0.40.5In0.5Pの発光スペクトルのピーク波長が求まる。この応力ゼロ状態での各ピーク位置を、A点、B点、C点、およびD点で測定した発光スペクトルのピーク位置から減じることによって、各点における応力起因の発光ピーク波長のシフト量が求まる。 Next, in a test sample, A point, B point, X-ray was irradiated to the point C, and point D, the emission spectrum was measured to determine the respective peak positions and half width. Next, the obtained half-value width was substituted into w std in Equation 9 to determine carrier concentrations at points A, B, C, and D. By substituting the carrier concentration thus determined for c in Equation 8, the peak wavelength of the emission spectrum of p- (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P in the zero stress state at each carrier concentration can be obtained. By subtracting the peak positions in the zero stress state from the peak positions of the emission spectra measured at points A, B, C, and D, the shift amount of the emission peak wavelength due to stress at each point can be obtained. .

各点の組成は全て同じで、また表1に示すように各点におけるキャリア濃度はほぼ同じ値であるので、各点における応力感度係数もまた、ほぼ同じ値になると考えられる。よって、各点の応力起因の発光ピークのシフト量の違いから、各点に働く応力の違いを相対的に見積もることができる。一般的に発光スペクトルのピーク位置は、圧縮応力下では高エネルギー側に、引張り応力下では低エネルギー側にシフトする。表1の応力によるピーク位置移動量を見ると、各点には全て圧縮の応力が働いていることがわかる。また、特にD点において最も大きい圧縮応力が働いている。このようにして、被検対象物としての薄膜の各領域に働く相対的な応力の比較を従来よりも正確に行うことができる。また、所望であれば、被検試料の応力感度係数を求め、あるいは被検試料の応力感度係数が既知であればその値を用いて、各被検部位における絶対的な応力を算出することも可能である。   Since the composition at each point is the same, and the carrier concentration at each point is almost the same value as shown in Table 1, the stress sensitivity coefficient at each point is also considered to be almost the same value. Therefore, the difference in stress acting on each point can be relatively estimated from the difference in the shift amount of the emission peak due to the stress at each point. In general, the peak position of the emission spectrum shifts to the high energy side under compressive stress and to the low energy side under tensile stress. Looking at the peak position movement amount due to the stress of Table 1, it can be seen that working stress of all compressed to each point. In particular, the largest compressive stress works at the point D. In this manner, the relative stress acting on each region of the thin film as the test object can be compared more accurately than before. Also, if desired, the stress sensitivity coefficient of the test sample can be obtained, or if the stress sensitivity coefficient of the test sample is known, the value can be used to calculate the absolute stress at each test site. Is possible.

本発明は、半導体デバイスのキャリア濃度と応力とを、分光学的手法によって比較的簡便でかつ高精度で求めることが可能であるため、良質な結晶成長・デバイス作製のための分析・評価方法等として、非常に有用である。   In the present invention, the carrier concentration and stress of a semiconductor device can be determined relatively easily and with high accuracy by a spectroscopic method, so that an analysis / evaluation method for high-quality crystal growth, device fabrication, etc. As very useful.

