JP5308395B2 - Semiconductor carrier lifetime measuring apparatus and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor carrier lifetime measuring apparatus and a method therefor, by which a lifetime of carriers can be measured with good precision. <P>SOLUTION: A semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa includes: a light-irradiation unit 1 for irradiating first and second different regions in a semiconductor as a measurement sample SW with first and second lights having different wavelengths; a measurement wave input/output unit 2 for irradiating the first and second regions with predetermined measurement waves respectively, and for using a first reflected or transmitted wave and a second reflected or transmitted wave with no changes to generate a difference-measurement wave which is a difference between the first reflected or transmitted wave of the measurement wave from the first region and the second reflected or transmitted wave of the measurement wave from the second region; a detection unit 3 for detecting the difference-measurement wave of the measurement wave input/output unit 2; and a calculation-control unit 4 for determining a carrier lifetime in the semiconductor of the measurement sample SW based on a result of detection by the detection unit 3. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、半導体におけるキャリア寿命を測定する半導体キャリア寿命測定装置および半導体キャリア寿命測定方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor carrier lifetime measuring apparatus and a semiconductor carrier lifetime measuring method for measuring a carrier lifetime in a semiconductor.

近年のエレクトロニクスの発展により、様々な分野に半導体製品が活用されている。半導体製品は、一般に、半導体ウェハから製造されるため、半導体製品の高性能化には、半導体ウェハの品質管理が重要である。半導体ウェハの品質を評価する指標の1つとして、半導体におけるキャリアの寿命(ライフタイム)がある。一方、近年、クリーンなエネルギ源として太陽電池(PV)が注目されている。この太陽電池では、光照射によって発生したキャリア(電子と正孔(ホール))が途中で再結合することなく電極まで到達することが、高い光電変換効率を達成するために重要である。このため、PV用半導体ウェハにおいてもキャリア寿命を評価することが必要となる。このキャリア寿命の評価によって、要求される仕様(スペック)に達しないPV用半導体ウェハを製造工程で選別することによって、太陽電池の歩留まりが向上し、その結果、低コスト化も達成することができる。   With the recent development of electronics, semiconductor products are used in various fields. Since semiconductor products are generally manufactured from a semiconductor wafer, quality control of the semiconductor wafer is important for improving the performance of the semiconductor product. One of the indexes for evaluating the quality of a semiconductor wafer is a carrier lifetime in the semiconductor. On the other hand, in recent years, a solar cell (PV) has attracted attention as a clean energy source. In this solar cell, it is important for achieving high photoelectric conversion efficiency that carriers (electrons and holes) generated by light irradiation reach the electrode without recombination in the middle. For this reason, it is necessary to evaluate the carrier life even in the semiconductor wafer for PV. By selecting the semiconductor wafer for PV which does not reach the required specification (spec) by this carrier life evaluation in the manufacturing process, the yield of solar cells can be improved, and as a result, cost reduction can also be achieved. .

このキャリア寿命を測定する方法の1つとしてマイクロ波光導電減衰法(μ−PCD法)が知られている。このマイクロ波光導電減衰法は、測定対象である半導体(半導体試料、被測定試料)に光を照射することによって過剰キャリアを生成し、この過剰キャリアが前記半導体試料の物性によって決まるキャリア寿命で再結合して消滅する過程を、マイクロ波の反射率の時間変化または透過率の時間変化によって検出する方法である。過剰キャリアの生成は、半導体の導電率を増加させるため、光励起によって過剰キャリアの生成された半導体の部位(部分、領域)に照射されたマイクロ波は、その反射率または透過率が過剰キャリアの密度に対応して変化する。このマイクロ波光導電減衰法は、この現象を利用することによってキャリア寿命を測定するものである。   A microwave photoconductive decay method (μ-PCD method) is known as one method for measuring the carrier lifetime. This microwave photoconductive decay method generates excess carriers by irradiating light to a semiconductor to be measured (semiconductor sample, sample to be measured), and this excess carrier is recombined with a carrier lifetime determined by the physical properties of the semiconductor sample. In this method, the disappearance process is detected by the time change of the reflectance of the microwave or the time change of the transmittance. Since the generation of excess carriers increases the conductivity of the semiconductor, the microwaves irradiated to the semiconductor part (part, region) where excess carriers are generated by photoexcitation have a density of excess carriers that reflects or transmits. It changes corresponding to. This microwave photoconductive decay method measures the carrier lifetime by utilizing this phenomenon.

また、半導体ウェハの表面には、一般に、結晶性不整が存在し、これによってキャリアが半導体表面で再結合するいわゆる表面再結合が生じる。このため、キャリア寿命の測定結果には、半導体ウェハ内部の再結合によるキャリア寿命(バルクのキャリア寿命)だけでなく、この表面再結合によるキャリア寿命(表面のキャリア寿命)も含まれる。半導体ウェハのキャリア寿命の測定では、このような事情を考慮する必要があり、そして、前記半導体ウェハの品質管理には、特に、バルクのキャリア寿命の測定が重要となる。   Further, generally, there is a crystalline irregularity on the surface of the semiconductor wafer, which causes so-called surface recombination in which carriers recombine on the semiconductor surface. For this reason, the measurement result of the carrier lifetime includes not only the carrier lifetime due to recombination inside the semiconductor wafer (bulk carrier lifetime) but also the carrier lifetime due to this surface recombination (surface carrier lifetime). In the measurement of the carrier lifetime of the semiconductor wafer, it is necessary to consider such circumstances, and in particular, the measurement of the bulk carrier lifetime is important for the quality control of the semiconductor wafer.

このような半導体ウェハにおけるキャリア寿命を測定する方法は、例えば、特許文献1に開示の技術や非特許文献1に開示の技術がある。   As a method for measuring the carrier lifetime in such a semiconductor wafer, for example, there are a technique disclosed in Patent Document 1 and a technique disclosed in Non-Patent Document 1.

この特許文献1に開示の半導体ウェハ特性の測定方法は、半導体ウェハの一方の面および/または他方の面に光線または電子線を照射し、この光線または電子線の照射によって瞬時的に励起された過剰キャリアのキャリア励起条件の相違による少なくとも2種類の異なる空間分布に基づく半導体ウェハの導電率時間変化を検出することにより、半導体ウェハの一方の面の表面再結合速度、他方面の表面再結合速度およびバルクライフタイムをそれぞれ分離して測定するものである。   The semiconductor wafer characteristic measuring method disclosed in Patent Document 1 is irradiated with a light beam or an electron beam on one surface and / or the other surface of the semiconductor wafer, and is instantaneously excited by the irradiation of the light beam or the electron beam. The surface recombination velocity on one side of the semiconductor wafer, the surface recombination velocity on the other side by detecting the change in conductivity time of the semiconductor wafer based on at least two different spatial distributions due to the difference in carrier excitation conditions of excess carriers. And the bulk lifetime are measured separately.

また、非特許文献1に開示の寿命測定方法では、波長が異なって浸透長の異なる少なくとも2種類のパルス光が半導体に照射され、これによって半導体内に光励起キャリアが生成され、その後に、光励起キャリアが再結合することによって減少する反射波あるいは透過波の時間的な相対変化とその差が検出される。この非特許文献1に開示の寿命測定方法によれば、ウェハ表面の表面再結合速度にかかわらず、表面でのキャリア消滅とバルクでのキャリア消滅とを解析的に分けることができ、この結果、バルクのキャリア寿命を抽出可能であると非特許文献1に示されている。   Further, in the lifetime measurement method disclosed in Non-Patent Document 1, at least two types of pulsed light having different wavelengths and different penetration lengths are irradiated onto a semiconductor, thereby generating photoexcited carriers in the semiconductor, and thereafter photoexcited carriers. The relative change in the reflected wave or the transmitted wave that decreases by recombination and the difference between them are detected. According to the lifetime measurement method disclosed in Non-Patent Document 1, regardless of the surface recombination velocity on the wafer surface, carrier annihilation on the surface and carrier annihilation on the bulk can be analytically divided. Non-Patent Document 1 shows that the bulk carrier lifetime can be extracted.

特開昭57−054338号公報JP-A-57-054338

J.Appl.Phys.Vol.69,(9),6495(1991)J. Appl. Phys. Vol. 69, (9), 6495 (1991)

このような特許文献1および非特許文献1に開示の方法では、互いに異なる条件によって得られた各測定結果の間における差を利用することによって、キャリア寿命を測定する方法である。このため、前記各測定結果間の差が小さい場合には、前記各測定結果間の差における有効桁数が少なく、この結果、キャリア寿命を精度よく測定することが難しくなってしまう。   The methods disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 are methods for measuring the carrier lifetime by using the difference between the measurement results obtained under different conditions. For this reason, when the difference between the measurement results is small, the number of effective digits in the difference between the measurement results is small, and as a result, it is difficult to accurately measure the carrier lifetime.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、キャリア寿命をより精度よく測定することができる半導体キャリア寿命測定装置および半導体キャリア寿命測定方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor carrier lifetime measuring apparatus and a semiconductor carrier lifetime measuring method capable of measuring the carrier lifetime more accurately.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる半導体キャリア寿命測定装置は、波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を、測定対象の半導体における互いに異なる第1および第2領域に照射する光照射部と、前記第1および第2領域のそれぞれに所定の測定波を照射する測定波照射部と、前記第1領域で反射された前記測定波の第1反射波または前記第1領域を透過した前記測定波の第1透過波と前記第2領域で反射された前記測定波の第2反射波または前記第2領域を透過した前記測定波の第2透過波との差である差測定波を、前記第1反射波または前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2反射波または前記第2透過波のままで用いることによって生成する差測定波生成部と、前記差測定波生成部で生成された差測定波を検出する検出部と、前記検出部で検出された検出結果に基づいて前記測定対象の半導体におけるキャリア寿命を求める演算部とを備えることを特徴とする。   As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, a semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to an aspect of the present invention includes a light irradiation unit that irradiates at least two types of light having different wavelengths to different first and second regions in a semiconductor to be measured; A measurement wave irradiating unit that irradiates each of the first and second regions with a predetermined measurement wave, and a first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region or a first of the measurement wave transmitted through the first region. A difference measurement wave, which is a difference between one transmitted wave and the second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region or the second transmitted wave of the measurement wave transmitted through the second region, is converted into the first reflected wave. A difference measurement wave generator generated by using the wave or the first transmitted wave as it is and using the second reflected wave or the second transmitted wave as it is, and a difference measurement generated by the difference measurement wave generator Detection unit for detecting waves , Characterized in that it comprises a computing unit for determining the carrier lifetime in the measurement target semiconductor based on the detected portion detected detection result.

そして、本発明の他の一態様にかかる半導体キャリア寿命測定方法は、波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を、測定対象の半導体における互いに異なる第1および第2領域に照射する光照射工程と、前記第1および第2領域のそれぞれに所定の測定波を照射する測定波照射工程と、前記第1領域で反射された前記測定波の第1反射波または前記第1領域を透過した前記測定波の第1透過波と前記第2領域で反射された前記測定波の第2反射波または前記第2領域を透過した前記測定波の第2透過波との差である差測定波を、前記第1反射波または前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2反射波または前記第2透過波のままで用いることによって生成する差測定波生成工程と、前記差測定波生成工程で生成された差測定波を検出する検出工程と、前記検出工程で検出された検出結果に基づいて前記測定対象の半導体におけるキャリア寿命を求める演算工程とを備えることを特徴とする。   The semiconductor carrier lifetime measurement method according to another aspect of the present invention includes a light irradiation step of irradiating at least two types of light having different wavelengths to different first and second regions in a semiconductor to be measured; A measurement wave irradiation step of irradiating each of the first and second regions with a predetermined measurement wave, and the first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region or the measurement wave transmitted through the first region A difference measurement wave that is a difference between the first transmitted wave of the second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region or the second transmitted wave of the measurement wave transmitted by the second region, A difference measurement wave generating step that is generated by using the first reflected wave or the first transmitted wave as it is and using the second reflected wave or the second transmitted wave as it is, and the difference measurement wave generating step. Detect difference measurement wave A detecting step that, characterized in that it comprises a calculation step of the detection process on the basis of the detection result by determining the carrier lifetime in the semiconductor of the measurement target.

このような構成の半導体キャリア寿命測定装置および該方法では、第1領域で反射された測定波の第1反射波または第1領域を透過した測定波の第1透過波と第2領域で反射された測定波の第2反射波または第2領域を透過した測定波の第2透過波との差である差測定波が、第1反射波または第1透過波のままで用いられるとともに第2反射波または第2透過波のままで用いられることによって生成され、この差測定波が検出器で検出され、この検出結果に基づいてキャリア寿命が求められる。このため、第1反射波または第1透過波を所定の検出器で測定することによって得られた第1測定結果と、第2反射波または第2透過波を前記検出器で測定することによって得られた第2測定結果との差を求めることによって演算された各測定結果間の差における有効桁数よりも、前記差測定波自体を直接前記検出器で測定することによって得られた前記各測定結果間の差に相当する検出結果の有効桁数の方が、前記検出器におけるダイナミックレンジの全体を用いて前記差測定波を直接的に検出することになるので、より多くなる。したがって、このような構成の半導体キャリア寿命測定装置および該方法は、キャリア寿命をより精度よく測定することができる。   In the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus and method having such a configuration, the first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region or the first transmitted wave of the measurement wave transmitted through the first region and the second reflected wave are reflected by the second region. The second reflected wave of the measured wave or the difference measured wave that is the difference between the measured wave transmitted through the second region and the second transmitted wave is used as the first reflected wave or the first transmitted wave and the second reflected wave. The difference measurement wave is generated by being used as the wave or the second transmitted wave, and the carrier life is determined based on the detection result. For this reason, the first measurement result obtained by measuring the first reflected wave or the first transmitted wave with a predetermined detector and the second reflected wave or the second transmitted wave obtained by measuring with the detector. Each measurement obtained by directly measuring the difference measurement wave itself with the detector rather than the number of significant digits in the difference between the measurement results calculated by obtaining the difference from the obtained second measurement result The number of significant digits of the detection result corresponding to the difference between the results becomes larger because the difference measurement wave is directly detected using the entire dynamic range in the detector. Therefore, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus and method having such a configuration can measure the carrier lifetime more accurately.

また、他の一態様では、上述の半導体キャリア寿命測定装置において、前記少なくとも2種類の光は、赤外線領域の波長を持つ第1光、可視光領域の波長を持つ第2光および紫外線領域の波長を持つ第3光の中から選択される2つの光であることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described semiconductor carrier lifetime measuring apparatus, the at least two types of light include a first light having a wavelength in the infrared region, a second light having a wavelength in the visible light region, and a wavelength in the ultraviolet region. These are two lights selected from the third light having

半導体に光を照射した場合にこの光(入射光)は、前記半導体内へ浸透するが、その浸透長は、入射光の波長に依存する。この構成によれば、前記少なくとも2種類の光の波長差が大きいので、それらの浸透長差も大きくなり、その結果、前記少なくとも2種類の光のそれぞれによる測定波の反射波または測定波の透過波に含まれる、表面再結合による影響の割合を大きく異ならせることが可能となる。したがって、この構成によれば、キャリア寿命を従来に較べてより精度よく測定することができる。   When the semiconductor is irradiated with light, this light (incident light) penetrates into the semiconductor, and the penetration length depends on the wavelength of the incident light. According to this configuration, since the wavelength difference between the at least two types of light is large, the penetration length difference between them is also large. As a result, the reflected wave of the measurement wave or the transmission of the measurement wave by each of the at least two types of light. It becomes possible to greatly change the ratio of the influence of surface recombination included in the wave. Therefore, according to this configuration, the carrier lifetime can be measured with higher accuracy than in the past.

ここで、浸透長とは、光が照射される表面から、その光の光強度が入射強度の1/eとなる地点までの距離(深さ)であり、通常、光の波長が長いほど浸透長も長くなる(大きくなる、深くなる)。   Here, the penetration length is the distance (depth) from the surface irradiated with light to the point where the light intensity of the light becomes 1 / e of the incident intensity. Usually, the longer the wavelength of the light, the more the penetration occurs. The length becomes longer (becomes larger and deeper).

また、他の一態様では、これら上述の半導体キャリア寿命測定装置において、波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を、前記第1および第2領域のそれぞれに照射した場合に生じる初期の第1および第2過剰キャリア量を互いに等しくするように、前記少なくとも2種類の光のうちの少なくとも1つの光強度を制御する光強度制御部をさらに備えることを特徴とする。   Further, in another aspect, in the above-described semiconductor carrier lifetime measuring apparatus, the first and second initial states generated when each of the first and second regions is irradiated with at least two types of light having different wavelengths. A light intensity control unit is further provided for controlling the light intensity of at least one of the at least two types of light so that the two excess carrier amounts are equal to each other.

この構成によれば、前記少なくとも2種類の光を、前記第1および第2領域のそれぞれに照射した場合に生じる初期の第1および第2過剰キャリア量が互いに略等しくなるので、例えば、表面再結合速度が零である場合における検出器の出力信号レベルを零とすることができ、より精度よくキャリア寿命を測定することができる。   According to this configuration, the initial first and second excess carrier amounts generated when the at least two types of light are irradiated to each of the first and second regions are substantially equal to each other. When the coupling speed is zero, the output signal level of the detector can be zero, and the carrier life can be measured with higher accuracy.

また、他の一態様では、これら上述の半導体キャリア寿命測定装置において、前記測定対象の半導体における表面再結合速度状態を変化させる表面再結合速度状態変更部をさらに備え、前記演算部は、前記測定対象の半導体が第1表面再結合速度状態である場合において前記検出部で検出された第1検出結果と、前記測定対象の半導体が前記第1表面再結合速度状態と異なる第2表面再結合速度状態である場合において前記検出部で検出された第2検出結果とに基づいて前記測定対象の半導体におけるキャリア寿命を求めることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described semiconductor carrier lifetime measuring apparatus, the apparatus further includes a surface recombination velocity state changing unit that changes a surface recombination velocity state in the semiconductor to be measured, and the calculation unit includes the measurement When the target semiconductor is in the first surface recombination speed state, the first detection result detected by the detection unit, and the second surface recombination speed in which the measurement target semiconductor is different from the first surface recombination speed state The carrier lifetime in the semiconductor to be measured is obtained based on the second detection result detected by the detector in the state.

