JP3783851B2 - 半導体ウエハーの選別方法 - Google Patents
半導体ウエハーの選別方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3783851B2 JP3783851B2 JP2002023005A JP2002023005A JP3783851B2 JP 3783851 B2 JP3783851 B2 JP 3783851B2 JP 2002023005 A JP2002023005 A JP 2002023005A JP 2002023005 A JP2002023005 A JP 2002023005A JP 3783851 B2 JP3783851 B2 JP 3783851B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor wafer
- sheet resistance
- sample
- wafer
- reflectance spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＨＥＭＴに使用される半導体ウエハー，特にナイトライド系半導体ウエハーの非破壊選別を行なう半導体ウエハーの選別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナイトライド系化合物半導体、主にＧａＮ、は一般に格子不整合の大きいサファイア基板上に結晶成長されるため、大きな転位密度（〜１０８ｃｍ−３）を有し、Ｓｉ，ＧａＡｓ等の従来半導体材料に比べ、結晶性は未熟な段階である。一般に、ＧａＮ系ＦＥＴの構造は厚いＧａＮ層（数μｍ厚）上に薄いＡｌＧａＮ層（数十ｎｍ）を形成した、ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ構造を成している。
【０００３】
ドナー形不純物原子の添加、及びＡｌＧａＮ／ＧａＮのフィルムストレスに起因するピエゾ効果によりキャリアを発生させ、導電性を得ている。ＦＥＴ作製において、ウエハーの二次元情報で表現されるシート抵抗値は最も重要なパラメーターの一つである。
【０００４】
しかし、結晶品質の悪いウエハーにアニールを行うと、シート抵抗が初期の値より増加する場合がある。よって、プロセスを開始する前に、シート抵抗が変化しないエピウエハーを非破壊に選別する手法が必要である。
【０００５】
シート抵抗の評価にはホール測定法と渦電流法が使われている。ホール測定はウエハーの一部に電極を形成する必要があり、測定したウエハーはプロセスには導入できない。渦電流法は非破壊でシート抵抗を知ることが出来るが、熱処理によるシート抵抗の変化に関する情報は含まれておらず、試験的にウエハーに熱処理を行い再びシート抵抗の測定を行う必要がある。
【０００６】
結晶性の評価は透過型電子顕微鏡観察、およびＸ線回折法が用いられる。透過型電子顕微鏡観察は試料の加工が不可欠である。Ｘ線回折は薄膜試料から大きな信号が得づらいという欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のＨＥＭＴに使用される半導体ウエハーの非破壊選別方法で使用されるシート抵抗の評価および結晶性の評価には下記のような課題がある。
すなわち、シート抵抗の評価におけるホール測定はウエハーの一部に電極を形成する必要があるので、試料に加工を施す必要があり測定したウエハーはプロセスには導入できない。また、渦電流法は試験的にウエハーに熱処理を行い再びシート抵抗の測定を行う必要がある。
結晶性の評価における透過型電子顕微鏡観察は試料の加工が不可欠であり、Ｘ線回折は薄膜試料から大きな信号が得づらいという欠点がある。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、熱処理を行ってもシート抵抗が変化しない半導体ウエハー、特にナイトライド系半導体ウエハーを成長直後のまま非破壊的に選別する半導体ウエハーの選別方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の半導体ウエハーの選別方法は、半導体ウエハー表面に白色光を照射して反射光の分光測定を行い、ヘテロ界面に起因する反射率のピークが反射率スペクトルに存在するか否かを半導体ウエハーの選別基準とすることに特徴を有している。
【００１０】
また、本発明の半導体ウエハーの選別方法は、半導体ウエハーは、ナイトライド系半導体ウエハーであることに特徴を有している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、熱処理後もシート抵抗の変化しないナイトライド系半導体ウエハーと熱処理後にシート抵抗が変化するナイトライド系半導体ウエハーを非破壊で選別する方法を実現するものである。ナイトライド系半導体の反射率測定を行い、ウエハーの選別を実現できるようにしたものである。すなわち、白色光照射の反射率スペクトルにおけるピークの有無を判定基準にする点が特徴である。
【００１２】
１）表面に白色光を照射し、反射光の分光測定を行う。
２）反射スペクトルの形状解析し、ヘテロ界面に起因するピークの大きさを観察する。
３）明瞭なピークが観察された半導体ウエハーは、熱処理によるシート抵抗の変動が少なく、明瞭なピークが観察されない半導体ウエハーは、熱処理によるシート抵抗の変動が大きい。明瞭なピークの有無は、反射光の分光測定を行なった後のアニール処理によるシート抵抗の増加に関する情報を含んでいることになる。
４）すなわち、アニールを行うとシート抵抗が初期の値より増加する場合がある結晶品質の悪い半導体ウエハーを、プロセスを開始する前に取り除くことができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例における反射率のスペクトルを示す図であり、（ａ）はサンプルＡの反射率のスペクトルであり、（ｂ）はサンプルＢの反射率のスペクトルである。
（ａ）と（ｂ）は、同一の条件で成長した２枚のエピウエハー（ＡｌＧａＮ（１８ｎｍ）／ＧａＮ（２μｍ）／サファイア基板）の成長後試料の反射率スペクトルを示している。横軸は波長［ｎｍ］を示し、縦軸は反射率［％］を示している。（ａ）のサンプルＡでは波長３１１ｎｍ付近にＡｌＧａＮの吸収ピークがみられる。（ｂ）のサンプルＢではこのようなピークはみられない。同一条件で成長したウエハーでもＡｌＧａＮ吸収ピークの高さに違いがある。