本発明の被検試料のキャリア濃度および応力を求める方法の一実施形態に係る手順を示すフロー図Flow diagram illustrating a procedure according to an embodiment of the method for determining the carrier concentration and the stress of the test samples of the present invention 本発明の被検試料のキャリア濃度または応力を求めるための装置の一実施形態の全体構成を表すブロック図Block diagram illustrating the overall configuration of an embodiment of a device for determining the carrier concentration or stress of the test samples of the present invention 本発明の被検試料のキャリア濃度または応力を求めるための装置の演算部23が行う処理を示すフロー図Flow diagram that illustrates the processing by the calculation unit 23 performs the device for determining the carrier concentration or stress of the test samples of the present invention 実施例1で用いた2成分系n−GaAs電流ブロック層を有する半導体赤色レーザーの断面模式図Schematic cross-sectional view of a semiconductor red laser having a 2-component n-GaAs current blocking layer used in Example 1 2成分系化合物半導体材料n−GaAsの標準試料に、488nmのArイオンレーザー光を照射することによって測定した発光スペクトルのピーク位置と、キャリア濃度との関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the peak position of the emission spectrum measured by irradiating the 488-nm Ar ion laser beam to the standard sample of 2 component type compound semiconductor material n-GaAs, and carrier concentration. 2成分系化合物半導体材料n−GaAsの標準試料に、488nmのArイオンレーザー光を照射することによって測定した発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the half value width of the emission spectrum measured by irradiating the 488-nm Ar ion laser beam to the standard sample of 2 component type compound semiconductor material n-GaAs, and carrier concentration. (A)図4の半導体赤色レーザーのn−GaAs電流ブロック層のA点における発光スペクトルを示す図;(B)図4の半導体赤色レーザーのn−GaAs電流ブロック層のB点における発光スペクトルを示す図(A) The emission spectrum at the point A of the n-GaAs current blocking layer of the semiconductor red laser of FIG. 4; (B) The emission spectrum at the point B of the n-GaAs current blocking layer of the semiconductor red laser of FIG. Figure 実施例2で用いた3元素系のp−AlxGa1-xAsで構成されている埋め込み層を含む半導体赤外レーザーの断面模式図Sectional schematic diagram of a semiconductor infrared laser including a buried layer composed of p-Al x Ga 1-x As of the three-element system used in Example 2 実施例2において用いたキャリア濃度の異なる複数の標準試料の発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を示す図The figure which shows the relationship between the peak position of the emission spectrum of several standard samples from which carrier concentration used in Example 2 differs, and carrier concentration. 実施例2において用いたキャリア濃度の異なる複数の標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を示す図The figure which shows the relationship between the half value width of the emission spectrum of several standard samples from which carrier concentration differs in Example 2, and carrier concentration. 実施例3で用いたp−(AlxGa1-xyIn1-yP薄膜の概略上面図Used in Example 3 p- (Al x Ga 1- x) schematic top view of a y In 1-y P membrane 実施例3で用いたキャリア濃度の異なる標準試料の発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を示す図Diagram showing the relationship between the peak position and the carrier concentration of the emission spectrum of different standard samples having carrier concentrations used in Example 3 実施例3で用いたキャリア濃度の異なる標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を示す図Diagram showing the relationship between the half width and the carrier concentration of the emission spectrum of different standard samples having carrier concentrations used in Example 3

符号の説明Explanation of symbols

2 n−GaAs電流ブロック層
12 p−AlxGa1-xAs埋め込み層
20 本発明のキャリア濃度および応力を決定するための装置
21 スペクトル測定部
22 記憶部
23 CPU(演算部)
24 入力部
25 出力部
2 n-GaAs current blocking layer 12 p-Al x Ga 1- x As buried layer 20 apparatus for determining the carrier concentration and the stress of the present invention 21 spectrum measuring section 22 storage section 23 CPU (arithmetic unit)
24 input unit 25 output unit

Claims (15)

被検試料に働く応力を決定するための装置であって、
被検試料の被検部位において発光スペクトルを測定するためのスペクトル測定部と、
記憶部と、
演算部と、
出力部とを含み、
前記記憶部は、予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料を用いて求めた発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムを含むデータと、予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料について、発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムを含むデータと、前記被検試料の応力感度係数のデータとを格納しており、
前記演算部は、
前記被検試料の被検部位において測定した発光スペクトルから、当該発光スペクトルの半値幅およびピーク位置を算出するステップと、
前記標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、前記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出するステップと、
前記標準試料の発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、前記被検試料のキャリア濃度における、前記標準試料の発光スペクトルのピーク位置を算出するステップと、