この構成によれば、測定対象の半導体が第1表面再結合速度状態である場合において検出部で第1検出結果が検出され、前記測定対象の半導体が前記第1表面再結合速度状態と異なる第2表面再結合速度状態である場合において前記検出部で第2検出結果が測定され、そして、これら第1および第2検出結果に基づいて測定対象の半導体におけるキャリア寿命が求められる。したがって、このような構成の半導体キャリア寿命測定装置は、このように第1および第2検出結果が求められればよいので、測定対象の半導体における拡散係数の値を仮定または測定する必要がなく、キャリア寿命を従来に較べてより簡易に、また、より精度よく測定することができる。   According to this configuration, when the semiconductor to be measured is in the first surface recombination velocity state, the detection unit detects the first detection result, and the semiconductor to be measured is different from the first surface recombination velocity state. In the case of the two-surface recombination velocity state, the detection unit measures the second detection result, and based on the first and second detection results, the carrier lifetime in the semiconductor to be measured is obtained. Therefore, since the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus having such a configuration only needs to obtain the first and second detection results in this way, it is not necessary to assume or measure the value of the diffusion coefficient in the semiconductor to be measured. The lifetime can be measured more easily and more accurately than in the past.

また、他の一態様では、上述の半導体キャリア寿命測定装置において、前記表面再結合速度変更部は、前記測定波照射部によって測定波が照射される半導体の測定波照射領域にコロナ放電を付与するコロナ放電付与部であることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described semiconductor carrier lifetime measuring apparatus, the surface recombination velocity changing unit applies a corona discharge to a measurement wave irradiation region of a semiconductor irradiated with a measurement wave by the measurement wave irradiation unit. It is a corona discharge imparting part.

この構成によれば、コロナ放電によって第2再結合速度状態を実現することができる。そして、コロナ放電によって第2表面再結合速度状態を実現するため、コロナ放電の付与を終了することで測定対象の半導体における物理化学的な性状を元に戻すことができる。このため、このような構成の半導体キャリア寿命測定装置は、製造ライン中に用いることができ、要求される仕様(スペック)に達しない半導体ウェハを製造工程で選別することによって、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。   According to this configuration, the second recombination velocity state can be realized by corona discharge. And since the 2nd surface recombination speed state is implement | achieved by corona discharge, the physicochemical property in the semiconductor of a measuring object can be returned by complete | finishing provision of corona discharge. For this reason, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus having such a configuration can be used in a production line, and the yield of products is improved by selecting semiconductor wafers that do not meet the required specifications in the production process. It becomes possible to make it.

また、他の一態様では、これら上述の半導体キャリア寿命測定装置において、前記測定対象の半導体は、前記第1表面再結合速度状態として自然酸化膜が付与された状態であることを特徴とする。   In another aspect, in the above-described semiconductor carrier lifetime measuring apparatus, the semiconductor to be measured is in a state where a natural oxide film is provided as the first surface recombination rate state.

半導体ウェハは、使用前に、通常、その汚れ等の汚染を除去する洗浄処理を通して自然酸化膜がその表面に生成された状態となる。この構成によれば、この洗浄処理によって露出された自然酸化膜が第1表面再結合速度状態とされるので、第1表面再結合速度状態を実現する処理をこの洗浄処理と兼用することができ、工数を削減することが可能となる。   Prior to use, a semiconductor wafer usually has a natural oxide film formed on its surface through a cleaning process that removes contamination such as dirt. According to this configuration, since the natural oxide film exposed by this cleaning process is brought into the first surface recombination rate state, the process for realizing the first surface recombination rate state can also be used as this cleaning process. It becomes possible to reduce man-hours.

また、他の一態様では、これら上述の半導体キャリア寿命測定装置において、前記測定対象の半導体に発電用の光を照射する発電光照射部をさらに備えることを特徴とする。   According to another aspect, the above-described semiconductor carrier lifetime measuring apparatus further includes a power generation light irradiation unit that irradiates the measurement target semiconductor with light for power generation.

この構成によれば、発電光照射部を備えるので、発電すべく光を照射されている状態での前記測定対象の半導体の実特性をより精度よく測定することができる。したがって、このような構成の半導体キャリア寿命測定装置は、例えば、PV用半導体ウェハのキャリア寿命の測定に好適である。   According to this configuration, since the power generation light irradiation unit is provided, it is possible to measure the actual characteristics of the measurement target semiconductor in a state where light is irradiated to generate power with higher accuracy. Therefore, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus having such a configuration is suitable for measuring the carrier lifetime of a PV semiconductor wafer, for example.

本発明にかかる半導体キャリア寿命測定装置および半導体キャリア寿命測定方法は、キャリア寿命をより精度よく測定することができる。   The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus and the semiconductor carrier lifetime measuring method according to the present invention can measure the carrier lifetime more accurately.

第1実施形態における半導体キャリア寿命測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における半導体キャリア寿命測定装置に用いられるマジックTの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the magic T used for the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置における光の照射に関する部分の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the part regarding irradiation of the light in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus of 1st Embodiment. 測定波の反射波における時間的な相対出力の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the time relative output in the reflected wave of a measurement wave. 半導体に赤外光と紫外光とをそれぞれ照射した場合に得られる測定波の反射波の相対出力差(差測定波)の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the relative output difference (difference measurement wave) of the reflected wave of the measurement wave obtained when infrared light and ultraviolet light are each irradiated to a semiconductor. 第2実施形態における半導体キャリア寿命測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus in 2nd Embodiment. 第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置における演算制御部4の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the calculation control part 4 in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus of 2nd Embodiment. 第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus of 2nd Embodiment. 拡散係数を求める場合における第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus of 2nd Embodiment in the case of calculating | requiring a diffusion coefficient. S/D=4000の場合における拡散係数とバルクのキャリア寿命との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diffusion coefficient in the case of S / D = 4000, and a bulk carrier lifetime. 第3実施形態における半導体キャリア寿命測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus in 3rd Embodiment.

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における半導体キャリア寿命測定装置の構成を示す図である。図2は、第1実施形態における半導体キャリア寿命測定装置に用いられるマジックTの構成を示す斜視図である。図3は、第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置における光の照射に関する部分の構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus in the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the magic T used in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus in the first embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a portion related to light irradiation in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to the first embodiment.

第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaは、いわゆるマイクロ波光導電減衰法によって半導体のキャリア寿命を測定する装置であって、前記半導体における互いに異なる第1および第2領域に対し、過剰キャリアを生成すべく、波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を照射するとともに、前記過剰キャリアの消滅過程を検出すべく、例えばマイクロ波等の測定波を照射し、これによって得られた第1領域からの測定波の反射波またはその透過波と第2領域からの測定波の反射波またはその透過波との差(差測定波)を直接的に生成し、この直接的に生成された前記差(差測定波)自体を検出器でそのダイナミックレンジの全体を用いて測定し、この検出結果に基づいて前記半導体のキャリア寿命を求める装置である。   The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the first embodiment is an apparatus for measuring the carrier lifetime of a semiconductor by a so-called microwave photoconductive decay method, and generates excess carriers for different first and second regions in the semiconductor. Therefore, at least two types of light having different wavelengths are irradiated, and in order to detect the annihilation process of the excess carriers, a measurement wave such as a microwave is irradiated, and measurement from the first region obtained thereby is performed. The difference (difference measurement wave) between the reflected wave of the wave or the transmitted wave and the reflected wave of the measurement wave from the second region or the transmitted wave is directly generated, and the directly generated difference (difference measurement) is generated. (Wave) itself is measured by a detector using the entire dynamic range, and the carrier lifetime of the semiconductor is obtained based on the detection result.

このような第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaは、例えば、図1に示すように、光照射部1(1A、1B)と、測定波入出力部2と、検出部3と、演算制御部4とを備えて構成され、さらに、測定箇所を移動するべく、移動部5を備えている。   Such a semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa according to the first embodiment includes, for example, a light irradiation unit 1 (1A, 1B), a measurement wave input / output unit 2, a detection unit 3, and a calculation as shown in FIG. The control part 4 is comprised, Furthermore, the moving part 5 is provided in order to move a measurement location.

光照射部1は、測定対象の例えばシリコンウェハ等の半導体ウェハ(被測定試料)SWにおける互いに異なる第1および第2領域に、互いに浸透波長を異ならせるために、互いに波長の異なる少なくとも2種類の光を照射するための装置である。本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、光照射部1は、第1波長の第1光を被測定試料SWの第1領域に照射するとともに前記第1波長と異なる第2波長の第2光を被測定試料SWにおける前記第1領域と異なる第2領域に照射するために、図1に示すように、例えば、第1光照射部1Aと、第2光照射部1Bとを備えている。   The light irradiation unit 1 includes at least two types of wavelengths different from each other in order to make the penetration wavelengths different in different first and second regions in a semiconductor wafer (measurement sample) SW such as a silicon wafer to be measured. It is an apparatus for irradiating light. In the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the present embodiment, the light irradiation unit 1 irradiates the first region of the sample SW to be measured with the first light of the first wavelength and the second of the second wavelength different from the first wavelength. In order to irradiate light to a second region different from the first region in the sample SW to be measured, for example, as shown in FIG. 1, a first light irradiation unit 1A and a second light irradiation unit 1B are provided. .

これら第1および第2領域は、当該半導体キャリア寿命測定装置Xaによって測定される測定範囲を規定するものであり、第1領域の中心位置(例えば、第1領域に照射される第1光の光強度の重心位置)と第2領域の中心位置(例えば、第2領域に照射される第2光の光強度の重心位置)との間の距離は、半導体キャリア寿命測定装置Xaの空間分解能を規定するものである。したがって、第1および第2領域は、互いに隣接するように設定され、前記距離は、半導体キャリア寿命測定装置Xaの空間分解能に関する仕様等によって適宜に設定される所定の長さであるが、前記空間分解能を高分解能とするために、第1および第2領域が近接するように短いほど好ましい。前記距離は、測定波入出力部2における後述の第1導波管アンテナ24aおよび第2導波管アンテナ25aのサイズにも制約されるため、例えば、数ミリメートルである。   These first and second regions define the measurement range measured by the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa, and the center position of the first region (for example, the light of the first light irradiated on the first region) The distance between the center position of the intensity) and the center position of the second region (for example, the center position of the light intensity of the second light irradiated on the second region) defines the spatial resolution of the semiconductor carrier lifetime measuring device Xa. To do. Therefore, the first and second regions are set so as to be adjacent to each other, and the distance is a predetermined length that is appropriately set according to the specifications relating to the spatial resolution of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa. In order to make the resolution high, it is preferable that the first and second regions are as short as possible. The distance is limited to, for example, several millimeters because it is also limited by the size of a first waveguide antenna 24a and a second waveguide antenna 25a described later in the measurement wave input / output unit 2.

第1光照射部1Aは、演算制御部4の制御に従って第1波長の第1光を発光する第1光源部10Aと、第1光源部10Aから射出された第1光を被測定試料SWへ向けてその光路を約90度曲げる第1ミラー12Aと、第1ミラー12Aで反射された第1光に、被測定試料SW面上での光照射径および光強度分布を調整するレンズ作用を与える第1レンズ13Aとを備えて構成され、第1レンズ13Aでレンズ作用を受けた第1光は、後述するように、第3導波管24を通して被測定試料SWの第1領域に照射される。   The first light irradiator 1A emits first light having a first wavelength according to the control of the arithmetic controller 4 and the first light emitted from the first light source 10A to the sample SW to be measured. The first mirror 12A that bends its optical path by about 90 degrees and the first light reflected by the first mirror 12A has a lens function that adjusts the light irradiation diameter and light intensity distribution on the surface of the sample SW to be measured. The first light that is configured to include the first lens 13A and receives the lens action by the first lens 13A is irradiated to the first region of the sample SW to be measured through the third waveguide 24, as will be described later. .

同様に、第2光照射部1Bは、演算制御部4の制御に従って第2波長の第2光を発光する第2光源部10Bと、第2光源部10Bから射出された第2光を被測定試料SWへ向けてその光路を約90度曲げる第2ミラー12Bと、第2ミラー12Bで反射された第2光に前記レンズ作用を与える第2レンズ13Bとを備えて構成され、第2レンズ13Bでレンズ作用を受けた第2光は、後述するように、第4導波管25を通して被測定試料SWの第2領域に照射される。   Similarly, the second light irradiating unit 1B measures the second light emitted from the second light source unit 10B and the second light source unit 10B that emits the second light having the second wavelength according to the control of the arithmetic control unit 4. A second mirror 12B that bends its optical path toward the sample SW by about 90 degrees and a second lens 13B that imparts the lens action to the second light reflected by the second mirror 12B are configured, and the second lens 13B As described later, the second light that has received the lens action is irradiated to the second region of the sample SW to be measured through the fourth waveguide 25.

第1および第2光源部10A、10Bは、例えばランプと波長フィルタとを備えた光源装置等であってもよいが、本実施形態では、比較的大きな出力が得られる、レーザ光を発光する例えば半導体レーザやYAGレーザ等のレーザ光源装置を備えて構成される。第1光と第2光は、単色光であって、より大きな浸透長差(より広い間隔で浸透長差)が生じるように、その波長差がより大きいこと(より広い間隔であること)が好ましく、例えば、第1光源部10Aは、赤外線領域における所定波長のレーザ光、すなわち、赤外線レーザ光(IRレーザ光)を発光する装置であり、第2光源部10Bは、紫外線領域における所定波長のレーザ光、すなわち、紫外線レーザ光(UVレーザ光)を発光する装置である。なお、第1および第2光源部10A、10Bのうちのいずれか一方は、可視光領域における所定波長のレーザ光、すなわち、可視光レーザ光を発光する装置であってもよい。第1および第2光源部10A、10Bの各波長は、例えば、被測定試料SWの種類に応じて適宜に選択される。例えば、被測定試料SWがシリコンウェハである場合では、前記観点に加えて光励起の効率化や光源10(10A、10B)の低コスト化の観点から、第1および第2光源部10A、10Bの各波長は、904nmと349nmとの組合せ、あるいは、904nmと523nmとの組合せが好ましい。第1および第2光は、被測定試料SWに照射されることによって光励起によるキャリア(電子と正孔(ホール))を被測定試料SWに生じさせ、半導体キャリア寿命測定装置Xaは、この生じたキャリアの寿命(キャリア寿命)を測定する装置であるから、第1および第2光は、点灯状態からステップ状に消灯状態に移行するものが好ましく、本実施形態では、例えばパルス光、より具体的にはパルスレーザ光である。   The first and second light source units 10A and 10B may be, for example, a light source device including a lamp and a wavelength filter, but in the present embodiment, a relatively large output is obtained, for example, emitting laser light. A laser light source device such as a semiconductor laser or a YAG laser is provided. The first light and the second light are monochromatic lights, and the wavelength difference is larger (the gap is wider) so that a larger penetration length difference (penetration length difference at a wider interval) occurs. Preferably, for example, the first light source unit 10A is a device that emits laser light having a predetermined wavelength in the infrared region, that is, infrared laser light (IR laser light), and the second light source unit 10B has a predetermined wavelength in the ultraviolet region. It is a device that emits laser light, that is, ultraviolet laser light (UV laser light). Note that one of the first and second light source units 10A and 10B may be a device that emits laser light having a predetermined wavelength in the visible light region, that is, visible light laser light. The wavelengths of the first and second light source units 10A and 10B are appropriately selected according to the type of the sample SW to be measured, for example. For example, in the case where the sample SW to be measured is a silicon wafer, the first and second light source units 10A and 10B can be used in addition to the above viewpoints from the viewpoint of improving the efficiency of light excitation and reducing the cost of the light sources 10 (10A and 10B). Each wavelength is preferably a combination of 904 nm and 349 nm, or a combination of 904 nm and 523 nm. The first and second lights irradiate the sample SW to be measured to cause photoexcited carriers (electrons and holes) to be generated in the sample SW to be measured, and the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa generates this. Since it is an apparatus for measuring the life of a carrier (carrier life), it is preferable that the first and second lights shift from a lighting state to a light-off state in a stepped manner. In this embodiment, for example, pulsed light is more specifically used. Is a pulsed laser beam.

そして、本実施形態では、半導体キャリア寿命測定装置Xaの光照射部1は、波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を、前記被測定試料SWにおける第1および第2領域のそれぞれに照射した場合に生じる初期の第1および第2過剰キャリア量を互いに等しくするために、第1光照射部1Aに第1光強度調整器11Aをさらに備え、第2光照射部1Bに第2光強度調整器11Bをさらに備えている。   In this embodiment, the light irradiation unit 1 of the semiconductor carrier lifetime measuring device Xa irradiates each of the first and second regions of the sample SW to be measured with at least two types of light having different wavelengths. In order to make the generated initial first and second excess carrier amounts equal to each other, the first light irradiation unit 1A further includes a first light intensity adjuster 11A, and the second light irradiation unit 1B includes a second light intensity adjuster 11B. Is further provided.

第1光強度調整器11Aは、例えば、入射した光の光強度を減衰して射出する光減衰器(光アッテネータ)を備えて構成され、第1光源部10Aから被測定試料SWの第1領域面上に至る光路中に、図1に示す例では、第1光源部10Aと第1ミラー12Aとの間における光路中に配置(介挿)される。同様に、第2光強度調整器11Bは、例えば光減衰器を備えて構成され、第2光源部10Bから被測定試料SWの第2領域面上に至る光路中に、図1に示す例では、第2光源部10Bと第2ミラー12Bとの間における光路中に配置(介挿)される。   The first light intensity adjuster 11A is configured to include, for example, an optical attenuator (optical attenuator) that attenuates the light intensity of incident light and emits the light. The first region of the sample SW to be measured from the first light source unit 10A. In the optical path reaching the surface, in the example shown in FIG. 1, the optical path is arranged (inserted) in the optical path between the first light source unit 10A and the first mirror 12A. Similarly, the second light intensity adjuster 11B is configured to include, for example, an optical attenuator, and in the example shown in FIG. 1 in the optical path from the second light source unit 10B to the second region surface of the sample SW to be measured. The second light source unit 10B and the second mirror 12B are disposed (inserted) in the optical path.