【００１４】
図２は、本発明の実施例におけるシート抵抗のアニール温度依存性を示す図である。図は、前述の図１におけるサンプルＡとサンプルＢとを３０秒の等時間アニールを行い、渦電流法によりチャネルのシート抵抗を測定した結果を示している。横軸はアニール温度［℃］を示し、縦軸はシート抵抗［ｏｈｍ／□］を示している。図１（ａ）で大きなＡｌＧａＮ吸収ピークを示したサンプルＡはほぼ一定のシート抵抗を示したが、ピークの小さい図１（ｂ）のサンプルＢは６００℃以上の温度領域で顕著なシート抵抗の増加がみられた。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体ウエハーの選別方法は、半導体ウエハー表面に白色光を照射して反射光の分光測定を行い、ヘテロ界面に起因する反射率のピークが反射率スペクトルに存在するか否かを半導体ウエハーの選別基準とするので、
また、半導体ウエハーは、ナイトライド系半導体ウエハーであるので、
アニール処理を行ってもシート抵抗が変化しないナイトライド系半導体ウエハーを成長直後のまま非破壊的に選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における反射率のスペクトルを示す図であり、（ａ）はサンプルＡの反射率のスペクトルであり、（ｂ）はサンプルＢの反射率のスペクトルである。
【図２】本発明の実施例におけるシート抵抗のアニール温度依存性を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＨＥＭＴに使用される半導体ウエハー，特にナイトライド系半導体ウエハーの非破壊選別を行なう半導体ウエハーの選別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナイトライド系化合物半導体、主にＧａＮ、は一般に格子不整合の大きいサファイア基板上に結晶成長されるため、大きな転位密度（〜１０８ｃｍ−３）を有し、Ｓｉ，ＧａＡｓ等の従来半導体材料に比べ、結晶性は未熟な段階である。一般に、ＧａＮ系ＦＥＴの構造は厚いＧａＮ層（数μｍ厚）上に薄いＡｌＧａＮ層（数十ｎｍ）を形成した、ＡｌＧａＮ／ＧａＮのヘテロ構造を成している。
【０００３】
ドナー形不純物原子の添加、及びＡｌＧａＮ／ＧａＮのフィルムストレスに起因するピエゾ効果によりキャリアを発生させ、導電性を得ている。ＦＥＴ作製において、ウエハーの二次元情報で表現されるシート抵抗値は最も重要なパラメーターの一つである。
【０００４】
しかし、結晶品質の悪いウエハーにアニールを行うと、シート抵抗が初期の値より増加する場合がある。よって、プロセスを開始する前に、シート抵抗が変化しないエピウエハーを非破壊に選別する手法が必要である。
【０００５】
シート抵抗の評価にはホール測定法と渦電流法が使われている。ホール測定はウエハーの一部に電極を形成する必要があり、測定したウエハーはプロセスには導入できない。渦電流法は非破壊でシート抵抗を知ることが出来るが、熱処理によるシート抵抗の変化に関する情報は含まれておらず、試験的にウエハーに熱処理を行い再びシート抵抗の測定を行う必要がある。
【０００６】
結晶性の評価は透過型電子顕微鏡観察、およびＸ線回折法が用いられる。透過型電子顕微鏡観察は試料の加工が不可欠である。Ｘ線回折は薄膜試料から大きな信号が得づらいという欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のＨＥＭＴに使用される半導体ウエハーの非破壊選別方法で使用されるシート抵抗の評価および結晶性の評価には下記のような課題がある。
すなわち、シート抵抗の評価におけるホール測定はウエハーの一部に電極を形成する必要があるので、試料に加工を施す必要があり測定したウエハーはプロセスには導入できない。また、渦電流法は試験的にウエハーに熱処理を行い再びシート抵抗の測定を行う必要がある。
結晶性の評価における透過型電子顕微鏡観察は試料の加工が不可欠であり、Ｘ線回折は薄膜試料から大きな信号が得づらいという欠点がある。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、熱処理を行ってもシート抵抗が変化しない半導体ウエハー、特にナイトライド系半導体ウエハーを成長直後のまま非破壊的に選別する半導体ウエハーの選別方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の半導体ウエハーの選別方法は、半導体ウエハー表面に白色光を照射して反射光の分光測定を行い、ヘテロ界面に起因する反射率のピークが反射率スペクトルに存在するか否かを半導体ウエハーの選別基準とすることに特徴を有している。
【００１０】
また、本発明の半導体ウエハーの選別方法は、半導体ウエハーは、ナイトライド系半導体ウエハーであることに特徴を有している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、熱処理後もシート抵抗の変化しないナイトライド系半導体ウエハーと熱処理後にシート抵抗が変化するナイトライド系半導体ウエハーを非破壊で選別する方法を実現するものである。ナイトライド系半導体の反射率測定を行い、ウエハーの選別を実現できるようにしたものである。すなわち、白色光照射の反射率スペクトルにおけるピークの有無を判定基準にする点が特徴である。
【００１２】
１）表面に白色光を照射し、反射光の分光測定を行う。
２）反射スペクトルの形状解析し、ヘテロ界面に起因するピークの大きさを観察する。
３）明瞭なピークが観察された半導体ウエハーは、熱処理によるシート抵抗の変動が少なく、明瞭なピークが観察されない半導体ウエハーは、熱処理によるシート抵抗の変動が大きい。明瞭なピークの有無は、反射光の分光測定を行なった後のアニール処理によるシート抵抗の増加に関する情報を含んでいることになる。