前記算出した前記標準試料の発光スペクトルのピーク位置と、前記測定した前記被検試料の発光スペクトルのピーク位置との差分値を求めることによって、当該被検試料の発光スペクトルの応力によるピーク位置移動量を得るステップと、
前記ピーク位置移動量と、前記被検試料の応力感度係数とから、式:
Δν=Πσ
(Δν:被検試料の被検部位の発光スペクトルのピーク位置移動量、Π:応力感度係数、σ:被検試料の被検部位に働く応力)
に基づいて、前記被検試料の前記被検部位に働く応力を算出するステップとを包含する演算処理を行い、
前記出力部は、前記算出された応力値を出力する、装置。
An apparatus for determining the stress acting on the test sample,
A spectrum measurement unit for measuring an emission spectrum at a test site of a test sample;
A storage unit;
An arithmetic unit;
Including an output unit,
The storage unit includes data including an algorithm representing a relationship between a half-value width of an emission spectrum and a carrier concentration obtained in advance using a plurality of standard samples having different carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample. Data including an algorithm representing a relationship between the peak position of the emission spectrum and the carrier concentration for a plurality of standard samples having the same composition ratio as the test site of the test sample and having different carrier concentrations, and the test sample And the stress sensitivity coefficient data of
The computing unit is
From the emission spectrum measured at the test site of the test sample, calculating the half width and peak position of the emission spectrum;
Calculating a carrier concentration at a test site of the test sample from a half value width of the emission spectrum of the test sample based on an algorithm representing a relationship between the half-value width of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration; ,
Based on an algorithm representing the relationship between the peak position and the carrier concentration of the emission spectrum of the standard sample, and calculating the in carrier concentration of the test sample, the peak positions of the emission spectrum of the standard sample,
By calculating a difference value between the calculated peak position of the emission spectrum of the standard sample and the measured peak position of the emission spectrum of the test sample, the peak position shift amount due to the stress of the emission spectrum of the test sample is calculated. And getting the steps
From the peak position movement amount and the stress sensitivity coefficient of the test sample, the formula:
Δν = Πσ
(Δν: peak position shift amount of emission spectrum of test site of test sample, Π: stress sensitivity coefficient, σ: stress acting on test site of test sample)
Based on, performs arithmetic processing includes a step of calculating the stress acting the said measurement site of the test sample,
The output unit outputs the calculated stress value.
前記出力部はさらに、前記被検試料の前記算出されたキャリア濃度を出力する、請求項1に記載の装置。   Wherein the output unit further outputs the calculated carrier concentration of the test sample, according to claim 1. 被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を決定するための装置であって、
被検試料の被検部位において発光スペクトルを測定するためのスペクトル測定部と、
記憶部と、
演算部と、
出力部とを含み、
前記記憶部は、予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数の異なるキャリア濃度の標準試料を用いて求めた発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムを含むデータを格納しており、
前記演算部は、
前記被検試料の被検部位において測定した発光スペクトルから、当該発光スペクトルの半値幅を算出するステップと、
前記標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、前記被検試料の発光スペクトルの半値幅における前記標準試料のキャリア濃度を算出するステップとを含む演算処理を行い、
前記出力部は、前記算出したキャリア濃度を出力する、装置。
An apparatus for determining a carrier concentration at a test site of a test sample,
A spectrum measurement unit for measuring an emission spectrum at a test site of a test sample;
A storage unit;
An arithmetic unit;
Including an output unit,
The storage unit includes data including an algorithm representing a relationship between a half-value width of an emission spectrum and a carrier concentration obtained in advance using a plurality of standard samples having different carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample. And store
The computing unit is
Wherein the emission spectrum measured at the measurement site of the test sample, and calculating the half value width of the emission spectrum,
Calculating a carrier concentration of the standard sample in a half value width of the emission spectrum of the test sample based on an algorithm representing a relationship between the half value width of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration. ,
The output unit outputs the carrier concentrations the calculated device.
前記被検試料は、半導体デバイスである、請求項1〜3のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the test sample is a semiconductor device. 前記発光スペクトルは、電子線、イオン、またはγ線から可視光まで波長範囲の任意の電磁波を試料に照射することによって得られたものである、請求項1〜3のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the emission spectrum is obtained by irradiating a sample with an arbitrary electromagnetic wave in a wavelength range from electron beam, ion, or γ-ray to visible light. 被検試料に働く応力を決定するためのコンピュータプログラムであって、
被検試料の被検部位において測定した発光スペクトルから、当該発光スペクトルの半値幅およびピーク位置を決定するステップ、
予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料を用いて求めた発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、前記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出するステップ、
予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料を用いて求めた、発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、前記被検試料のキャリア濃度における前記標準試料の発光スペクトルのピーク位置を算出するステップ、
前記算出した前記標準試料の発光スペクトルのピーク位置と、前記測定した前記被検試料の発光スペクトルのピーク位置との差分値を求めることによって、当該被検試料の発光スペクトルの応力によるピーク位置移動量を得るステップ、および
前記ピーク位置移動量と、前記被検試料の応力感度係数とから、式:
Δν=Πσ
(Δν:被検試料の被検部位の発光スペクトルのピーク位置移動量、Π:応力感度係数、σ:被検試料の被検部位に働く応力)
に基づいて、前記被検試料の前記被検部位に働く応力を算出するステップを含む処理をコンピュータに行わせるための、プログラム。
A computer program for determining a stress acting on a test sample,
From the emission spectrum measured at the measurement site of the test sample, determining the half width and the peak position of the emission spectrum,
Based on an algorithm representing a relationship between a half-value width of an emission spectrum and a carrier concentration obtained in advance using a plurality of standard samples having different carrier concentrations and having the same composition ratio as the test site of the test sample, from the half-value width of the emission spectrum of the step of calculating a carrier concentration in the measurement site of the test sample,
Based on an algorithm representing the relationship between the peak position of the emission spectrum and the carrier concentration, which is obtained in advance using a plurality of standard samples having different carrier concentrations and having the same composition ratio as the test site of the test sample. Calculating the peak position of the emission spectrum of the standard sample at the carrier concentration of the sample;
By calculating a difference value between the calculated peak position of the emission spectrum of the standard sample and the measured peak position of the emission spectrum of the test sample, the peak position shift amount due to the stress of the emission spectrum of the test sample is calculated. and the obtaining step, and the peak position movement amount, from the stress sensitivity coefficient of the test sample, wherein:
Δν = Πσ
(Δν: peak position shift amount of emission spectrum of test site of test sample, Π: stress sensitivity coefficient, σ: stress acting on test site of test sample)
A program for causing a computer to perform a process including a step of calculating a stress acting on the test site of the test sample based on the above.
被検試料のキャリア濃度を決定するためのコンピュータプログラムであって、
被検試料の被検部位において測定した発光スペクトルから、当該発光スペクトルの半値幅を決定するステップ、および
予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する標準試料について求めた、発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムに基づいて、前記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料のキャリア濃度を算出するステップを含む処理をコンピュータに行わせるための、プログラム。
A computer program for determining the carrier concentration of the test sample,
The step of determining the half-value width of the emission spectrum from the emission spectrum measured at the test site of the test sample, and the emission spectrum obtained for a standard sample having the same composition ratio as the test site of the test sample in advance A program for causing a computer to perform processing including a step of calculating a carrier concentration of a test sample from a half value width of an emission spectrum of the test sample based on an algorithm representing a relationship between a half width and a carrier concentration .
前記被検試料は、半導体デバイスである、請求項6または7に記載のプログラム。   The test sample is a semiconductor device, a program according to claim 6 or 7. 前記発光スペクトルは、電子線、イオン、またはγ線から可視光まで波長範囲の任意の電磁波を試料に照射することによって得られたものである、請求項6または7に記載のプログラム。   The program according to claim 6 or 7, wherein the emission spectrum is obtained by irradiating a sample with an arbitrary electromagnetic wave in a wavelength range from electron beam, ion, or γ-ray to visible light. 被検試料に働く応力を決定する方法であって、
被検試料の被検部位において、発光スペクトルを測定し、当該スペクトルの半値幅およびピーク位置を得る工程、
予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数の異なるキャリア濃度を有する標準試料を用いて決定した発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係に基づいて、前記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出する工程、
予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数の異なるキャリア濃度を有する標準試料を用いて決定した発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係に基づいて、前記被検試料のキャリア濃度における前記標準試料の発光スペクトルのピーク位置を算出する工程、
前記算出した前記標準試料の発光スペクトルのピーク位置と、前記測定した前記被検試料の発光スペクトルのピーク位置との差分値を求めることによって、当該被検試料の発光スペクトルの応力によるピーク位置移動量を決定する工程、および
前記ピーク位置移動量と、前記被検試料の応力感度係数とから、前記被検試料の前記被検部位に働く応力を算出する工程を包含する、方法。
A method of determining the stress acting on the test sample,
In the measurement site of the test sample, the emission spectrum was measured, to obtain a half-width and the peak position of the spectrum process,
The light emission of the test sample based on the relationship between the half-value width of the emission spectrum and the carrier concentration determined in advance using a standard sample having a plurality of different carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample. from the half-value width of the spectrum, the step of calculating a carrier concentration in the measurement site of the test sample,
The carrier of the test sample based on the relationship between the peak position of the emission spectrum and the carrier concentration determined in advance using a plurality of standard samples having different carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample. calculating a peak position of the emission spectrum of the standard sample at a concentration,
By calculating a difference value between the calculated peak position of the emission spectrum of the standard sample and the measured peak position of the emission spectrum of the test sample, the peak position shift amount due to the stress of the emission spectrum of the test sample is calculated. step determining, and includes said peak position movement amount, wherein the stress sensitivity coefficient of the test sample, the step of calculating the stress acting the said measurement site of a test sample, the method.
前記標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係は、前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有するキャリア濃度既知の複数の異なるキャリア濃度を有する複数の標準試料の発光スペクトルを測定し、当該標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を導出することによって求められる、請求項10に記載の方法。   The relationship between the full width at half maximum of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration is the emission spectrum of a plurality of standard samples having a plurality of different carrier concentrations with known carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample. The method according to claim 10, which is determined by measuring and deriving a relationship between a half-value width of an emission spectrum of the standard sample and a carrier concentration. 前記標準試料の発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を表すアルゴリズムは、前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有するキャリア濃度既知の複数の異なるキャリア濃度を有する複数の標準試料の発光スペクトルを測定し、当該標準試料の発光スペクトルのピーク位置とキャリア濃度との関係を導出することによって求められる、請求項10に記載の方法。   The algorithm representing the relationship between the peak position of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration is obtained by calculating a plurality of standard samples having a plurality of different carrier concentrations with a known carrier concentration having the same composition ratio as the test site of the test sample The method according to claim 10, wherein the method is obtained by measuring an emission spectrum and deriving a relationship between a peak position of the emission spectrum of the standard sample and a carrier concentration. 前記応力を算出する工程において、当該応力の算出のために、式:
Δν=Πσ
(Δν:被検試料の被検部位の発光スペクトルのピーク位置移動量、Π:応力感度係数、σ:被検試料の被検部位に働く応力)
を用いる、請求項10に記載の方法。
In the step of calculating the stress, the formula:
Δν = Πσ
(Δν: peak position shift amount of emission spectrum of test site of test sample, Π: stress sensitivity coefficient, σ: stress acting on test site of test sample)
The method according to claim 10, wherein
被検試料のキャリア濃度を決定する方法であって、
被検試料の被検部位において、発光スペクトルを測定し、当該発光スペクトルの半値幅を得る工程、および
予め前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有する複数のキャリア濃度の異なる標準試料について求めた、発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係に基づいて、前記被検試料の発光スペクトルの半値幅から、当該被検試料の被検部位におけるキャリア濃度を算出する工程、
を包含する、方法。
A method for determining a carrier concentration of a test sample,
A step of measuring an emission spectrum at a test site of the test sample to obtain a half width of the emission spectrum, and a plurality of standard samples having different carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample in advance obtained, on the basis of the relationship between the half width and the carrier concentration of an emission spectrum, said from the half width of the emission spectrum of the test sample, the step of calculating the carrier concentration in the measurement site of the test sample,
Including the method.
前記標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係は、前記被検試料の被検部位と同じ組成比率を有するキャリア濃度既知の複数の異なるキャリア濃度を有する複数の標準試料の発光スペクトルを測定し、当該標準試料の発光スペクトルの半値幅とキャリア濃度との関係を導出することによって求められる、請求項14に記載の方法。   The relationship between the full width at half maximum of the emission spectrum of the standard sample and the carrier concentration is the emission spectrum of a plurality of standard samples having a plurality of different carrier concentrations with known carrier concentrations having the same composition ratio as the test site of the test sample. The method according to claim 14, which is determined by measuring and deriving a relationship between a half-value width of an emission spectrum of the standard sample and a carrier concentration.
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