測定波入出力部2は、被測定試料SWにおける前記第1および第2領域のそれぞれに所定の測定波を照射するとともに、前記第1領域で反射された前記測定波の第1反射波または前記第1領域を透過した前記測定波の第1透過波と前記第2領域で反射された前記測定波の第2反射波または前記第2領域を透過した前記測定波の第2透過波との差である差測定波を、前記第1反射波または前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2反射波または前記第2透過波のままで用いることによって生成する装置である。このように第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、被測定試料SWにおける前記第1および第2領域のそれぞれに所定の測定波を照射する測定波照射部としての機能と、前記第1領域で反射された前記測定波の第1反射波または前記第1領域を透過した前記測定波の第1透過波と前記第2領域で反射された前記測定波の第2反射波または前記第2領域を透過した前記測定波の第2透過波との差である差測定波を、前記第1反射波または前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2反射波または前記第2透過波のままで用いることによって生成する差測定波生成部としての機能とは、測定波入出力部2として一体に構成されて実現されている。   The measurement wave input / output unit 2 irradiates each of the first and second regions of the sample SW to be measured with a predetermined measurement wave, and the first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region or the The difference between the first transmitted wave of the measurement wave transmitted through the first region and the second reflected wave of the measurement wave reflected at the second region or the second transmitted wave of the measurement wave transmitted through the second region The difference measurement wave is generated by using the first reflected wave or the first transmitted wave as it is and using the second reflected wave or the second transmitted wave as it is. As described above, in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the first embodiment, the function as a measurement wave irradiation unit that irradiates each of the first and second regions in the sample SW to be measured with a predetermined measurement wave, and the first A first reflected wave of the measurement wave reflected by a region, a first transmitted wave of the measurement wave transmitted through the first region, and a second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region or the second The difference measurement wave, which is the difference between the measurement wave transmitted through the region and the second transmission wave, is used as the first reflection wave or the first transmission wave, and the second reflection wave or the second transmission wave is used. The function as the difference measurement wave generation unit that is generated by using as it is is realized by being integrally configured as the measurement wave input / output unit 2.

このような測定波入出力部2は、図1に示すように、例えば、測定波生成部20と、分岐部21と、第1ないし第5導波管22〜26と、分岐合成部27とを備えている。   As shown in FIG. 1, the measurement wave input / output unit 2 includes, for example, a measurement wave generation unit 20, a branch unit 21, first to fifth waveguides 22 to 26, and a branch synthesis unit 27. It has.

測定波生成部20は、演算制御部4の制御に従って前記所定の測定波を生成する装置である。本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、過剰キャリアの生成消滅過程で生じる半導体の導電率変化を測定波の強度変化で取り出すため、前記所定の測定波は、電磁波であればよいが、本実施形態では、マイクロ波であり、測定波生成部20は、例えば26GHzのガンダイオード等を備えて構成される、マイクロ波を生成するマイクロ波発振器を備えている。測定波生成部20は、分岐部21に接続される。   The measurement wave generator 20 is a device that generates the predetermined measurement wave according to the control of the arithmetic control unit 4. In the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the present embodiment, the predetermined measurement wave may be an electromagnetic wave in order to take out the change in the conductivity of the semiconductor that occurs during the generation and extinction process of excess carriers by the change in the intensity of the measurement wave. In the embodiment, it is a microwave, and the measurement wave generation unit 20 includes a microwave oscillator configured to generate a microwave, which includes, for example, a 26 GHz Gunn diode. The measurement wave generation unit 20 is connected to the branch unit 21.

分岐部21は、入射された測定波を2つに分岐(分配)する装置であり、例えば10dBカプラ等の方向性結合器を備えて構成される。この方向性結合器は、例えば、3個の第1ないし第3ポートを持つ導波管であり、第1ポートに入射されたマイクロ波は、一定の強度比で第3および第4ポートのそれぞれから射出される。分岐部21は、第1導波管22を介して分岐合成部27に接続されるとともに第2導波管23を介して検出部3に接続される。   The branching unit 21 is a device that branches (distributes) an incident measurement wave into two, and includes a directional coupler such as a 10 dB coupler, for example. This directional coupler is, for example, a waveguide having three first to third ports, and the microwaves incident on the first port are respectively transmitted to the third and fourth ports at a constant intensity ratio. Is injected from. The branching unit 21 is connected to the branching / combining unit 27 through the first waveguide 22 and is connected to the detecting unit 3 through the second waveguide 23.

第1ないし第5導波管22〜26は、測定波を導く伝播路を形成する部材であり、本実施形態では、測定波がマイクロ波であることから、第1ないし第5導波管22〜26は、マイクロ波導波管である。   The first to fifth waveguides 22 to 26 are members that form a propagation path for guiding a measurement wave. In this embodiment, the measurement wave is a microwave, and thus the first to fifth waveguides 22 are used. ˜26 are microwave waveguides.

分岐合成部27は、測定波を被測定試料SWにおける第1および第2領域のそれぞれへ放射するために、第1導波管22を介して分岐部21から入射された測定波(前記一方の測定波)を2つに分岐(分配)するとともに、被測定試料SWにおける第1領域で反射された測定波の第1反射波または前記第1領域を透過した前記測定波の第1透過波と被測定試料SWにおける第2領域で反射された前記測定波の第2反射波または前記第2領域を透過した前記測定波の第2透過波との差である差測定波を、前記第1反射波または前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2反射波または前記第2透過波のままで用いることによって生成する装置である。本実施形態では、より少ない部品点数で分岐合成部27を構成するべく、本実施形態の分岐合成部27は、測定波を被測定試料SWにおける第1および第2領域のそれぞれへ放射するために、第1導波管22を介して分岐部21から入射された測定波(前記一方の測定波)を2つに分岐(分配)するとともに、被測定試料SWにおける第1領域で反射された測定波の第1反射波と被測定試料SWにおける第2領域で反射された前記測定波の第2反射波との差である差測定波を、前記第1反射波のままで用いるとともに前記第2反射波のままで用いることによって生成する装置である。このような分岐合成部27は、複数の分岐導波管を組み合わせて構成してもよいが、本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、例えば、マジックT型導波管27である。このマジックT型導波管27は、例えば、図2に示すように、4個の第1ないし第4ポート27a〜27dを持つ4開口素子であり、E面T分岐導波管とH面T分岐導波管とが組み合わされた構造である。第2ポート27bに入射されたマイクロ波は、第3および第4ポート27c、27dのそれぞれから逆相で等電力に分配されて射出され、そして、逆に、第3および第4ポート27c、27dに入射された各マイクロ波は、これら各マイクロ波間の差が第2ポート27bから射出され、これらの和が第1ポート27aから射出される。このようにマジックT型導波管27は、マイクロ波の状態(マイクロ波のまま)で、各マイクロ波間の差のマイクロ波を生成することができる。マジックT型導波管27の第1ポート27aには、第1導波管22が接続され、第2ポート27bには、第5導波管26が接続され、第3ポート27cには、第3導波管24が接続され、第4ポート27dには、第4導波管25が接続される。   The branching / combining unit 27 radiates the measurement wave to each of the first and second regions of the sample SW to be measured, and the measurement wave (the one of the ones) incident from the branching unit 21 via the first waveguide 22 is measured. (Measurement wave) is branched (distributed) into two, and the first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region of the sample SW to be measured or the first transmitted wave of the measurement wave transmitted through the first region and A difference measurement wave, which is a difference between the second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region in the sample SW to be measured or the second transmitted wave of the measurement wave transmitted through the second region, is converted into the first reflected wave. It is an apparatus which generates by using the wave or the first transmitted wave as it is and using the second reflected wave or the second transmitted wave as it is. In the present embodiment, in order to configure the branching / combining unit 27 with a smaller number of parts, the branching / combining unit 27 of the present embodiment radiates a measurement wave to each of the first and second regions in the sample SW to be measured. The measurement wave (the one measurement wave) incident from the branch part 21 via the first waveguide 22 is branched (distributed) into two, and the measurement is reflected in the first region of the sample SW to be measured. A difference measurement wave that is a difference between the first reflected wave of the wave and the second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region in the sample SW to be measured is used as the first reflected wave and the second reflected wave. It is a device that generates by using the reflected wave as it is. Such a branching and synthesizing unit 27 may be configured by combining a plurality of branching waveguides. However, in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the present embodiment, for example, it is a magic T-type waveguide 27. The magic T-type waveguide 27 is, for example, a four-opening element having four first to fourth ports 27a to 27d, as shown in FIG. This is a structure in which a branching waveguide is combined. The microwaves incident on the second port 27b are distributed and emitted from the third and fourth ports 27c and 27d in equal phase with equal power, and conversely, the third and fourth ports 27c and 27d. Each of the microwaves incident on the difference between the microwaves is emitted from the second port 27b, and the sum thereof is emitted from the first port 27a. As described above, the magic T-type waveguide 27 can generate a microwave having a difference between the microwaves in a microwave state (as it is). The first waveguide 27 is connected to the first port 27a of the magic T-type waveguide 27, the fifth waveguide 26 is connected to the second port 27b, and the third port 27c is connected to the first port 27a. The third waveguide 24 is connected, and the fourth waveguide 25 is connected to the fourth port 27d.

第3導波管24は、分岐合成部27で分岐された一方の測定波を被測定試料SWの第1領域へ放射(送信)するために前記一方の測定波を導波するとともに、被測定試料SWと相互作用を受けた測定波、本実施形態では、被測定試料SWの第1領域で反射された測定波の第1反射波を受波(受信)し、この受波した測定波の第1反射波または第1透過波を再び分岐合成部27へ導波するものである。このため、第3導波管24の端部には、第1導波管アンテナ24aを有している。この第1導波管アンテナ24aは、第3導波管24を伝播して来た前記一方の測定波を被測定試料SWへ放射するとともに、被測定試料SWと相互作用を受けた測定波を受波して第3導波管24へ導くアンテナである。第1導波管アンテナ24aは、図3に示すように、被測定試料SWの法線方向に沿って配設されており、一方端部の側面には第3導波管24が延設され、他方端部に開口部24bを備えている。この開口部24bは、前記一方の測定波を被測定試料SWへ放射(送信)するとともに、被測定試料SWと相互作用を受けた測定波を受波するための開口である。そして、被測定試料SWの第1領域に前記一方の測定波とともに第1光照射部1Aから放射された第1光を導くために、第1導波管アンテナ24aの前記一方端部には、第1光照射部1Aから放射された第1光を第1導波管アンテナ24a内に案内するための開口部24cを備えている。本実施形態では、測定波がマイクロ波であることから、第1導波管アンテナ24aは、マイクロ波アンテナである。   The third waveguide 24 guides the one measurement wave to radiate (transmit) one measurement wave branched by the branching / combining unit 27 to the first region of the sample SW to be measured, and also measures the measurement target. The measurement wave that interacts with the sample SW, in this embodiment, the first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region of the sample SW to be measured is received (received), and the received measurement wave The first reflected wave or the first transmitted wave is again guided to the branching / combining unit 27. Therefore, the first waveguide antenna 24 a is provided at the end of the third waveguide 24. The first waveguide antenna 24a radiates the one measurement wave that has propagated through the third waveguide 24 to the sample SW to be measured, and the measurement wave that has interacted with the sample SW to be measured. An antenna that receives the wave and guides it to the third waveguide 24. As shown in FIG. 3, the first waveguide antenna 24a is disposed along the normal direction of the sample SW to be measured, and the third waveguide 24 is extended on the side surface of one end. The other end is provided with an opening 24b. The opening 24b is an opening for radiating (transmitting) the one measurement wave to the sample SW to be measured and receiving the measurement wave interacting with the sample SW to be measured. In order to guide the first light emitted from the first light irradiation unit 1A together with the one measurement wave to the first region of the sample SW to be measured, the one end portion of the first waveguide antenna 24a has An opening 24c is provided for guiding the first light emitted from the first light irradiation unit 1A into the first waveguide antenna 24a. In the present embodiment, since the measurement wave is a microwave, the first waveguide antenna 24a is a microwave antenna.

同様に、第4導波管25は、分岐合成部27で分岐された他方の測定波を被測定試料SWの第2領域へ放射(送信)するために前記他方の測定波を導波するとともに、被測定試料SWと相互作用を受けた測定波、本実施形態では、被測定試料SWの第2領域で反射された測定波の第2反射波を受波(受信)し、この受波した測定波の第2反射波または第2透過波を再び分岐合成部27へ導波するものである。このため、第4導波管25の端部には、第2導波管アンテナ25aを有している。この第2導波管アンテナ25aは、第4導波管25を伝播して来た前記他方の測定波を被測定試料SWへ放射するとともに、被測定試料SWと相互作用を受けた測定波を受波して第4導波管25へ導くアンテナである。第2導波管アンテナ25aは、第1導波管アンテナ24aと同様に、被測定試料SWの法線方向に沿って配設されており、一方端部の側面には第4導波管25が延設され、他方端部に開口部25bを備えている。この開口部25bは、前記他方の測定波を被測定試料SWへ放射(送信)するとともに、被測定試料SWと相互作用を受けた測定波を受波するための開口である。そして、被測定試料SWの第2領域に前記他方の測定波とともに第2光照射部1Bから放射された第2光を導くために、第2導波管アンテナ25aの前記一方端部には、第2光照射部1Bから放射された第2光を第2導波管アンテナ25a内に案内するための開口部25cを備えている。本実施形態では、測定波がマイクロ波であることから、第2導波管アンテナ25aは、マイクロ波アンテナである。   Similarly, the fourth waveguide 25 guides the other measurement wave to radiate (transmit) the other measurement wave branched by the branching / combining unit 27 to the second region of the sample SW to be measured. The measurement wave that interacted with the sample SW to be measured, in this embodiment, the second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region of the sample SW to be measured was received (received) and received. The second reflected wave or the second transmitted wave of the measurement wave is again guided to the branching / combining unit 27. For this reason, the end of the fourth waveguide 25 has a second waveguide antenna 25a. The second waveguide antenna 25a radiates the other measurement wave propagating through the fourth waveguide 25 to the sample SW to be measured, and transmits the measurement wave that has interacted with the sample SW to be measured. An antenna that receives the wave and guides it to the fourth waveguide 25. Similar to the first waveguide antenna 24a, the second waveguide antenna 25a is disposed along the normal direction of the sample SW to be measured, and the fourth waveguide 25 is provided on the side surface of one end. Is provided with an opening 25b at the other end. The opening 25b is an opening for radiating (transmitting) the other measurement wave to the sample SW to be measured and receiving the measurement wave interacting with the sample SW to be measured. Then, in order to guide the second light emitted from the second light irradiation unit 1B together with the other measurement wave to the second region of the sample SW to be measured, the one end of the second waveguide antenna 25a includes An opening 25c for guiding the second light emitted from the second light irradiation unit 1B into the second waveguide antenna 25a is provided. In the present embodiment, since the measurement wave is a microwave, the second waveguide antenna 25a is a microwave antenna.

第5導波管26は、分岐合成部27、本実施形態では、マジックT型導波管27の第2ポート27bに接続されており、第3導波管24および第4導波管25からの反射マイクロ波の前記差測定波を検出部3へ導波するものである。   The fifth waveguide 26 is connected to the branching / combining unit 27, in this embodiment, the second port 27 b of the magic T-type waveguide 27, and from the third waveguide 24 and the fourth waveguide 25. The difference measurement wave of the reflected microwave is guided to the detection unit 3.

検出部3は、測定波入出力部2で生成された前記差測定波を検出する装置であり、例えば、ミキサ30と、検出器31とを備えて構成されている。検出部3で検出された前記差測定波の検出結果(前記差測定波の強度)は、演算制御部4へ出力される。   The detection unit 3 is a device that detects the difference measurement wave generated by the measurement wave input / output unit 2 and includes, for example, a mixer 30 and a detector 31. The detection result of the difference measurement wave detected by the detection unit 3 (the intensity of the difference measurement wave) is output to the calculation control unit 4.

ミキサ30は、第2導波管23を介して分岐部21に接続されるとともに、第5導波管26を介して分岐合成部27に接続され、第2導波管23によって導波された測定波生成部20からの測定波と第5導波管26によって導波された前記差測定波とを混合(乗算、合波)することによって、前記差測定波を前記測定波で検波するものである。検出器31は、ミキサ30に接続され、ミキサ30によって検波された検波信号の強度を検出するものである。これによって前記差測定波の強度が検出される。検出器31は、この検出結果を演算制御部4へ出力する。   The mixer 30 is connected to the branching unit 21 via the second waveguide 23, connected to the branching / combining unit 27 via the fifth waveguide 26, and guided by the second waveguide 23. The difference measurement wave is detected by the measurement wave by mixing (multiplying, multiplexing) the measurement wave from the measurement wave generator 20 and the difference measurement wave guided by the fifth waveguide 26. It is. The detector 31 is connected to the mixer 30 and detects the intensity of the detection signal detected by the mixer 30. Thereby, the intensity of the difference measurement wave is detected. The detector 31 outputs this detection result to the arithmetic control unit 4.

演算制御部4は、半導体キャリア寿命測定装置Xaの各部を当該部の機能に応じて制御することにより、半導体キャリア寿命測定装置Xaの全体制御を司る装置であり、例えば、マクロプロセッサやメモリ等を備えるマイクロコンピュータを備えて構成される。そして、演算制御部4は、検出部3で検出された検出結果に基づいて被測定試料SWにおけるキャリア寿命を求めるものである。   The arithmetic control unit 4 is a device that controls the entire semiconductor carrier lifetime measuring device Xa by controlling each unit of the semiconductor carrier lifetime measuring device Xa according to the function of the unit. It is provided with a microcomputer provided. Then, the calculation control unit 4 obtains the carrier life in the sample SW to be measured based on the detection result detected by the detection unit 3.

移動部5は、測定箇所を移動するべく、演算制御部4の制御に従って被測定試料SWをXY平面(水平面)内で移動させる装置であり、例えば、ステージ50と、ステージ制御部51とを備えて構成されている。ステージ50は、被測定試料SWが載置され、被測定試料SWをXY平面内で移動させる機構であり、ステージ制御部51は、演算制御部4の制御に従って被測定試料SWにおける所定の位置が測定されるように、ステージ50を駆動制御するものである。   The moving unit 5 is a device that moves the sample SW to be measured in the XY plane (horizontal plane) according to the control of the calculation control unit 4 in order to move the measurement location, and includes, for example, a stage 50 and a stage control unit 51. Configured. The stage 50 is a mechanism on which the sample SW to be measured is placed and moves the sample SW to be measured in the XY plane. The stage control unit 51 has a predetermined position in the sample SW to be measured according to the control of the arithmetic control unit 4. The stage 50 is driven and controlled so as to be measured.