４）すなわち、アニールを行うとシート抵抗が初期の値より増加する場合がある結晶品質の悪い半導体ウエハーを、プロセスを開始する前に取り除くことができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例における反射率のスペクトルを示す図であり、（ａ）はサンプルＡの反射率のスペクトルであり、（ｂ）はサンプルＢの反射率のスペクトルである。
（ａ）と（ｂ）は、同一の条件で成長した２枚のエピウエハー（ＡｌＧａＮ（１８ｎｍ）／ＧａＮ（２μｍ）／サファイア基板）の成長後試料の反射率スペクトルを示している。横軸は波長［ｎｍ］を示し、縦軸は反射率［％］を示している。（ａ）のサンプルＡでは波長３１１ｎｍ付近にＡｌＧａＮの吸収ピークがみられる。（ｂ）のサンプルＢではこのようなピークはみられない。同一条件で成長したウエハーでもＡｌＧａＮ吸収ピークの高さに違いがある。
【００１４】
図２は、本発明の実施例におけるシート抵抗のアニール温度依存性を示す図である。図は、前述の図１におけるサンプルＡとサンプルＢとを３０秒の等時間アニールを行い、渦電流法によりチャネルのシート抵抗を測定した結果を示している。横軸はアニール温度［℃］を示し、縦軸はシート抵抗［ｏｈｍ／□］を示している。図１（ａ）で大きなＡｌＧａＮ吸収ピークを示したサンプルＡはほぼ一定のシート抵抗を示したが、ピークの小さい図１（ｂ）のサンプルＢは６００℃以上の温度領域で顕著なシート抵抗の増加がみられた。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体ウエハーの選別方法は、半導体ウエハー表面に白色光を照射して反射光の分光測定を行い、ヘテロ界面に起因する反射率のピークが反射率スペクトルに存在するか否かを半導体ウエハーの選別基準とするので、
また、半導体ウエハーは、ナイトライド系半導体ウエハーであるので、
アニール処理を行ってもシート抵抗が変化しないナイトライド系半導体ウエハーを成長直後のまま非破壊的に選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における反射率のスペクトルを示す図であり、（ａ）はサンプルＡの反射率のスペクトルであり、（ｂ）はサンプルＢの反射率のスペクトルである。
【図２】本発明の実施例におけるシート抵抗のアニール温度依存性を示す図である。
Claims (2)
- 半導体ウエハー表面に白色光を照射して反射光の分光測定を行い、
ヘテロ界面に起因する反射率のピークが反射率スペクトルに存在するか否かを半導体ウエハーの選別基準とすることを特徴とする半導体ウエハーの選別方法。 - 前記半導体ウエハーは、ナイトライド系半導体ウエハーであることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハーの選別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002023005A JP3783851B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 半導体ウエハーの選別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002023005A JP3783851B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 半導体ウエハーの選別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003224171A JP2003224171A (ja) | 2003-08-08 |
| JP3783851B2 true JP3783851B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=27745833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002023005A Expired - Fee Related JP3783851B2 (ja) | 2002-01-31 | 2002-01-31 | 半導体ウエハーの選別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3783851B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4363368B2 (ja) | 2005-06-13 | 2009-11-11 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体部材のダメージ評価方法、及び化合物半導体部材の製造方法 |
| JP4777003B2 (ja) | 2005-07-28 | 2011-09-21 | 三菱電機株式会社 | 半導体層の検査方法および装置 |
| JP2012004444A (ja) * | 2010-06-18 | 2012-01-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP5189661B2 (ja) * | 2011-02-07 | 2013-04-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体層の検査方法 |
-
2002
- 2002-01-31 JP JP2002023005A patent/JP3783851B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003224171A (ja) | 2003-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Morkoç | Comprehensive characterization of hydride VPE grown GaN layers and templates | |
| Palacios et al. | Wet etching of GaN grown by molecular beam epitaxy on Si (111) | |
| Marcon et al. | Manufacturing challenges of GaN-on-Si HEMTs in a 200 mm CMOS fab | |