なお、第1導波管アンテナ24aの開口部24bに、被測定試料SWを介して対向する位置に、前記第1領域を透過した前記測定波の第1透過波を受波(受信)する第3導波管アンテナを設け、第2導波管アンテナ25aの開口部25bに、被測定試料SWを介して対向する位置に、前記第2領域を透過した前記測定波の第2透過波を受波(受信)する第4導波管アンテナを設け、この第3導波管アンテナで受波した前記測定波の第1透過波と第4導波管アンテナで受波した前記測定波の第2透過波との差である差測定波を、前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2透過波のままで用いることによって生成する合成部を設けて、この合成部で合成した差測定波を検出部3のミキサ30へ導波するように構成されてもよい。   Note that the first transmitted wave of the measurement wave transmitted through the first region is received (received) at a position facing the opening 24b of the first waveguide antenna 24a via the sample SW to be measured. A three-waveguide antenna is provided, and the second transmitted wave of the measurement wave transmitted through the second region is received at a position facing the opening 25b of the second waveguide antenna 25a via the sample SW to be measured. A fourth waveguide antenna for receiving (receiving) a wave; a first transmitted wave of the measurement wave received by the third waveguide antenna; and a second of the measurement wave received by the fourth waveguide antenna. A difference measurement wave that is generated by using a difference measurement wave that is a difference from the transmitted wave as it is as the first transmitted wave and as it is used as the second transmitted wave is provided. May be guided to the mixer 30 of the detection unit 3.

このような構成の半導体キャリア寿命測定装置Xaは、例えば、次のように動作することによって半導体のキャリア寿命を測定する。まず、測定したい半導体ウェハの表面の汚れや表面ダメージ等が、事前に例えばいわゆるケミカルエッチング等によって落とされ(洗浄処理)、自然酸化膜が付与された状態とされる。そして、この洗浄処理後の半導体ウェハが被測定試料SWとしてステージ50に配置される。   The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa having such a configuration measures the semiconductor carrier lifetime by operating as follows, for example. First, dirt or surface damage on the surface of a semiconductor wafer to be measured is removed in advance by, for example, so-called chemical etching (cleaning process), and a natural oxide film is applied. Then, the semiconductor wafer after the cleaning treatment is placed on the stage 50 as the sample SW to be measured.

そして、例えば、図略の測定開始の指示を半導体キャリア寿命測定装置Xaに入力するためのスタートスイッチが操作されると、半導体キャリア寿命測定装置Xaによる被測定試料SWのキャリア寿命の測定が開始され、所定の測定箇所を測定するべく、演算制御部4の制御に従ってステージ制御部51によってステージ50が駆動制御され、被測定試料SWが所定の位置に移動される。   For example, when a start switch for inputting a measurement start instruction (not shown) to the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa is operated, measurement of the carrier lifetime of the sample SW to be measured by the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa is started. In order to measure a predetermined measurement point, the stage 50 is driven and controlled by the stage controller 51 according to the control of the arithmetic control unit 4, and the sample SW to be measured is moved to a predetermined position.

続いて、移動部5によって被測定試料SWが所定の位置に移動されると、演算制御部4の制御に従って測定波入出力部2によって測定波が被測定試料SWの第1および第2領域のそれぞれに放射され、演算制御部4の制御に従って第1および第2光照射部1A、1Bのそれぞれによって第1および第2光が被測定試料Xの前記第1および第2領域のそれぞれに照射され、前記第1領域で被測定試料SWと相互作用を受けた測定波とその前記第2領域で被測定試料SWと相互作用を受けた測定波との差である差測定波が直接的に生成され、この差測定波が検出部3で検出され、この検出結果が検出部3から演算制御部4へ出力される。   Subsequently, when the sample SW to be measured is moved to a predetermined position by the moving unit 5, the measurement wave is input to the first and second regions of the sample SW by the measurement wave input / output unit 2 according to the control of the arithmetic control unit 4. The first and second light beams are emitted to the first and second regions of the sample X to be measured, respectively, according to the control of the arithmetic control unit 4. A difference measurement wave that is a difference between a measurement wave that interacts with the sample SW to be measured in the first region and a measurement wave that interacts with the sample SW to be measured in the second region is directly generated. The difference measurement wave is detected by the detection unit 3, and the detection result is output from the detection unit 3 to the calculation control unit 4.

より具体的には、測定波入出力部2において、演算制御部4の制御に従って測定波生成部20によって測定波が生成され、この生成された測定波は、測定波生成部20から分岐部21へ射出される。この測定波は、分岐部21で2つに分岐され、その一方の測定波(第11測定波)は、第1導波管22を介して分岐合成部27へ射出され、その他方の測定波(第12測定波)は、第2導波管23を介して検出部3のミキサ30へ射出される。分岐部21から第1導波管22を介して分岐合成部27(マジックT型導波管27の第1ポート27a)に入射された測定波(第11測定波)は、同相で等電力に分岐され、この分岐された一方の測定波(第21測定波)は、分岐合成部27(マジックT型導波管27の第3ポート27c)から第3導波管24へ射出され、この分岐された他方の測定波(第22測定波)は、分岐合成部27(マジックT型導波管27の第4ポート27d)から第4導波管25へ射出される。分岐合成部27で分岐された前記一方の測定波(第21測定波)は、第3導波管24によって導波され、第1導波管アンテナ24aから被測定試料SWの第1領域へ放射され、分岐合成部27で分岐された前記他方の測定波(第22測定波)は、第4導波管25によって導波され、第2導波管アンテナ25aから被測定試料SWの第2領域へ放射される。   More specifically, in the measurement wave input / output unit 2, a measurement wave is generated by the measurement wave generation unit 20 according to the control of the arithmetic control unit 4, and the generated measurement wave is transmitted from the measurement wave generation unit 20 to the branching unit 21. Is injected into. This measurement wave is branched into two at the branching section 21, and one of the measurement waves (the eleventh measurement wave) is emitted to the branching / combining section 27 through the first waveguide 22, and the other measurement wave is measured. (Twelfth measurement wave) is emitted to the mixer 30 of the detection unit 3 through the second waveguide 23. The measurement wave (eleventh measurement wave) incident on the branching / combining unit 27 (the first port 27a of the magic T-type waveguide 27) via the first waveguide 22 from the branching unit 21 is in phase and equal power. One of the branched measurement waves (the 21st measurement wave) is branched and emitted from the branching / combining unit 27 (the third port 27c of the magic T-type waveguide 27) to the third waveguide 24. The other measured wave (22nd measured wave) is emitted from the branching / combining unit 27 (the fourth port 27d of the magic T-type waveguide 27) to the fourth waveguide 25. The one measurement wave (21st measurement wave) branched by the branching / combining unit 27 is guided by the third waveguide 24 and radiated from the first waveguide antenna 24a to the first region of the sample SW to be measured. Then, the other measurement wave (the 22nd measurement wave) branched by the branching / combining unit 27 is guided by the fourth waveguide 25 and the second region of the sample SW to be measured from the second waveguide antenna 25a. To be emitted.

この第1領域で被測定試料SWと相互作用を受けた測定波、図1に示す構成では、第1領域で反射された測定波の第1反射波は、第1導波管アンテナ24aで受波され、第3導波管24によって導波され、再び、分岐合成部27(マジックT型導波管27の第3ポート27c)に入射される。この第2領域で被測定試料SWと相互作用を受けた測定波、図1に示す構成では、第2領域で反射された測定波の第2反射波は、第2導波管アンテナ25aで受波され、第4導波管25によって導波され、再び、分岐合成部27(マジックT型導波管27の第4ポート27d)に入射される。そして、第1反射波と第2反射波とは、分岐合成部27(マジックT型導波管27)で、マイクロ波の状態のままで合成され、第1反射波と第2反射波との差である差測定波が分岐合成部27(マジックT型導波管27の第2ポート27b)から第5導波管26を介して検出部3のミキサ30へ射出される。   The measurement wave that has interacted with the sample SW to be measured in the first region, and in the configuration shown in FIG. 1, the first reflected wave of the measurement wave reflected in the first region is received by the first waveguide antenna 24a. The wave is guided by the third waveguide 24 and is incident again on the branching / combining unit 27 (the third port 27 c of the magic T-type waveguide 27). The measurement wave that has interacted with the sample SW to be measured in the second region, and in the configuration shown in FIG. 1, the second reflected wave of the measurement wave reflected in the second region is received by the second waveguide antenna 25a. The wave is guided by the fourth waveguide 25 and is incident again on the branching / combining unit 27 (the fourth port 27d of the magic T-type waveguide 27). Then, the first reflected wave and the second reflected wave are synthesized while being in the microwave state by the branching and synthesizing unit 27 (magic T-type waveguide 27), and the first reflected wave and the second reflected wave are combined. A difference measurement wave which is a difference is emitted from the branching / combining unit 27 (the second port 27b of the magic T-type waveguide 27) to the mixer 30 of the detecting unit 3 through the fifth waveguide 26.

そして、検出部3において、第2導波管23によって導波された測定波生成部20からの測定波(第12測定波)と第5導波管26によって導波された前記差測定波とがミキサ30で混合(乗算、合波)され、前記差測定波が前記測定波で検波される。このミキサ30で検波された検波信号は、検出器31へ射出され、その強度(レベル)が検出される。これによって前記差測定波の強度(レベル)が検出される。この検出器31によって検出された前記差測定波の強度(検出結果)は、演算制御部4へ出力される。   In the detection unit 3, the measurement wave (twelfth measurement wave) guided from the measurement wave generation unit 20 guided by the second waveguide 23 and the difference measurement wave guided by the fifth waveguide 26 Are mixed (multiplied and combined) by the mixer 30, and the difference measurement wave is detected by the measurement wave. The detection signal detected by the mixer 30 is emitted to the detector 31, and its intensity (level) is detected. Thereby, the intensity (level) of the difference measurement wave is detected. The intensity (detection result) of the difference measurement wave detected by the detector 31 is output to the arithmetic control unit 4.

一方、光照射部1において、その第1光照射部1Aでは、演算制御部4の制御に従って第1光源部10Aによって第1光が生成され、この生成された第1光は、第1光源部10Aから第1光強度調整器11Aへ射出される。この第1光は、第1光の照射による初期の第1過剰キャリア量が第2光の照射による初期の第2過剰キャリア量に等しくなるように、第1光強度調整器11Aによってその光強度(レベル)が所定の光強度に調整され、この調整された第1光は、第1光強度調整器11Aから第1ミラー12Aへ射出される。この第1光は、第1ミラー12Aによってその光路が被測定試料SWへ向けて略90度折り曲げられて反射され、この反射された第1光は、第1ミラー12Aから第1レンズ13Aへ射出される。この第1光は、第1レンズ13Aによってレンズ作用を受け、このレンズ作用を受けた第1光は、第3導波管24の第1導波管アンテナ24aを通して被測定試料SWの第1領域に照射される。第1レンズ13Aのレンズ作用によって、被測定試料SWの第1領域は、略均一に、かつ、略広域照射で第1光によって照射される。このため、半導体キャリア寿命測定装置Xaは、面内方向における過剰キャリアの拡散を低減することができる。   On the other hand, in the light irradiation unit 1, the first light irradiation unit 1 </ b> A generates the first light by the first light source unit 10 </ b> A according to the control of the arithmetic control unit 4, and the generated first light is the first light source unit. 10A is emitted to the first light intensity adjuster 11A. The light intensity of the first light is adjusted by the first light intensity adjuster 11A so that the initial first excess carrier amount by the irradiation of the first light becomes equal to the initial second excess carrier amount by the irradiation of the second light. (Level) is adjusted to a predetermined light intensity, and the adjusted first light is emitted from the first light intensity adjuster 11A to the first mirror 12A. The first light is reflected by the first mirror 12A having its optical path bent by approximately 90 degrees toward the sample SW to be measured, and the reflected first light is emitted from the first mirror 12A to the first lens 13A. Is done. The first light is subjected to a lens action by the first lens 13A, and the first light that has received this lens action passes through the first waveguide antenna 24a of the third waveguide 24 to the first region of the sample SW to be measured. Is irradiated. Due to the lens action of the first lens 13A, the first region of the sample SW to be measured is irradiated with the first light in a substantially uniform and substantially wide area irradiation. For this reason, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa can reduce the diffusion of excess carriers in the in-plane direction.

同様に、その第2光照射部1Bでは、演算制御部4の制御に従って第2光源部10Bによって第2光が生成され、この生成された第2光は、第2光源部10Bから第2光強度調整器11Bへ射出される。この第2光は、第2光の照射による初期の第2過剰キャリア量が第1光の照射による初期の第1過剰キャリア量に等しくなるように、第2光強度調整器11Bによってその光強度(レベル)が所定の光強度に調整され、この調整された第2光は、第2光強度調整器11Bから第2ミラー12Bへ射出される。この第2光は、第2ミラー12Bによってその光路が被測定試料SWへ向けて略90度折り曲げられて反射され、この反射された第2光は、第2ミラー12Bから第2レンズ13Bへ射出される。この第2光は、第2レンズ13Bによってレンズ作用を受け、このレンズ作用を受けた第2光は、第4導波管25の第2導波管アンテナ25aを通して被測定試料SWの第2領域に照射される。第2レンズ13Bのレンズ作用によって、被測定試料SWの第2領域は、略均一に、かつ、略広域照射で第1光によって照射される。このため、半導体キャリア寿命測定装置Xaは、面内方向における過剰キャリアの拡散を低減することができる。   Similarly, in the 2nd light irradiation part 1B, 2nd light is produced | generated by the 2nd light source part 10B according to control of the calculation control part 4, and this produced | generated 2nd light is 2nd light from 2nd light source part 10B. It is injected into the intensity adjuster 11B. The light intensity of the second light is adjusted by the second light intensity adjuster 11B so that the initial second excess carrier amount due to the second light irradiation is equal to the initial first excess carrier amount due to the first light irradiation. (Level) is adjusted to a predetermined light intensity, and the adjusted second light is emitted from the second light intensity adjuster 11B to the second mirror 12B. The second light is reflected by the second mirror 12B having its optical path bent by approximately 90 degrees toward the sample SW to be measured, and the reflected second light is emitted from the second mirror 12B to the second lens 13B. Is done. This second light is subjected to a lens action by the second lens 13B, and the second light that has received this lens action passes through the second waveguide antenna 25a of the fourth waveguide 25 to the second region of the sample SW to be measured. Is irradiated. Due to the lens action of the second lens 13B, the second region of the sample SW to be measured is irradiated with the first light in a substantially uniform and substantially wide area irradiation. For this reason, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa can reduce the diffusion of excess carriers in the in-plane direction.

なお、第1光強度調整器11Aおよび第2光強度調整器11Bは、波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を、被測定試料SWにおける第1および第2領域のそれぞれに照射した場合に生じる初期の第1および第2過剰キャリア量が互いに等しくなるように、実際に被測定試料SWに第1光および第2光を照射すること等によって、測定前に予め調整される。   Note that the first light intensity adjuster 11A and the second light intensity adjuster 11B are initially generated when at least two types of light having different wavelengths are irradiated to each of the first and second regions in the sample SW to be measured. The first and second excess carrier amounts are adjusted in advance before the measurement, for example, by actually irradiating the sample SW to be measured with the first light and the second light.

これによって第1および第2光のそれぞれを被測定試料SWの第1および第2領域に照射している場合に測定波を被測定試料SWに照射していれば、第1光による第1領域での測定波の第1反射波が第3導波管24の第1導波管アンテナ24aに受波され、第3導波管24を介して分岐合成部27(マジックT型導波管27)へ導波されるとともに、第2光による第2領域での測定波の第2反射波が第4導波管25の第2導波管アンテナ25aに受波され、第4導波管25を介して分岐合成部27(マジックT型導波管27)へ導波される。そして、分岐合成部27(マジックT型導波管27)によって、被測定試料SWの第1および第2領域に第1および第2光をそれぞれ照射した場合における測定波の第1反射波と第2反射波とは、マイクロ波の状態のままで、測定波の第1反射波と第2反射波との差である差測定波に合成される。この差測定波は、第5導波管26を介して検出部3へ射出され、検出部3で検出され、この検出された差測定波の強度が演算制御部4に取り込まれる。通常では、測定波が被測定試料SWに照射され、測定波を被測定試料SWの第1および第2領域にそれぞれ照射しながらパルスレーザ光の第1および第2光をそれぞれ照射することによって、パルスレーザ光の第1および第2光の照射消灯直後(照射して消灯した直後)から前記差測定波の強度変化が測定される。   As a result, when the first and second light is irradiated to the first and second regions of the sample SW to be measured, and the measurement wave is irradiated to the sample SW, the first region by the first light. The first reflected wave of the measurement wave at is received by the first waveguide antenna 24 a of the third waveguide 24, and the branching / combining unit 27 (magic T-type waveguide 27 is passed through the third waveguide 24. ) And the second reflected wave of the measurement wave in the second region by the second light is received by the second waveguide antenna 25a of the fourth waveguide 25, and the fourth waveguide 25 is received. Is guided to the branching / combining unit 27 (magic T-type waveguide 27). Then, the first reflected wave and the second reflected wave of the measurement wave when the first and second regions are irradiated to the first and second regions of the sample SW to be measured by the branching / combining unit 27 (magic T-type waveguide 27), respectively. The two reflected waves are combined into a difference measurement wave that is the difference between the first reflected wave and the second reflected wave of the measurement wave while remaining in the microwave state. The difference measurement wave is emitted to the detection unit 3 through the fifth waveguide 26, detected by the detection unit 3, and the intensity of the detected difference measurement wave is taken into the arithmetic control unit 4. Usually, the measurement wave is irradiated to the sample SW to be measured, and the first and second light of the pulsed laser beam is irradiated to the first and second regions of the sample SW to be measured, respectively, The intensity change of the difference measurement wave is measured immediately after the irradiation of the first and second light of the pulse laser beam is turned off (immediately after the irradiation and the light is turned off).

続いて、演算制御部4によって、前記差測定波に基づいて公知の常套手段によって被測定対象のキャリア寿命が演算され、求められる。これによって被測定試料SWにおける前記所定箇所におけるキャリア寿命が測定され、半導体キャリア寿命測定装置Xaは、被測定試料SWにおける次の所定箇所でのキャリア寿命を測定すべく、演算制御部4の制御に従ってステージ制御部51によってステージ50が駆動制御され、被測定試料SWが次の所定の位置に移動され、上述の動作が繰り返される。これによって半導体キャリア寿命測定装置Xaは、被測定試料SWの全面を所定の間隔でキャリア寿命を走査し、被測定試料SW全面に亘るキャリア寿命を測定する。このキャリア寿命は、第1および第2領域を含む領域の測定値である。   Subsequently, the carrier life of the object to be measured is calculated by the calculation control unit 4 based on the difference measurement wave by a known conventional means. As a result, the carrier lifetime at the predetermined location in the sample SW to be measured is measured, and the semiconductor carrier lifetime measurement apparatus Xa follows the control of the arithmetic control unit 4 to measure the carrier lifetime at the next predetermined location in the sample SW to be measured. The stage 50 is driven and controlled by the stage controller 51, the sample SW to be measured is moved to the next predetermined position, and the above-described operation is repeated. Thereby, the semiconductor carrier lifetime measuring device Xa scans the entire surface of the sample SW to be measured at a predetermined interval, and measures the carrier lifetime over the entire surface of the sample SW to be measured. This carrier lifetime is a measured value of a region including the first and second regions.

そして、半導体キャリア寿命測定装置Xaは、例えば表示装置や印刷装置等の図略の出力装置に、この求めたキャリア寿命を出力する。   Then, the semiconductor carrier lifetime measuring device Xa outputs the calculated carrier lifetime to an unillustrated output device such as a display device or a printing device.

図4は、測定波の反射波における時間的な相対出力の変化を示す図である。図4の横軸は、経過時間を示し、その縦軸は、対数目盛による相対出力の強度(レベル)を示す。図4において、実線は、半導体に赤外光を照射した場合における相対出力の時間変化を示し、破線は、半導体に紫外光を照射した場合における相対出力の時間変化を示す。図5は、半導体に赤外光と紫外光とをそれぞれ照射した場合に得られる測定波の反射波の相対出力差(差測定波)の時間変化を示す図である。図5の横軸は、経過時間を示し、その縦軸は、相対出力差(差測定波)の強度(レベル)を示す。   FIG. 4 is a diagram showing a temporal relative output change in the reflected wave of the measurement wave. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the elapsed time, and the vertical axis indicates the relative output intensity (level) on a logarithmic scale. In FIG. 4, the solid line indicates the time change of the relative output when the semiconductor is irradiated with infrared light, and the broken line indicates the time change of the relative output when the semiconductor is irradiated with ultraviolet light. FIG. 5 is a diagram showing the time change of the relative output difference (difference measurement wave) of the reflected wave of the measurement wave obtained when the semiconductor is irradiated with infrared light and ultraviolet light, respectively. The horizontal axis in FIG. 5 indicates the elapsed time, and the vertical axis indicates the intensity (level) of the relative output difference (difference measurement wave).

一般に、測定波の反射波の強度(相対出力)は、図4に示すように、光の照射消灯の略直後に最大となり、その後、時間の経過とともに減少し、やがて、キャリアが熱平衡状態となって略一定となる。そして、前記反射波強度の減少過程において、減少率(減少速度、単位時間あたりの減少量)は、初期では比較的大きく、時間の経過とともに小さくなる。また、第1光の赤外線レーザ光(IR、図4中実線)による前記反射波の時間的な強度変化は、第2光の紫外線レーザ光(UV、図4中破線)による前記反射波の時間的な強度変化よりも小さい。そして、図5に示すように、各時刻における、第1光の赤外線レーザ光(IR)による前記反射波の強度と第2光の紫外線レーザ光(UV)による前記反射波の強度との差(差測定波の強度)δは、時間の経過とともに減少し、やがて略一定となっている。なお、図4、図5は、光の照射消灯の略直後における最大値で規格化されている。   In general, as shown in FIG. 4, the intensity (relative output) of the reflected wave of the measurement wave is maximized almost immediately after light irradiation and extinguishing, and then decreases with the passage of time, and the carrier eventually reaches a thermal equilibrium state. It becomes almost constant. In the process of decreasing the reflected wave intensity, the reduction rate (reduction rate, reduction amount per unit time) is relatively large in the initial stage and decreases with the passage of time. Further, the temporal intensity change of the reflected wave due to the first infrared laser beam (IR, solid line in FIG. 4) is the time of the reflected wave due to the second ultraviolet laser beam (UV, broken line in FIG. 4). Smaller than the typical intensity change. Then, as shown in FIG. 5, the difference between the intensity of the reflected wave by the first infrared laser beam (IR) and the intensity of the reflected wave by the second ultraviolet laser beam (UV) at each time ( The intensity of the difference measurement wave (δ) decreases with the passage of time and eventually becomes substantially constant. 4 and 5 are normalized by the maximum value almost immediately after the light irradiation and extinction.

この差(差測定波の強度)δは、表面再結合速度Sに依存し、この差(差測定波の強度)δが大きいほど、表面再結合速度Sは、大きく、この差(差測定波の強度)δから表面再結合速度Sを求めることができる。より具体的には、一般に、この差(差測定波の強度)δと表面再結合速度Sを拡散速度Dで除算したS/Dとの関係(δ−S/Dテーブル)が予め求められ、δ値が上述のように略一定となった値が求められ、この略一定となったδ値に対応するS/Dが前記δ−S/Dテーブルから参照されてS/Dが求められ、これに予め求められた拡散係数D、例えばD=30cm/sを乗算することで、表面再結合速度Sが求められ、そして、キャリア寿命が求められる。 The difference (intensity of the difference measurement wave) δ depends on the surface recombination velocity S. The larger the difference (intensity of the difference measurement wave) δ, the larger the surface recombination velocity S, and the difference (difference measurement wave). The surface recombination velocity S can be determined from the intensity of δ. More specifically, generally, a relationship (δ-S / D table) between the difference (intensity of the difference measurement wave) δ and S / D obtained by dividing the surface recombination velocity S by the diffusion velocity D is obtained in advance. The value at which the δ value is substantially constant as described above is obtained, and the S / D corresponding to the substantially constant δ value is referred to from the δ-S / D table to obtain the S / D. By multiplying this by a previously obtained diffusion coefficient D, for example, D = 30 cm 2 / s, the surface recombination velocity S is obtained, and the carrier lifetime is obtained.

従来では、検出器は、測定波の第1反射波を検出し、続いて、測定波の第2反射波を検出し、これら各検出結果の差から、前記δ値が求められていた。そのため、測定波の第1および第2反射波のそれぞれは、前記検出器のダイナミックレンジ全体で測定されることとなる。すなわち、測定波の第1反射波におけるその0のレベルからその最大値のレベルまでの範囲が前記検出器のダイナミックレンジ全体で測定されることになる。この結果、図4に示すように、測定波の第1および第2反射波のそれぞれが前記検出器のダイナミックレンジ全体における範囲R2で測定された場合に、これら各検出結果の差は、前記範囲R2よりも小さい(狭い)範囲R3(R3<R2)となってしまい、前記検出器のダイナミックレンジ全体を有効に用いることができなかった。例えば、前記範囲R2が10ビット(=1024)である場合に、前記範囲R3は、その中の数ビット、例えば3ビット(=8)であった。この前記範囲R3は、前記第1反射波の強度と前記第2反射波の強度との差が小さければ小さいほど、小さくなってしまい、前記検出器のダイナミックレンジ全体を有効に用いることができない。   Conventionally, the detector detects the first reflected wave of the measurement wave, subsequently detects the second reflected wave of the measurement wave, and the δ value is obtained from the difference between these detection results. Therefore, each of the first and second reflected waves of the measurement wave is measured over the entire dynamic range of the detector. That is, the range from the zero level to the maximum level of the first reflected wave of the measurement wave is measured over the entire dynamic range of the detector. As a result, as shown in FIG. 4, when each of the first and second reflected waves of the measurement wave is measured in the range R2 in the entire dynamic range of the detector, the difference between these detection results is the range. The range R3 (R3 <R2) is smaller (narrower) than R2, and the entire dynamic range of the detector cannot be used effectively. For example, when the range R2 is 10 bits (= 1024), the range R3 is several bits, for example, 3 bits (= 8). The range R3 becomes smaller as the difference between the intensity of the first reflected wave and the intensity of the second reflected wave is smaller, and the entire dynamic range of the detector cannot be used effectively.

一方、本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、前記第1反射波と前記第2反射波との差である差測定波がマイクロ波のままで生成され、このマイクロ波の差測定波が前記検出器で検出される。すなわち、前記差測定波におけるその0のレベルからその最大値のレベルまでの範囲が前記検出器のダイナミックレンジ全体で測定されることになる。したがって、図5に示すように、この差測定波が前記検出器のダイナミックレンジ全体を用いて検出することができ、前記検出器のダイナミックレンジ全体における範囲R2と同等の範囲R1で検出することができる。すなわち、上記例と較べれば、この差測定波は、前記範囲R2と同等の10ビット(=1024)で検出されることになる。   On the other hand, in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the present embodiment, a difference measurement wave that is a difference between the first reflected wave and the second reflected wave is generated as a microwave, and the difference measurement wave of the microwave is generated. It is detected by the detector. That is, the range from the zero level to the maximum level of the difference measurement wave is measured over the entire dynamic range of the detector. Accordingly, as shown in FIG. 5, this difference measurement wave can be detected using the entire dynamic range of the detector, and can be detected in a range R1 equivalent to the range R2 in the entire dynamic range of the detector. it can. That is, as compared with the above example, this difference measurement wave is detected with 10 bits (= 1024) equivalent to the range R2.

このように本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、被測定試料SWにおける第1領域で反射された測定波の第1反射波または前記第1領域を透過した測定波の第1透過波と被測定試料SWにおける第2領域で反射された測定波の第2反射波または前記第2領域を透過した測定波の第2透過波との差である差測定波が、分岐合成部27によって前記第1反射波または前記第1透過波のままで用いられるとともに前記第2反射波または前記第2透過波のままで用いられることによって生成され、この差測定波が検出部3で検出され、この検出結果に基づいてキャリア寿命が求められる。このため、前記第1反射波または前記第1透過波を所定の検出器で測定することによって得られた第1測定結果と、前記第2反射波または前記第2透過波を前記検出器で測定することによって得られた第2測定結果と、の差を求めることによって演算された各測定結果間の差における有効桁数よりも、前記差測定波自体を直接前記検出器で測定することによって得られた、前記各測定結果間の差に相当する検出結果の有効桁数の方が、上述したように、前記検出器におけるダイナミックレンジの全体を用いて前記差測定波を直接的に検出することになるので、より多くなる。したがって、このような本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaは、キャリア寿命をより精度よく測定することができる。   As described above, in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of this embodiment, the first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region in the sample SW to be measured or the first transmitted wave of the measurement wave that has passed through the first region and A difference measurement wave, which is a difference between the second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region in the sample SW to be measured or the second transmitted wave of the measurement wave transmitted through the second region, is generated by the branching and combining unit 27. The first reflected wave or the first transmitted wave is used as it is and the second reflected wave or the second transmitted wave is used as it is, and this difference measurement wave is detected by the detection unit 3. The carrier lifetime is determined based on the detection result. Therefore, the first measurement result obtained by measuring the first reflected wave or the first transmitted wave with a predetermined detector, and the second reflected wave or the second transmitted wave measured with the detector. It is obtained by directly measuring the difference measurement wave itself with the detector rather than the effective number of digits in the difference between the respective measurement results calculated by obtaining the difference between the second measurement result obtained by The detected number of significant digits of the detection result corresponding to the difference between the measurement results is directly detected by using the entire dynamic range in the detector as described above. So become more. Therefore, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of this embodiment can measure the carrier lifetime more accurately.

一般に、半導体に光を照射した場合にこの光(入射光)は、前記半導体内へ浸透するが、その浸透長は、入射光の波長に依存する。本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、第1および第2光は、赤外線領域の波長を持つ赤外光、可視光領域の波長を持つ可視光および紫外線領域の波長を持つ紫外光の中から選択される2つの光である。このため、これら各光の波長差が大きいので、それらの浸透長差も大きくなり、その結果、測定波の前記第1および第2反射波に含まれる、表面再結合による影響の割合を大きく異ならせることが可能となる。あるいは、測定波の前記第1および第2透過波に含まれる、表面再結合による影響の割合を大きく異ならせることが可能となる。したがって、このような本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaは、キャリア寿命を従来に較べてより精度よく測定することができる。   In general, when light is incident on a semiconductor, this light (incident light) penetrates into the semiconductor, and the penetration length depends on the wavelength of the incident light. In the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of this embodiment, the first and second lights are infrared light having a wavelength in the infrared region, visible light having a wavelength in the visible light region, and ultraviolet light having a wavelength in the ultraviolet region. Are two lights selected from For this reason, since the wavelength difference between these lights is large, the penetration length difference also becomes large. As a result, the ratio of the influence of the surface recombination included in the first and second reflected waves of the measurement wave is greatly different. It becomes possible to make it. Alternatively, it is possible to greatly vary the ratio of the influence of surface recombination included in the first and second transmitted waves of the measurement wave. Therefore, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa according to the present embodiment can measure the carrier lifetime more accurately than the conventional one.

また、本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、第1および第2光を、前記第1および第2領域のそれぞれに照射した場合に生じる初期の第1および第2過剰キャリア量を互いに等しくするように、前記第1および第2光の各光強度が、第1および第2光強度調整器11A、11Bによってそれぞれ調整される。このため、前記第1および第2過剰キャリア量がその初期において互いに略等しくなるので、例えば、表面再結合速度Sが零である場合における検出器31の出力信号レベルを零とすることができ、より精度よくキャリア寿命を測定することができる。また、このような場合では、R<<△1、△2として、第1反射波の強度R1がR1=R+△1と表され、第2反射波の強度R2がR2=R+△2と表され、初期では、R1とR2とが略一致(R1〜R2)するから、δ=ln(R1/R2)=ln((R+△1)/(R+△2))〜ln(R−△)、△=△1−△2となり、差測定波の検出結果から直接的にδを算出することができる。なお、本段落における“〜”は、両者が数学的に近似していることを意味する。   Further, in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the present embodiment, the initial first and second excess carrier amounts generated when the first and second lights are respectively irradiated on the first and second regions are equal to each other. Thus, the light intensities of the first and second lights are adjusted by the first and second light intensity adjusters 11A and 11B, respectively. For this reason, since the first and second excess carrier amounts are substantially equal to each other in the initial stage, for example, the output signal level of the detector 31 when the surface recombination velocity S is zero can be zero. The carrier life can be measured with higher accuracy. Further, in such a case, as R << Δ1, Δ2, the intensity R1 of the first reflected wave is expressed as R1 = R + Δ1, and the intensity R2 of the second reflected wave is expressed as R2 = R + Δ2. In the initial stage, R1 and R2 substantially coincide (R1 to R2), so δ = ln (R1 / R2) = ln ((R + Δ1) / (R + Δ2)) to ln (R−Δ) Δ = Δ1−Δ2, and δ can be calculated directly from the detection result of the difference measurement wave. Note that “˜” in this paragraph means that both are mathematically approximated.

次に、別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment will be described.

(第2実施形態)
第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaでは、上述したように、前記求められたS/Dに拡散係数Dの既知な値、例えばD=30cm/sを用いることによって、表面再結合速度Sが求められ、そして、キャリア寿命が求められている。しかしながら、必ずしも拡散係数Dが既知ではない場合もある。特に、拡散係数Dは、電子および正孔のキャリア濃度をそれぞれnおよびpとし、電子および正孔の拡散係数をそれぞれDnおよびDpとする場合に、実際には、D=(n+p)/(n/Dp+p/Dn)で与えられ、キャリア濃度や伝導型に依存している。そこで、第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbは、次のように構成され、拡散係数Dをも測定し、キャリア寿命をより高精度に求めるものである。
(Second Embodiment)
In the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the first embodiment, as described above, the surface recombination velocity is obtained by using a known value of the diffusion coefficient D, for example, D = 30 cm 2 / s, for the obtained S / D. S is required, and carrier life is required. However, the diffusion coefficient D may not always be known. In particular, the diffusion coefficient D is actually D = (n + p) / (n when the electron and hole carrier concentrations are n and p, respectively, and the electron and hole diffusion coefficients are Dn and Dp, respectively. / Dp + p / Dn) and depends on the carrier concentration and the conductivity type. Therefore, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb of the second embodiment is configured as follows, and also measures the diffusion coefficient D to obtain the carrier lifetime with higher accuracy.

まず、本実施形態にかかるキャリア寿命測定装置Xbにおける測定原理について説明する。マイクロ波光導電減衰法では、測定波の反射波における強度(相対出力)は、光照射の終了により過剰キャリアの減少により、上述した図4に示すように、時間経過に従って順次に減少する。そして、そのプロファイルは、被測定試料の半導体に照射される光の波長に依存し、さらに、表面再結合速度Sに依存するものである。マイクロ波光導電減衰法による測定で実際に観測されるキャリア寿命をτ1とし、バルクのキャリア寿命をτbとし、拡散係数をDとする場合に、式1が成り立つ。
1/τ1=1/τb+α×D ・・・(1)
ここで、αは、αを定義付ける特性方程式2の最低次の解として与えられる。なお、dは、光が照射される領域における半導体の厚みである。
(α×D/S)=cot(α×d/2) ・・・(2)
First, the measurement principle in the carrier lifetime measuring apparatus Xb according to the present embodiment will be described. In the microwave photoconductive decay method, the intensity (relative output) of the reflected wave of the measurement wave decreases sequentially with the passage of time as shown in FIG. The profile depends on the wavelength of light applied to the semiconductor of the sample to be measured, and further depends on the surface recombination velocity S. Equation 1 holds when the carrier lifetime actually observed in the measurement by the microwave photoconductive decay method is τ1, the bulk carrier lifetime is τb, and the diffusion coefficient is D.
1 / τ1 = 1 / τb + α 2 × D (1)
Here, α is given as the lowest order solution of the characteristic equation 2 that defines α. Note that d is the thickness of the semiconductor in the region irradiated with light.
(Α × D / S) = cot (α × d / 2) (2)

そこで、表面再結合速度状態が異なる場合には、第1表面再結合速度状態において、測定で実際に観測されるキャリア寿命をτ11とし、この場合におけるαをα1とし、この第1表面再結合速度状態と異なる第2表面再結合速度状態において、測定で実際に観測されるキャリア寿命をτ12とし、この場合におけるαをα2とする場合に、式1a、式1bが成り立つ。
1/τ11=1/τb+α1×D ・・・(1a)
1/τ12=1/τb+α2×D ・・・(1b)
Therefore, when the surface recombination rate states are different, the carrier lifetime actually observed in the measurement in the first surface recombination rate state is τ11, and α in this case is α1, and the first surface recombination rate is In the second surface recombination velocity state different from the state, when the carrier lifetime actually observed in the measurement is τ12 and α in this case is α2, Equations 1a and 1b hold.
1 / τ11 = 1 / τb + α1 2 × D (1a)
1 / τ12 = 1 / τb + α2 2 × D (1b)

したがって、この2個の式1a、式1bから拡散係数Dを消去することによって、式3が得られ、拡散係数Dに依存することなく、バルクのキャリア寿命τbが求められる。
τb=(α1−α2)/(α1/τ12−α2/τ11) ・・・(3)
Therefore, by erasing the diffusion coefficient D from the two expressions 1a and 1b, expression 3 is obtained, and the bulk carrier lifetime τb is obtained without depending on the diffusion coefficient D.
τb = (α1 2 −α2 2 ) / (α1 2 / τ12−α2 2 / τ11) (3)

このような測定原理によって、本実施形態にかかるキャリア寿命測定装置Xbは、τ11、τ12、α1およびα2を求めることでバルクのキャリア寿命τbを求めることができる。   Based on such a measurement principle, the carrier lifetime measuring apparatus Xb according to the present embodiment can determine the bulk carrier lifetime τb by calculating τ11, τ12, α1, and α2.

ここで、前記τ11、τ12は、測定で実際に観測される値であり、一方、これらα1およびα2は、式2によって与えられる値である。式2によれば、半導体の厚みdは、測定可能であるから、D/Sを求めることによって、α1およびα2が求められる。ところで、このD/Sの逆数であるS/Dは、各光における測定波の反射波の時間的な相対変化の差δと相関関係にある値であり、この時間的な相対変化の差δに基づいてS/Dを求めることが可能である。なお、その詳細は、式4等を用いて後述するように、2波長の励起測定により、S/Dが評価される。そして、この時間的な相対変化の差δは、表面再結合速度に依存するが、時間経過に従って略一定値となる。したがって、この時間的な相対変化の差δを求めることによって、これらα1およびα2も求めることが可能である。   Here, τ11 and τ12 are values actually observed in the measurement, while α1 and α2 are values given by Equation 2. According to Equation 2, since the semiconductor thickness d can be measured, α1 and α2 are obtained by obtaining D / S. By the way, S / D, which is the reciprocal of this D / S, is a value correlated with the difference δ in time relative change of the reflected wave of the measurement wave in each light, and this difference δ in time relative change. S / D can be obtained based on the above. In addition, S / D is evaluated by the excitation measurement of 2 wavelengths so that the detail may mention later using Formula 4 etc. The difference δ of the relative change over time depends on the surface recombination velocity, but becomes a substantially constant value as time elapses. Therefore, α1 and α2 can also be obtained by obtaining the difference δ of the temporal relative change.

また、半導体の評価において、バルクのキャリア寿命τb以外に、表面でのキャリア寿命を示す表面再結合速度Sの評価も重要である。この表面再結合速度Sは、上述したようにS/Dに拡散係数Dをかけることで求めることができる。   In addition, in the evaluation of semiconductors, in addition to the bulk carrier lifetime τb, it is also important to evaluate the surface recombination velocity S indicating the carrier lifetime on the surface. The surface recombination velocity S can be obtained by multiplying S / D by the diffusion coefficient D as described above.

次に、より具体的に、この第2実施形態にかかるキャリア寿命測定装置Xbについて説明する。図6は、第2実施形態における半導体キャリア寿命測定装置の構成を示す図である。図6(A)は、全体構成を示し、図6(B)は、導波管アンテナの先端部を示す部分拡大斜視図である。図7は、第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置における演算制御部の構成を示す図である。   Next, the carrier lifetime measuring device Xb according to the second embodiment will be described more specifically. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus in the second embodiment. 6A shows the overall configuration, and FIG. 6B is a partially enlarged perspective view showing the distal end portion of the waveguide antenna. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an arithmetic control unit in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to the second embodiment.

この第2実施形態における半導体キャリア寿命測定装置Xbは、例えば、図6(A)に示すように、光照射部1(1A、1B)と、測定波入出力部2と、検出部3と、演算制御部4bと、放電部6とを備えて構成され、さらに、測定箇所を移動するべく、図6に不図示の移動部5を備えている。これら第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbにおける光照射部1(1A、1B)、測定波入出力部2、検出部3および移動部5は、第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaにおける光照射部1(1A、1B)、測定波入出力部2、検出部3および移動部5と同様であるので、その説明を省略する。なお、移動部5は、第2実施形態のキャリア寿命測定装置Xbでは、後述するように、被測定試料SWの表面だけでなく裏面にもコロナワイヤ62を配置するので、ステージ5は、被測定試料SWの縁端部で被測定試料SWを支持する構造であり、例えば、水平断面円形や矩形等の中空の筒状体を備えて構成される。   The semiconductor carrier lifetime measuring device Xb in the second embodiment includes, for example, a light irradiation unit 1 (1A, 1B), a measurement wave input / output unit 2, a detection unit 3, as shown in FIG. A calculation control unit 4b and a discharge unit 6 are provided, and a moving unit 5 (not shown in FIG. 6) is further provided to move the measurement location. The light irradiation unit 1 (1A, 1B), the measurement wave input / output unit 2, the detection unit 3 and the moving unit 5 in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb of the second embodiment are the same as those of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xa of the first embodiment. The light irradiation unit 1 (1A, 1B), the measurement wave input / output unit 2, the detection unit 3 and the moving unit 5 in FIG. In the carrier life measuring apparatus Xb of the second embodiment, the moving unit 5 arranges the corona wires 62 not only on the front surface but also on the back surface of the sample SW to be measured, as will be described later. The structure is such that the sample SW to be measured is supported by the edge portion of the sample SW, and includes, for example, a hollow cylindrical body such as a horizontal section circle or rectangle.

放電部6は、演算制御部4bの制御に従って被測定試料SWの表面再結合速度を第1表面再結合速度状態から該第1表面再結合速度状態と異なる第2表面再結合速度状態へ変化させるための装置であって、被測定試料SWの表面を少なくとも2以上の異なる表面再結合速度状態にするための装置であり、表面再結合速度変更部の一例に相当する。放電部6は、本実施形態では、例えば、コロナ放電を発生させ、測定波入出力部2によって測定波が照射される被測定試料SWの第1および第2領域にこのコロナ放電を付与するコロナ放電発生装置であり、コロナ放電付与部の一例に相当する。放電部6は、本実施形態では、第1および第2領域の2つの領域にコロナ放電を付与するために、被測定試料SWの第1領域にコロナ放電を付与する第1コロナ放電部6Aと、被測定試料SWの第2領域にコロナ放電を付与する第2コロナ放電部6Bとを備えている。第1コロナ放電部6Aは、例えば、図6(A)および(B)に示すように、第3導波管アンテナ24aの開口部24bの付近に、高電圧を印加することによってコロナ放電する第1電極である第11コロナワイヤ61Aと、測定波が照射される被測定試料SWの第1領域に対向する被測定試料SWの裏面(裏面領域)の付近に、高電圧を印加することによってコロナ放電する第2電極である第12コロナワイヤ62Aと、前記高電圧を第11および第12コロナワイヤ61A、62Aのそれぞれに供給するべく、前記高電圧を発生する電源部63と、第12コロナワイヤ62Aを前記裏面領域の付近に取り付ける取り付け部材64Aとを備えて構成される。同様に、第2コロナ放電部6Bは、図6(A)に示すように、第4導波管アンテナ25aの開口部25bの付近に、高電圧を印加することによってコロナ放電する第1電極である第21コロナワイヤ61Bと、測定波が照射される被測定試料SWの第2領域に対向する被測定試料SWの裏面(裏面領域)の付近に、高電圧を印加することによってコロナ放電する第2電極である第22コロナワイヤ62Bと、前記高電圧を第21および第22コロナワイヤ61B、62Bのそれぞれに供給するべく、前記高電圧を発生する電源部63と、第22コロナワイヤ62Bを前記裏面領域の付近に取り付ける取り付け部材64Bとを備えて構成される。   The discharge unit 6 changes the surface recombination velocity of the sample SW to be measured from the first surface recombination velocity state to a second surface recombination velocity state different from the first surface recombination velocity state according to the control of the arithmetic control unit 4b. Is a device for bringing the surface of the sample SW to be measured into at least two different surface recombination velocity states, and corresponds to an example of a surface recombination velocity changing unit. In the present embodiment, for example, the discharge unit 6 generates a corona discharge, and applies the corona discharge to the first and second regions of the sample SW to be measured that are irradiated with the measurement wave by the measurement wave input / output unit 2. It is a discharge generator and corresponds to an example of a corona discharge application unit. In this embodiment, the discharge unit 6 includes a first corona discharge unit 6A that applies corona discharge to the first region of the sample SW to be measured in order to apply corona discharge to the two regions of the first and second regions. And a second corona discharge section 6B for applying corona discharge to the second region of the sample SW to be measured. For example, as shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), the first corona discharge section 6A is a first corona discharge that applies a high voltage to the vicinity of the opening 24b of the third waveguide antenna 24a. By applying a high voltage in the vicinity of the eleventh corona wire 61A that is one electrode and the back surface (back surface region) of the sample SW to be measured facing the first region of the sample SW to be measured, the corona is applied. A twelfth corona wire 62A as a second electrode to be discharged, a power supply unit 63 for generating the high voltage to supply the high voltage to each of the eleventh and twelfth corona wires 61A, 62A, and a twelfth corona wire An attachment member 64A for attaching 62A in the vicinity of the rear surface region is provided. Similarly, as shown in FIG. 6A, the second corona discharge part 6B is a first electrode that corona discharges by applying a high voltage in the vicinity of the opening 25b of the fourth waveguide antenna 25a. A corona discharge is caused by applying a high voltage in the vicinity of a certain 21st corona wire 61B and the back surface (back surface region) of the sample SW to be measured facing the second region of the sample SW to be measured. In order to supply the twenty-second corona wire 62B, which is two electrodes, and the high voltage to each of the twenty-first and twenty-second corona wires 61B, 62B, the power supply unit 63 that generates the high voltage and the twenty-second corona wire 62B And an attachment member 64B attached in the vicinity of the back surface region.

これら第11、第12、第21および第22コロナワイヤ61A、62A;61B、62Bは、例えば、線径0.1mmのタングステンワイヤ等である。図6(B)において、導波管アンテナ24aは、例えば角型管であり、その開口部24bの対向する2つの面それぞれの一部が切り欠かれ、この切り欠かれた部分それぞれに所定の絶縁体61Aaが設けられている。そして、第11コロナワイヤ61Aは、これら対向する2つの前記絶縁体61Aaに渡らせて前記開口部24bの中央を横断するように取り付けられている(図6(B)には、絶縁体61Aaの一方のみが図示されている)。また、第11コロナワイヤ61は、接続線61Abによって電源部63に接続されており、これによって第11コロナワイヤ61と導波管アンテナ24aとが絶縁される。第12コロナワイヤ62Aも同様に絶縁されて取り付け部材64に取り付けられている。そして、第21コロナワイヤ61Bおよび第22コロナワイヤ62Bも同様である。また、第11コロナワイヤ61Aと第12コロナワイヤ62Aとの間であって第21コロナワイヤ61Bと第22コロナワイヤ62Bとの間に被測定試料SWが配置されるように、被測定試料SWを支持する図略の前記ステージ5が設けられている。このように構成することによって、被測定試料SWに近接するように設けられた第11および第12コロナワイヤ61A、62Aの電極に、ならびに、被測定試料SWに近接するように設けられた第21および第22コロナワイヤ61B、62Bの電極に電源部63によって所定の電圧を印加することで発生したコロナ放電が被測定試料SWに付与される。   These eleventh, twelfth, twenty-first and twenty-second corona wires 61A, 62A; 61B, 62B are, for example, tungsten wires having a wire diameter of 0.1 mm. In FIG. 6 (B), the waveguide antenna 24a is, for example, a rectangular tube, a part of each of the two opposing surfaces of the opening 24b is cut out, and a predetermined part is provided in each of the cut out parts. An insulator 61Aa is provided. The eleventh corona wire 61A is attached so as to cross the center of the opening 24b across the two opposing insulators 61Aa (FIG. 6B shows the insulator 61Aa. Only one is shown). The eleventh corona wire 61 is connected to the power supply unit 63 by a connection line 61Ab, whereby the eleventh corona wire 61 and the waveguide antenna 24a are insulated. The twelfth corona wire 62A is similarly insulated and attached to the attachment member 64. The same applies to the 21st corona wire 61B and the 22nd corona wire 62B. Further, the sample SW to be measured is arranged such that the sample SW to be measured is disposed between the eleventh corona wire 61A and the twelfth corona wire 62A and between the twenty-first corona wire 61B and the twenty-second corona wire 62B. The stage 5 (not shown) to be supported is provided. With this configuration, the eleventh and twelfth corona wires 61A and 62A provided so as to be close to the sample SW to be measured and the 21st provided so as to be close to the sample SW to be measured. The corona discharge generated by applying a predetermined voltage to the electrodes of the 22nd corona wires 61B and 62B by the power source 63 is applied to the sample SW to be measured.

演算制御部4bは、演算制御部4と同様に、半導体キャリア寿命測定装置Xbの全体制御を司る装置であり、例えば、マクロプロセッサやメモリ等を備えるマイクロコンピュータを備えて構成される。そして、演算制御部4bは、図7に示すように、検出部3で検出した、被測定試料SWで相互作用を受けた各測定波の差である差測定波の強度に基づいてキャリア寿命を演算する演算部41を備えている。この演算部41には、例えば、検出部3で検出した前記差測定波の強度に基づいてキャリア寿命を演算するキャリア寿命演算プログラムを実行することにより、機能的に、第1状態演算部411と、第2状態演算部412と、寿命演算部413と、拡散係数記憶部414と、δ−S/Dテーブル記憶部415とを備えている。   Similar to the calculation control unit 4, the calculation control unit 4b is a device that performs overall control of the semiconductor carrier lifetime measuring device Xb, and includes, for example, a microcomputer including a macro processor and a memory. Then, as shown in FIG. 7, the arithmetic control unit 4 b calculates the carrier lifetime based on the intensity of the difference measurement wave detected by the detection unit 3, which is the difference between the measurement waves interacted with the sample SW to be measured. A calculation unit 41 for calculating is provided. For example, by executing a carrier life calculation program that calculates the carrier life based on the intensity of the difference measurement wave detected by the detection unit 3, the calculation unit 41 functionally includes the first state calculation unit 411 and The second state calculation unit 412, the life calculation unit 413, the diffusion coefficient storage unit 414, and the δ-S / D table storage unit 415 are provided.

第1状態演算部411は、被測定試料SWが第1表面再結合速度状態である場合において、光照射部1によって第1および第2光が被測定試料SWの第1および第2領域にそれぞれ照射されるとともに測定波入出力部2によって測定波が被測定試料SWの第1および第2領域にそれぞれ照射されて検出部3で検出された第1差測定波に基づいて第1表面再結合速度状態でのS/Dを求め、そして、この求めた第1表面再結合速度状態でのS/Dに基づいて拡散係数Dを求めるものである。この求めた拡散係数Dは、次に同種の被測定試料SWを測定する場合に用いるために、拡散係数記憶部414に記憶される。   When the sample SW to be measured is in the first surface recombination velocity state, the first state calculation unit 411 causes the light irradiation unit 1 to send the first and second lights to the first and second regions of the sample SW to be measured, respectively. The first surface recombination is performed on the basis of the first difference measurement wave that is irradiated and irradiated with the measurement wave to the first and second regions of the sample SW to be measured by the measurement wave input / output unit 2 and detected by the detection unit 3. The S / D in the velocity state is obtained, and the diffusion coefficient D is obtained based on the obtained S / D in the first surface recombination velocity state. The obtained diffusion coefficient D is stored in the diffusion coefficient storage unit 414 to be used when measuring the same type of sample SW to be measured next.

第2状態演算部412は、被測定試料SWが第1表面再結合速度状態とは異なる第2表面再結合速度状態である場合において、光照射部1によって第1および第2光が被測定試料SWの第1および第2領域にそれぞれ照射されるとともに測定波入出力部2によって測定波が被測定試料SWの第1および第2領域に照射されて検出部3で検出された第2差測定波に基づいて第2表面再結合速度状態でのS/Dを求め、そして、この求めた第2表面再結合速度状態でのS/Dおよび第1状態演算部411で求めた拡散係数Dに基づいて、表面再結合速度Sを求めるものである。   When the sample SW to be measured is in a second surface recombination velocity state different from the first surface recombination velocity state, the second state calculation unit 412 converts the first and second lights to be measured by the light irradiation unit 1. Second difference measurement in which the first and second regions of SW are respectively irradiated and the measurement wave is irradiated by the measurement wave input / output unit 2 to the first and second regions of the sample SW to be measured and detected by the detection unit 3 Based on the wave, the S / D in the second surface recombination velocity state is obtained, and the S / D in the obtained second surface recombination velocity state and the diffusion coefficient D obtained by the first state calculation unit 411 are calculated. Based on this, the surface recombination velocity S is obtained.

寿命演算部413は、第2状態演算部412で求めた表面再結合速度Sに基づいてバルクのキャリア寿命τbを求めるものである。   The lifetime calculator 413 calculates the bulk carrier lifetime τb based on the surface recombination velocity S calculated by the second state calculator 412.

拡散係数記憶部414は、第1状態演算部412で求めた拡散係数Dを記憶するものである。   The diffusion coefficient storage unit 414 stores the diffusion coefficient D obtained by the first state calculation unit 412.

δ−S/Dテーブル記憶部415は、δ−S/Dテーブルを記憶するものである。δ−S/Dテーブルは、δ値とS/D値との対応関係を示すいわゆるルックアップテーブルであり、例えばシミュレーション等によって予め求められて作成される。前記時間的な相対変化の差δは、式4で示すように、第2光(短波長光)の照射による反射波の強度に対する第1光(長波長光)の照射による反射波の強度の自然対数値である。
δ=ln((第1光(長波長光)反射測定波強度)/(第2光(短波長光)反射測定波強度)) ・・・(4)
The δ-S / D table storage unit 415 stores a δ-S / D table. The δ-S / D table is a so-called look-up table showing a correspondence relationship between δ values and S / D values, and is obtained in advance by simulation or the like, for example. As shown in Equation 4, the difference δ in time relative change is the intensity of the reflected wave due to the irradiation of the first light (long wavelength light) with respect to the intensity of the reflected wave due to the irradiation of the second light (short wavelength light). Natural logarithm.
δ = ln ((first light (long wavelength light) reflected measurement wave intensity) / (second light (short wavelength light) reflected measurement wave intensity)) (4)

このような構成の半導体キャリア寿命測定装置Xbは、例えば、次のように動作することによって半導体のバルクのキャリア寿命τbを測定する。図8は、第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。図9は、拡散係数を求める場合における第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置の動作を示すフローチャートである。図10は、S/D=4000の場合における拡散係数とバルクのキャリア寿命との関係を示す図である。図10の横軸は、拡散係数を示し、その縦軸は、バルクのライフタイムを示す。   The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb having such a configuration measures the semiconductor bulk carrier lifetime τb by operating as follows, for example. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to the second embodiment. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to the second embodiment when obtaining the diffusion coefficient. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the diffusion coefficient and the bulk carrier lifetime when S / D = 4000. The horizontal axis in FIG. 10 represents the diffusion coefficient, and the vertical axis represents the bulk lifetime.

図8において、まず、測定したい半導体ウェハが、事前に前記洗浄処理され、自然酸化膜が付与された状態とされる(S11)。この自然酸化膜が付与された状態が第1表面再結合速度状態とされる。そして、この洗浄処理後の半導体ウェハが被測定試料SWとして前記移動部5のステージ50(図6に不図示)に配置され、第11コロナワイヤ61Aと第12コロナワイヤ62Aとの間に挟まれるとともに、第21コロナワイヤ61Bと第22コロナワイヤ62Bとの間に挟まれる所定の配置位置にセットされる。   In FIG. 8, first, a semiconductor wafer to be measured is subjected to the cleaning process in advance, and a natural oxide film is applied (S11). The state to which the natural oxide film is applied is the first surface recombination velocity state. Then, the cleaned semiconductor wafer is placed on the stage 50 (not shown in FIG. 6) of the moving unit 5 as the sample SW to be measured, and is sandwiched between the eleventh corona wire 61A and the twelfth corona wire 62A. At the same time, it is set at a predetermined arrangement position sandwiched between the 21st corona wire 61B and the 22nd corona wire 62B.

そして、例えば、図略の前記スタートスイッチが操作されると、半導体キャリア寿命測定装置Xbによる被測定試料SWのキャリア寿命の測定が開始され、所定の測定箇所を測定するべく、演算制御部4bの制御に従ってステージ制御部51によってステージ50が駆動制御され、被測定試料SWが所定の位置に移動される。   Then, for example, when the start switch (not shown) is operated, the measurement of the carrier life of the sample SW to be measured by the semiconductor carrier life measuring device Xb is started, and the arithmetic control unit 4b The stage 50 is driven and controlled by the stage controller 51 according to the control, and the sample SW to be measured is moved to a predetermined position.

続いて、被測定試料SWが第1表面再結合速度状態である場合におけるS/Dが求められ、この求めたS/Dに基づいて拡散係数Dが求められる(S12)。   Subsequently, the S / D when the sample SW to be measured is in the first surface recombination velocity state is obtained, and the diffusion coefficient D is obtained based on the obtained S / D (S12).

より具体的には、移動部5によって被測定試料SWが所定の位置に移動されると、図9に示すように、演算制御部4bの制御に従って測定波入出力部2によって測定波が被測定試料SWの第1および第2領域のそれぞれに放射され(S21)、演算制御部4bの制御に従って第1および第2光照射部1A、1Bのそれぞれによって第1および第2光が被測定試料Xの前記第1および第2領域のそれぞれに照射され、前記第1領域で被測定試料SWと相互作用を受けた測定波とその前記第2領域で被測定試料SWと相互作用を受けた測定波との差である差測定波が直接的に生成され、この差測定波が検出部3で検出され(S22)、この検出結果が検出部3から演算制御部4bへ出力される。   More specifically, when the sample SW to be measured is moved to a predetermined position by the moving unit 5, the measurement wave is measured by the measurement wave input / output unit 2 according to the control of the arithmetic control unit 4b as shown in FIG. The first and second light beams are emitted to the first and second regions of the sample SW (S21), and the first and second light beams are measured by the first and second light irradiation units 1A and 1B, respectively, according to the control of the calculation control unit 4b. The measurement wave irradiated to each of the first and second regions and interacted with the sample SW to be measured in the first region and the measurement wave interacted with the sample SW to be measured in the second region A difference measurement wave, which is a difference between the two, is directly generated, and the difference measurement wave is detected by the detection unit 3 (S22), and the detection result is output from the detection unit 3 to the calculation control unit 4b.

そして、演算部41の第1状態演算部411は、検出部3の出力に基づいてδ値を求め、このδ値が上述のように略一定となった値を求め、そして、δ−S/Dテーブル記憶部415のδ−S/Dテーブルを参照することによって、このδ値が略一定となった値に対応するS/Dを求める(S23)。続いて、演算部41の第1状態演算部411は、この求めたS/Dを式2に用いることによって、第1表面再結合状態におけるα1を求める(S24)。続いて、演算部41の第1状態演算部411は、式1を変形した式5で被測定試料SWにおける拡散係数Dに対するバルクのキャリア寿命τbを評価することによって、拡散係数Dを求め、この求めた拡散係数Dを拡散係数記憶部414に記憶する(S25)。この処理において、式5のαは、α1である。
τb=1/((1/τ1)−α×D) ・・・(5)
Then, the first state calculation unit 411 of the calculation unit 41 obtains a δ value based on the output of the detection unit 3, obtains a value at which this δ value becomes substantially constant as described above, and δ−S / By referring to the δ-S / D table of the D table storage unit 415, the S / D corresponding to the value at which the δ value becomes substantially constant is obtained (S23). Subsequently, the first state calculation unit 411 of the calculation unit 41 obtains α1 in the first surface recombination state by using the obtained S / D in Equation 2 (S24). Subsequently, the first state calculation unit 411 of the calculation unit 41 obtains the diffusion coefficient D by evaluating the bulk carrier lifetime τb with respect to the diffusion coefficient D in the sample SW to be measured by Expression 5 obtained by modifying Expression 1. The obtained diffusion coefficient D is stored in the diffusion coefficient storage unit 414 (S25). In this process, α in Equation 5 is α1.
τb = 1 / ((1 / τ1) −α 2 × D) (5)

ここで、バルクのキャリア寿命τbが例えば100μs、好ましくは1000μs(=1ms)等のように、比較的大きい値である場合には、拡散係数Dは、式5のピーク値に一致した値となる。   Here, when the bulk carrier lifetime τb is a relatively large value such as 100 μs, preferably 1000 μs (= 1 ms), the diffusion coefficient D is a value that matches the peak value of Equation 5. .

例えば、S/D=4000であり、測定結果τ1=4μsである場合には、式5によるバルクのキャリア寿命τbは、拡散係数Dを、ピークを含むような所定の範囲、例えば0から30までの範囲で振って計算すると、図10に示すグラフとなり、式5によるバルクのキャリア寿命τbは、一点でピークを持つ。このピークでの値(図10の例では約15.6)が拡散係数Dとなる。   For example, when S / D = 4000 and the measurement result τ1 = 4 μs, the bulk carrier lifetime τb according to Equation 5 is set to a predetermined range in which the diffusion coefficient D includes a peak, for example, from 0 to 30 When the calculation is performed within the range, the graph shown in FIG. 10 is obtained, and the bulk carrier lifetime τb according to Equation 5 has a peak at one point. The value at this peak (about 15.6 in the example of FIG. 10) is the diffusion coefficient D.

このような各処理によって、被測定試料SWが第1表面再結合速度状態である場合におけるS/Dが求められ、この求めたS/Dに基づいて拡散係数Dが求められる。   With each of these processes, the S / D when the sample SW to be measured is in the first surface recombination velocity state is obtained, and the diffusion coefficient D is obtained based on the obtained S / D.

図8に戻って、続いて、この得られた拡散係数D(図10の例では約15.6)に基づいて被測定試料SWの表面処理が行われる(S13)。この表面処理は、好ましくは、例えば、コロナ放電処理、酸化処理、シリコンナイトライド、アモルファスシリコンおよびアルミナ膜を成膜することによるパッシベーション処理等が挙げられる。本実施形態では、測定に必要な時間だけ一時的に表面処理を行うことができて測定後に元の性状に戻ることができることから、被測定試料SWの表面処理として、コロナ放電処理が採用される。より具体的には、演算制御部4bの制御に従って電源部63は、第11および第12コロナワイヤ61A、62Aに互いに異なる極性の高電圧を印加するとともに、第21および第22コロナワイヤ61B、62Bに互いに異なる極性の高電圧を印加する。これによって第11および第12コロナワイヤ61A、62Aのそれぞれからコロナ放電が第1領域にかかる被測定試料SWの両主面に与えられ、表面処理が為され、そして、第21および第22コロナワイヤ61B、62Bのそれぞれからコロナ放電が第2領域にかかる被測定試料SWの両主面に与えられ、表面処理が為される。   Returning to FIG. 8, the surface treatment of the sample SW to be measured is subsequently performed based on the obtained diffusion coefficient D (about 15.6 in the example of FIG. 10) (S13). This surface treatment preferably includes, for example, corona discharge treatment, oxidation treatment, passivation treatment by forming silicon nitride, amorphous silicon and an alumina film. In the present embodiment, since the surface treatment can be temporarily performed for the time required for the measurement and the original property can be restored after the measurement, the corona discharge treatment is adopted as the surface treatment of the sample SW to be measured. . More specifically, the power supply unit 63 applies high voltages having different polarities to the eleventh and twelfth corona wires 61A and 62A and controls the twenty-first and twenty-second corona wires 61B and 62B according to the control of the arithmetic control unit 4b. Are applied with high voltages having different polarities. Accordingly, corona discharge is applied from both the eleventh and twelfth corona wires 61A and 62A to both main surfaces of the sample SW to be measured on the first region, surface treatment is performed, and the twenty-first and twenty-second corona wires are applied. Corona discharge is applied from both 61B and 62B to both main surfaces of the sample SW to be measured in the second region, and surface treatment is performed.

続いて、被測定試料SWが第2表面再結合速度状態である場合におけるS/Dが求められ、この求めたS/Dに基づいて表面再結合速度Sが求められる(S14)。   Subsequently, the S / D when the sample SW to be measured is in the second surface recombination speed state is obtained, and the surface recombination speed S is obtained based on the obtained S / D (S14).

より具体的には、電源部63によって第11および第12ならびに第21および第22コロナワイヤ61A、62A;61B、62Bに高電圧を印加しながら、図9を用いて上述した処理S21および処理S22の各処理と同様の処理によって、第1および第2光による差測定波が検出部3によって検出され、演算制御部4bの演算部41に取り込まれる。   More specifically, while applying a high voltage to the eleventh, twelfth and twenty-first and twenty-second corona wires 61A, 62A; 61B, 62B by the power source 63, the processing S21 and the processing S22 described above with reference to FIG. By the same processing as each of the above, the difference measurement wave by the first and second lights is detected by the detection unit 3 and taken into the calculation unit 41 of the calculation control unit 4b.

続いて、図9を用いて上述した処理S23と同様の処理によって、演算部41の第2状態演算部412は、検出部3の出力に基づいてδ値を求め、このδ値が略一定となった値を求め、そして、δ−S/Dテーブル記憶部415のδ−S/Dテーブルを参照することによって、このδ値が略一定となった値に対応するS/Dを求める。   Subsequently, by the same process as the process S23 described above with reference to FIG. 9, the second state calculation unit 412 of the calculation unit 41 obtains a δ value based on the output of the detection unit 3, and the δ value is substantially constant. Then, by referring to the δ-S / D table in the δ-S / D table storage unit 415, the S / D corresponding to the value at which the δ value becomes substantially constant is obtained.

続いて、演算部41の第2状態演算部412は、この求めたS/Dに上述で求めた拡散係数Dを乗じることによって表面再結合速度Sを求める。   Subsequently, the second state calculation unit 412 of the calculation unit 41 obtains the surface recombination velocity S by multiplying the obtained S / D by the diffusion coefficient D obtained above.

このような各処理によって、被測定試料SWが第2表面再結合速度状態である場合におけるS/Dが求められ、この求めたS/Dに基づいて表面再結合速度Sが求められる。   By each of these processes, the S / D when the sample SW to be measured is in the second surface recombination speed state is obtained, and the surface recombination speed S is obtained based on the obtained S / D.

続いて、演算部41の寿命演算部413は、この求めた表面再結合速度Sに基づき式1および式2を用いることによってバルクのキャリア寿命τbを求める(S15)。   Subsequently, the lifetime calculation unit 413 of the calculation unit 41 calculates the bulk carrier lifetime τb by using Equations 1 and 2 based on the obtained surface recombination velocity S (S15).

そして、半導体キャリア寿命測定装置Xbは、例えば表示装置や印刷装置等の図略の出力装置に、この求めたバルクのキャリア寿命τbを出力する。   Then, the semiconductor carrier lifetime measuring device Xb outputs the obtained bulk carrier lifetime τb to a not-shown output device such as a display device or a printing device.

なお、2回目以降の測定では、拡散係数記憶部414に記憶されている拡散係数Dを用いることで、処理S11および処理S12を省略し、処理S13から測定が開始されてもよい。   In the second and subsequent measurements, by using the diffusion coefficient D stored in the diffusion coefficient storage unit 414, the processing S11 and the processing S12 may be omitted, and the measurement may be started from the processing S13.

このように本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbは、被測定試料SWの半導体が第1表面再結合速度状態である場合において、所定の測定波を被測定試料SWの半導体に照射しながら、波長が互いに異なる少なくとも2種類の光、本実施形態では第1および第2光を照射することによって、被測定試料SWにおける第1領域での測定波の第1反射波または第1透過波と、被測定試料SWにおける第2領域での測定波の第2反射波または第2透過波との差である第1差測定波を測定する第1差測定工程、被測定試料SWの半導体における表面再結合速度をSとし、拡散係数をDとする場合に、前記第1差測定工程によって測定された第1差測定波に基づいて第1表面再結合速度状態でのS/Dを求める第1S/D演算工程、前記第1S/D演算工程で求めた第1表面再結合速度状態でのS/Dに基づいて拡散係数Dを求める拡散係数演算工程、前記第1表面再結合速度状態から前記第1表面再結合速度状態と異なる第2表面再結合速度状態へ前記測定対象の半導体を変化させる表面再結合速度状態変更工程、被測定試料SWの半導体が第2表面再結合速度状態である場合において、所定の測定波を被測定試料SWの半導体に照射しながら、波長が互いに異なる少なくとも2種類の光、本実施形態では第1および第2光を照射することによって、被測定試料SWにおける第1領域での測定波の第1反射波または第1透過波と、被測定試料SWにおける第2領域での測定波の第2反射波または第2透過波との差である第2差測定波を測定する第2差測定工程、前記第2差測定工程によって測定された第2差測定波に基づいて第2表面再結合速度状態でのS/Dを求める第2S/D演算工程、前記第2S/D演算工程で求めた第2表面再結合速度状態でのS/Dに基づいて表面再結合速度Sを求める表面再結合速度演算工程、前記表面再結合速度演算工程で求められた表面再結合速度Sに基づいて被測定試料SWの半導体におけるキャリア寿命を求める寿命演算工程の各工程を実行するものである。   As described above, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb of the present embodiment irradiates the semiconductor of the sample SW to be measured with a predetermined measurement wave when the semiconductor of the sample SW to be measured is in the first surface recombination velocity state. By irradiating at least two types of light having different wavelengths, the first and second lights in the present embodiment, the first reflected wave or the first transmitted wave of the measurement wave in the first region of the sample SW to be measured; A first difference measurement step of measuring a first difference measurement wave that is a difference between a second reflected wave or a second transmitted wave of a measurement wave in a second region of the sample SW to be measured; When the coupling speed is S and the diffusion coefficient is D, the first S / D for obtaining the S / D in the first surface recombination speed state based on the first difference measurement wave measured by the first difference measurement step. D calculation step, the first S A diffusion coefficient calculation step for obtaining a diffusion coefficient D based on S / D in the first surface recombination velocity state obtained in the D calculation step, which is different from the first surface recombination velocity state from the first surface recombination velocity state. A surface recombination velocity state changing step for changing the semiconductor to be measured to the second surface recombination velocity state, and a predetermined measurement wave is measured when the semiconductor of the sample SW to be measured is in the second surface recombination velocity state By irradiating the semiconductor of the sample SW with at least two types of light having different wavelengths, in this embodiment, the first and second lights, the first wave of the measurement wave in the first region of the sample SW to be measured is irradiated. A second difference measurement step of measuring a second difference measurement wave that is a difference between the reflected wave or the first transmitted wave and the second reflected wave or the second transmitted wave of the measurement wave in the second region of the sample SW to be measured; Second difference measuring step Accordingly, the second S / D calculation step for obtaining the S / D in the second surface recombination velocity state based on the measured second difference measurement wave, the second surface recombination velocity state obtained in the second S / D calculation step Surface recombination velocity calculation step for obtaining surface recombination velocity S based on S / D at the surface, carrier lifetime in semiconductor of sample SW to be measured based on surface recombination velocity S obtained in surface recombination velocity calculation step Each process of the lifetime calculation process which calculates | requires is performed.

このような本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbは、第1および第2表面再結合速度状態における各差測定波が得られればよいので、被測定試料SWの半導体における拡散係数Dの値を仮定する必要がなく、キャリア寿命を従来に較べてより精度よく測定することができる。   Since the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb of this embodiment only needs to obtain each difference measurement wave in the first and second surface recombination velocity states, the value of the diffusion coefficient D in the semiconductor of the sample SW to be measured is obtained. There is no need to make assumptions, and the carrier life can be measured more accurately than in the past.

また、本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbでは、被測定試料SWの表面再結合速度状態を複数の状態間で変化させる表面再結合速度状態変更部の一例として、被測定試料SWの第1および第2領域にコロナ放電を付与する放電部6を備えている。このため、本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbは、この放電部6によって被測定試料SWにおける表面再結合速度状態をその第1状態から第2状態へ変更することが可能となり、そして、コロナ放電によって第2再結合速度状態を実現することができる。また、コロナ放電によって第2表面再結合速度状態を実現するため、コロナ放電の付与を終了することで被測定試料SWにおける物理化学的な性状を元に戻すことができる。表面再結合速度状態を変更するために、事前の処理を行う必要がなく、またキャリア寿命測定の前後において物理化学的な性状に略変化がないので、製造ライン中でキャリア寿命を測定することが可能となる。   Further, in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb of the present embodiment, as an example of a surface recombination velocity state changing unit that changes the surface recombination velocity state of the sample SW to be measured between a plurality of states, the first measurement sample SW of the sample SW to be measured is used. And the discharge part 6 which provides a corona discharge to the 2nd area | region is provided. For this reason, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb of this embodiment can change the surface recombination velocity state in the sample SW to be measured from the first state to the second state by the discharge unit 6, and the corona A second recombination velocity state can be achieved by the discharge. In addition, since the second surface recombination velocity state is realized by corona discharge, the physicochemical properties of the sample SW to be measured can be restored by terminating the application of the corona discharge. In order to change the surface recombination velocity state, it is not necessary to perform prior processing, and since there is almost no change in the physicochemical properties before and after the carrier lifetime measurement, the carrier lifetime can be measured in the production line. It becomes possible.

また、半導体ウェハは、使用前に、通常、その汚れ等の汚染を除去する洗浄処理を通して自然酸化膜がその表面に生成された状態となる。本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbでは、この洗浄処理によって露出された自然酸化膜が第1表面再結合速度状態とされるので、第1表面再結合速度状態を実現する処理をこの洗浄処理と兼用することができ、被測定試料SWが半導体ウェハである場合には、工数を削減することが可能となる。   In addition, a semiconductor wafer is usually in a state where a natural oxide film is generated on the surface thereof through a cleaning process for removing contamination such as dirt before use. In the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb of the present embodiment, the natural oxide film exposed by this cleaning process is set to the first surface recombination speed state. Therefore, the process for realizing the first surface recombination speed state is performed by this cleaning process. When the sample SW to be measured is a semiconductor wafer, the number of man-hours can be reduced.

また、上述の図6に示す例の第2実施形態では、検出部3は、被測定試料SWに照射した測定波の反射波を検出したが、被測定試料SWに照射した測定波の第1および第2透過波を用いるように構成されてもよい。例えば、測定波が照射される被測定試料SWの第1領域に対向する被測定試料SWの裏面(裏面領域)の付近に、第12コロナワイヤ62Aと干渉しないように、測定波の第1透過波を導波する導波管が設けられ、測定波が照射される被測定試料SWの第2領域に対向する被測定試料SWの裏面(裏面領域)の付近に、第22コロナワイヤ62Bと干渉しないように、測定波の第2透過波を導波する導波管が設けられ、これら各導波管によって導波された測定波の第1および第2透過波間の差である差測定波を前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2透過波のままで用いることによって生成する合成部を設けて、この合成部で合成した差測定波を検出部3のミキサ30へ導波するように構成されてもよい。このような構成によっても、半導体キャリア寿命測定装置Xbは、測定波の反射波を測定する場合と同様な各処理によって、バルクのキャリア寿命τbを測定することができる。   Further, in the second embodiment of the example shown in FIG. 6 described above, the detection unit 3 detects the reflected wave of the measurement wave irradiated to the sample SW to be measured, but the first of the measurement waves irradiated to the sample SW to be measured. And the second transmitted wave may be used. For example, the first transmission of the measurement wave so as not to interfere with the twelfth corona wire 62A in the vicinity of the back surface (back surface region) of the measurement sample SW opposed to the first region of the measurement sample SW irradiated with the measurement wave. A waveguide for guiding the wave is provided, and interferes with the 22nd corona wire 62B near the back surface (back surface region) of the sample SW to be measured facing the second region of the sample SW to be measured irradiated with the measurement wave. In order to avoid this, a waveguide for guiding the second transmitted wave of the measurement wave is provided, and a difference measurement wave which is a difference between the first and second transmitted waves of the measurement wave guided by each of the waveguides is provided. A synthesizing unit that is generated by using the first transmitted wave as it is and using the second transmitted wave as it is is provided so that the difference measurement wave synthesized by the synthesizing unit is guided to the mixer 30 of the detecting unit 3. May be configured. Even with such a configuration, the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xb can measure the bulk carrier lifetime τb by the same processing as that when measuring the reflected wave of the measurement wave.

次に、別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment will be described.

(第3実施形態)
被測定試料SWが太陽電池用半導体ウェハ(PV用半導体ウェハ)である場合に、PV用半導体ウェハの特性は、発電すべく光を照射されている状態で測定した方がより実際的である。第3実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xcは、上述の第1および第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xa、Xbにおいて、発電すべく光を照射されている状態での太陽電池用半導体ウェハ(PV用半導体ウェハ)の実特性をより精度よく測定するために、被測定試料SWに発電用の光を照射する発電光照射部7をさらに備えるものである。
(Third embodiment)
When the sample SW to be measured is a solar cell semiconductor wafer (PV semiconductor wafer), it is more practical to measure the characteristics of the PV semiconductor wafer in a state where light is irradiated to generate power. The semiconductor carrier lifetime measuring device Xc of the third embodiment is the same as that of the semiconductor carrier lifetime measuring devices Xa and Xb of the first and second embodiments described above, in which the semiconductor wafer for solar cells is irradiated with light to generate power. In order to measure the actual characteristics of the (PV semiconductor wafer) with higher accuracy, the apparatus further includes a power generation light irradiation section 7 that irradiates the measurement target SW with power generation light.

ここでは、第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaにさらに発電光照射部7を備えた第3実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xcについて説明するが、第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbにさらに発電光照射部7を備えた第3実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xcも同様に説明することができる。   Here, the semiconductor carrier lifetime measuring device Xc of the third embodiment in which the semiconductor carrier lifetime measuring device Xa of the first embodiment is further provided with the power generation light irradiation unit 7 will be described, but the semiconductor carrier lifetime measuring device of the second embodiment will be described. The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xc according to the third embodiment in which the power generation light irradiation unit 7 is further added to Xb can be similarly described.

図11は、第3実施形態における半導体キャリア寿命測定装置の構成を示す図である。図11において、第3実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xcは、光照射部1(1A、1B)と、測定波入出力部2と、検出部3と、演算制御部4と、移動部5と、発電光照射部7とを備えて構成される。これら第3実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xcにおける光照射部1(1A、1B)、測定波入出力部2、検出部3、演算制御部4および移動部5は、第1実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xaにおける光照射部1(1A、1B)、測定波入出力部2、検出部3、演算制御部4および移動部5と同様であるので、その説明を省略する。   FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus in the third embodiment. In FIG. 11, the semiconductor carrier lifetime measuring device Xc of the third embodiment includes a light irradiation unit 1 (1A, 1B), a measurement wave input / output unit 2, a detection unit 3, an arithmetic control unit 4, and a moving unit 5. And a power generation light irradiation unit 7. The light irradiation unit 1 (1A, 1B), the measurement wave input / output unit 2, the detection unit 3, the calculation control unit 4 and the moving unit 5 in the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xc of the third embodiment are the same as those of the semiconductor device of the first embodiment. Since it is the same as the light irradiation part 1 (1A, 1B), the measurement wave input / output part 2, the detection part 3, the calculation control part 4, and the movement part 5 in the carrier lifetime measurement apparatus Xa, the description thereof is omitted.

発電光照射部7は、例えば、演算制御部4の制御に従って予め設定された所定の分光分布を持つ発電用の光(バイアス光)を放射する第3光源部71と、第3光源部71で放射されたバイアス光を被測定試料SWの前記第1および第2領域に向けて導光する例えば光ファイバ等の導光部材72とを備えて構成され、第3光源部71で放射されたバイアス光が導光部材72を介して被測定試料SWの前記第1および第2領域に照射される。これによって被測定試料SWとしてのPV用半導体ウェハは、発電用の光によってバイアスされる。前記所定の分光分布は、測定したいPV用半導体ウェハの光励起キャリア等に応じて適宜に決定される。太陽光でのPV用半導体ウェハのキャリア寿命をより精度よく測定する観点から、第3光源部71は、太陽光と同じ分光スペクトルおよび放射照度を模した光を照明する照明装置であってよい。また、第3光源部71は、上記観点から、1SUNに相当する光であることが好ましく、擬似太陽光スペクトルを持つ光であることがより好ましい。キャリア寿命の測定では、発電光照射部7によって被測定試料SWをバイアス光で照射しながら、上述の各処理が実行される。このような発電光照射部7をさらに備えることによって、本実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xcは、発電すべく光を照射されている状態でのPV用半導体ウェハの実特性をより精度よく測定することが可能となる。   The power generation light irradiation unit 7 includes, for example, a third light source unit 71 that emits power generation light (bias light) having a predetermined spectral distribution set in advance under the control of the arithmetic control unit 4, and a third light source unit 71. A bias emitted from the third light source unit 71 is configured to include a light guide member 72 such as an optical fiber for guiding the emitted bias light toward the first and second regions of the sample SW to be measured. Light is applied to the first and second regions of the sample SW to be measured via the light guide member 72. As a result, the PV semiconductor wafer as the sample SW to be measured is biased by the power generation light. The predetermined spectral distribution is appropriately determined according to the photoexcited carrier of the PV semiconductor wafer to be measured. From the viewpoint of measuring the carrier lifetime of the PV semiconductor wafer with sunlight with higher accuracy, the third light source unit 71 may be an illumination device that illuminates light simulating the same spectral spectrum and irradiance as sunlight. Further, from the above viewpoint, the third light source unit 71 is preferably light corresponding to 1 SUN, and more preferably light having a pseudo sunlight spectrum. In the measurement of the carrier lifetime, each of the above-described processes is performed while irradiating the measured sample SW with the bias light by the power generation light irradiation unit 7. By further including such a power generation light irradiation unit 7, the semiconductor carrier lifetime measuring device Xc of the present embodiment measures the actual characteristics of the PV semiconductor wafer in a state where light is irradiated to generate power more accurately. It becomes possible to do.

そして、PV用半導体ウェハは、比抵抗が比較的広範囲にばらついているとともに、実際の発電特性を評価する場合に、このようにPV用半導体ウェハが光照射されるため、この光照射された状態における拡散係数が必要となり、PV用半導体ウェハの拡散係数を見積もることは、困難であるが、特に、第2実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xbにさらに発電光照射部7を備える第3実施形態の半導体キャリア寿命測定装置Xcは、第2実施形態で説明したように動作するので、バルクのキャリア寿命τbを従来に較べてより精度よく測定することができる。   The PV semiconductor wafer has a relatively wide range of specific resistance, and when the actual power generation characteristics are evaluated, the PV semiconductor wafer is thus irradiated with light. It is difficult to estimate the diffusion coefficient of the semiconductor wafer for PV, and in particular, the third embodiment is further provided with the power generation light irradiation unit 7 in the semiconductor carrier lifetime measuring device Xb of the second embodiment. Since the semiconductor carrier lifetime measuring apparatus Xc operates as described in the second embodiment, the bulk carrier lifetime τb can be measured more accurately than in the past.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。   In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.

Xa、Xb、Xc 半導体キャリア寿命測定装置
1 光照射部
2 測定波入出力部
3 検出部
4、4b 演算制御部
5 移動部
6 放電部
7 発電光照射部
61、62 コロナワイヤ
411 第1状態演算部
412 第2状態演算部
413 寿命演算部
414 拡散係数記憶部
415 δ−S/Dテーブル記憶部
Xa, Xb, Xc Semiconductor carrier lifetime measuring device 1 Light irradiation unit 2 Measurement wave input / output unit 3 Detection unit 4, 4b Operation control unit 5 Moving unit 6 Discharge unit 7 Power generation light irradiation unit 61, 62 Corona wire 411 First state calculation Unit 412 second state calculation unit 413 life calculation unit 414 diffusion coefficient storage unit 415 δ-S / D table storage unit

Claims (8)

波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を、測定対象の半導体における互いに異なる第1および第2領域に照射する光照射部と、
前記第1および第2領域のそれぞれに所定の測定波を照射する測定波照射部と、
前記第1領域で反射された前記測定波の第1反射波または前記第1領域を透過した前記測定波の第1透過波と前記第2領域で反射された前記測定波の第2反射波または前記第2領域を透過した前記測定波の第2透過波との差である差測定波を、前記第1反射波または前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2反射波または前記第2透過波のままで用いることによって生成する差測定波生成部と、
前記差測定波生成部で生成された差測定波を検出する検出部と、
前記検出部で検出された検出結果に基づいて前記測定対象の半導体におけるキャリア寿命を求める演算部とを備えること
を特徴とする半導体キャリア寿命測定装置。
A light irradiation unit that irradiates at least two types of light having different wavelengths to different first and second regions in a semiconductor to be measured;
A measurement wave irradiation unit that irradiates each of the first and second regions with a predetermined measurement wave;
The first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region, the first transmitted wave of the measurement wave transmitted through the first region, and the second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region or A difference measurement wave, which is a difference between the measurement wave transmitted through the second region and a second transmission wave, is used as the first reflection wave or the first transmission wave, and the second reflection wave or the second reflection wave is used. A difference measurement wave generator that is generated by using the transmitted wave as it is;
A detection unit for detecting the difference measurement wave generated by the difference measurement wave generation unit;
A semiconductor carrier lifetime measuring apparatus comprising: an arithmetic unit that calculates a carrier lifetime in the semiconductor to be measured based on a detection result detected by the detector.
前記少なくとも2種類の光は、赤外線領域の波長を持つ第1光、可視光領域の波長を持つ第2光および紫外線領域の波長を持つ第3光の中から選択される2つの光であること
を特徴とする請求項1に記載の半導体キャリア寿命測定装置。
The at least two types of light are two lights selected from a first light having a wavelength in the infrared region, a second light having a wavelength in the visible light region, and a third light having a wavelength in the ultraviolet region. The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to claim 1.
波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を、前記第1および第2領域のそれぞれに照射した場合に生じる初期の第1および第2過剰キャリア量を互いに等しくするように、前記少なくとも2種類の光のうちの少なくとも1つの光強度を制御する光強度制御部をさらに備えること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体キャリア寿命測定装置。
The first and second excess carrier amounts generated when the first and second regions are irradiated with at least two types of light having different wavelengths are made equal to each other so that the first and second excess carrier amounts are equal to each other. The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to claim 1, further comprising a light intensity control unit that controls at least one of the light intensities.
前記測定対象の半導体における表面再結合速度状態を変化させる表面再結合速度状態変更部をさらに備え、
前記演算部は、前記測定対象の半導体が第1表面再結合速度状態である場合において前記検出部で検出された第1検出結果と、前記測定対象の半導体が前記第1表面再結合速度状態と異なる第2表面再結合速度状態である場合において前記検出部で検出された第2検出結果とに基づいて前記測定対象の半導体におけるキャリア寿命を求めること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の半導体キャリア寿命測定装置。
A surface recombination velocity state changing unit for changing a surface recombination velocity state in the semiconductor to be measured;
The calculation unit includes a first detection result detected by the detection unit when the semiconductor to be measured is in a first surface recombination velocity state, and the semiconductor to be measured is in the first surface recombination velocity state. 4. The carrier lifetime in the semiconductor to be measured is obtained based on the second detection result detected by the detection unit in the case of different second surface recombination velocity states. 5. The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus of any one of Claims.
前記表面再結合速度変更部は、前記測定波照射部によって測定波が照射される半導体の測定波照射領域にコロナ放電を付与するコロナ放電付与部であること
を特徴とする請求項4に記載の半導体キャリア寿命測定装置。
The said surface recombination speed change part is a corona discharge provision part which provides a corona discharge to the measurement wave irradiation area | region of the semiconductor with which a measurement wave is irradiated by the said measurement wave irradiation part. Semiconductor carrier lifetime measuring device.
前記測定対象の半導体は、前記第1表面再結合速度状態として自然酸化膜が付与された状態であること
を特徴とする請求項4または請求項5に記載の半導体キャリア寿命測定装置。
The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to claim 4, wherein the semiconductor to be measured is in a state in which a natural oxide film is provided as the first surface recombination velocity state.
前記測定対象の半導体に発電用の光を照射する発電光照射部をさらに備えること
を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の半導体キャリア寿命測定装置。
The semiconductor carrier lifetime measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a power generation light irradiation unit that irradiates the measurement target semiconductor with power generation light.
波長が互いに異なる少なくとも2種類の光を、測定対象の半導体における互いに異なる第1および第2領域に照射する光照射工程と、
前記第1および第2領域のそれぞれに所定の測定波を照射する測定波照射工程と、
前記第1領域で反射された前記測定波の第1反射波または前記第1領域を透過した前記測定波の第1透過波と前記第2領域で反射された前記測定波の第2反射波または前記第2領域を透過した前記測定波の第2透過波との差である差測定波を、前記第1反射波または前記第1透過波のままで用いるとともに前記第2反射波または前記第2透過波のままで用いることによって生成する差測定波生成工程と、
前記差測定波生成工程で生成された差測定波を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された検出結果に基づいて前記測定対象の半導体におけるキャリア寿命を求める演算工程とを備えること
を特徴とする半導体キャリア寿命測定方法。
A light irradiation step of irradiating different first and second regions in a semiconductor to be measured with at least two types of light having different wavelengths;
A measurement wave irradiation step of irradiating each of the first and second regions with a predetermined measurement wave;
The first reflected wave of the measurement wave reflected by the first region, the first transmitted wave of the measurement wave transmitted through the first region, and the second reflected wave of the measurement wave reflected by the second region or A difference measurement wave, which is a difference between the measurement wave transmitted through the second region and a second transmission wave, is used as the first reflection wave or the first transmission wave, and the second reflection wave or the second reflection wave is used. A differential measurement wave generating step generated by using the transmitted wave as it is,
A detection step of detecting the difference measurement wave generated in the difference measurement wave generation step;
And a calculation step for obtaining a carrier lifetime in the semiconductor to be measured based on the detection result detected in the detection step.
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