| US10697898B2 (en) | SiC substrate evaluation method and method for manufacturing SiC epitaxial wafer | |
| JP3783851B2 (ja) | 半導体ウエハーの選別方法 | |
| JP2002246430A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP5491433B2 (ja) | エピタキシャル基板のシート抵抗評価方法 | |
| Mikulla et al. | Manga: Manufacturable GaN SiC substrates and GaN epi wafer supply chain | |
| Kaltsounis et al. | Characterization of unintentional doping in localized epitaxial GaN layers on Si wafers by scanning spreading resistance microscopy | |
| US20030049916A1 (en) | Development of an intermediate-temperature buffer layer for the growth of high-quality GaxInyAlzN epitaxial layers by molecular beam epitaxy | |
| JP5486905B2 (ja) | 応力漸移層の検出方法 | |
| Oliver et al. | Gallium nitride surface preparation optimised using in situ scanning tunnelling microscopy | |
| Dedkova et al. | Investigation of gallium nitride island films on sapphire substrates via scanning electron microscopy and spectral ellipsometry | |
| Akane et al. | New Ge substrate cleaning method for Si1− x− yGexCy MOMBE growth | |
| Flynn et al. | Effects of phosphoric acid on the surface morphology and reflectance of AlN grown by MBE under Al-rich conditions | |
| KR20100034058A (ko) | 화합물 반도체 기판, 화합물 반도체 기판의 제조 방법 및 반도체 디바이스 | |
| Specht et al. | Zincblende and wurtzite phases in InN epilayers and their respective band transitions | |
| Peiner et al. | Characterization of thin buffer layers for strongly mismatched heteroepitaxy | |
| Gutiérrez et al. | Analysis by HR-STEM of the Strain Generation in InP after SiN x Deposition and ICP Etching | |
| JP2002141386A (ja) | 転位密度の測定方法 | |
| Xin et al. | Atomic resolution Z–contrast imaging of semiconductors | |
| Das et al. | Evaluation of the Effect of Ultraviolet Light Excitation during Characterization of Silicon Carbide Epitaxial Layers | |
| JP7259736B2 (ja) | 結晶欠陥の検出方法、エピタキシャル成長装置の管理方法およびエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| Chen et al. | Effect of Growth Temperature on Structural Quality of In-Rich Alloys on Si (111) Substrate by RF-MOMBE | |
| JP3405682B2 (ja) | 半導体エピタキシャル膜の非破壊検査方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040115 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050224 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060307 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20060308 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060308 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090324 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100324 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110324 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110324 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120324 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |