JP5925620B2 - 半導体基板の解析方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態では、本発明の一態様である半導体基板の解析方法の一例について、図1のフローチャートを用いて説明する。
解析に用いる半導体基板を2枚準備する。半導体基板としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、またはガリウム砒素のいずれかの単結晶半導体基板を用いればよい。なお、後の工程にて、2枚の半導体基板の一次モードライフタイム値および厚さの値を用いて半導体基板中での少数キャリアの拡散定数Dを導出するため、2枚の半導体基板の厚さは該等しいことが望ましく、好ましくは2枚の半導体基板の厚さの差が、2枚の半導体基板のそれぞれの厚さの1%以下であることが望ましい。このように、2枚の半導体基板の厚さを該等しくすることにより、後の工程にて行う、半導体基板中での少数キャリアの拡散定数Dの値をより正確に導出することができる。また、勿論のことではあるが、2枚の半導体基板は、極力同一の特性を有する半導体基板を用いる必要がある。例えば購入したシリコンウエハを用いる場合、同一パッケージのシリコンウエハを用い、極力同一条件の環境で保存されたものを用いるようにする。また、インゴットから切り出したシリコンウエハを用いる場合、同一のインゴットから切り出したシリコンウエハを用い、また、極力近い場所から切り出したものを用いるようにする。
2枚の半導体基板の厚さを測定し、両者の平均値を半導体基板の厚さWの数値として用いる。厚さを測定する方法に特段の限定はないが、第1の面および第2の面にキズやゴミが極力付かない方法を用いることが望ましい。なお、厚さを測定した際に、2枚の半導体基板の厚さの差が、2枚の半導体基板のそれぞれの厚さの1%より大きい場合は、用いる半導体基板を変更する。
準備した2枚の半導体基板のうちの一枚について、第1の面の表面再結合速度Sおよび第2の面の表面再結合速度S’を共に2.8×104[cm/sec]以上に調整し、第1の半導体基板とする。表面再結合速度を2.8×104[cm/sec]以上に調整する方法としては、例えば、第1の面および第2の面に自然酸化膜を形成すればよい。自然酸化膜は一般的に数万程度の非常に高い表面再結合速度を有している。
第1の半導体基板に対してマイクロ波を照射し、マイクロ波の反射率の時間変化から第1の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (1)を測定する。一次モードライフタイムτ1 (1)の測定箇所は基板の1点のみでもよいが、好ましくは基板の複数箇所を測定することが望ましい。なお、複数箇所において一次モードライフタイムτ1 (1)を測定した場合は、複数箇所のうちの1点の値、または複数箇所の平均値のどちらを一次モードライフタイムτ1 (1)として用いてもよい。また、上述μ−PCD法を用いた測定では、第1の面または第2の面のどちら側を照射面としても得られるτ1 (1)は同程度である。
準備した2枚の半導体基板のうちの他の一枚について、第1の面または第2の面の一方の表面再結合速度を2.8×104[cm/sec]以上に調整し、他方の表面再結合速度を10[cm/sec]以下に調整し、第2の半導体基板とする。表面再結合速度を2.8×104[cm/sec]以上に調整する方法としては、上述と同様に自然酸化膜を形成すればよい。また、表面再結合速度を10[cm/sec]以下に調整する方法としては、例えば、熱酸化膜を形成する、ケミカルパッシベーション膜を形成するといった方法がある。
上述の<ステップ3:一次モードライフタイムτ1 (1)測定>と同様の方法にて、第2の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (2)を測定する。
上述の工程にて測定された、半導体基板の厚さW、第1の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (1)および第2の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (2)を、下記の数式(8)に代入する。
本実施の形態では、実施の形態1に記載した解析方法とは異なる一例について、図2のフローチャートを用いて説明する。なお、実施の形態1と同様の方法を行う工程については、その旨を記載し、本実施の形態では詳細な説明を省略する。
解析に用いる半導体基板を準備する。本実施の形態では、実施の形態1とは異なり半導体基板中の拡散係数Dを導出するために用いる半導体基板は1枚のみである。そのため、実施の形態1のように、2枚の半導体基板の厚さに注意を払う必要がない。なお、準備する半導体基板の材質や厚さについては、実施の形態1のステップ1に記載する内容と同様の条件とすればよい。
半導体基板の厚さを測定し、半導体基板の厚さWの数値として用いる。厚さを測定する方法に特段の限定はないが、第1の面および第2の面にキズやゴミが極力付かない方法を用いることが望ましい。
準備した半導体基板について、第1の面の表面再結合速度Sおよび第2の面の表面再結合速度Sを2.8×104[cm/sec]以上に調整し、第1の半導体基板とする。なお、第1の面の表面再結合速度Sおよび第2の面の表面再結合速度S’の調整方法等ついては、実施の形態1を参酌すればよい。
第1の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (1)を測定する。なお、一次モードライフタイムτ1 (1)の測定方法等については実施の形態1を参酌すればよい。
まず、第1の半導体基板の第1の面および第2の面に形成された自然酸化膜のうちの一方を除去する。自然酸化膜は、例えば、フッ化水素酸などにより除去すればよい。また、フッ化水素酸を用いて自然酸化膜を除去した面を純水により洗浄することが望ましい。そして、自然酸化膜が除去された面の表面再結合速度S’を10[cm/sec]以下に調整し、第2の半導体基板とする。なお、表面再結合速度の調整方法等については、実施の形態1を参酌すればよい。
第2の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (2)を測定する。なお、一次モードライフタイムτ1 (1)の測定方法等については実施の形態1を参酌すればよい。
上述の工程にて測定された、半導体基板の厚さW、第1の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (1)および第2の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (2)を用いて、半導体基板中での少数キャリアの拡散係数Dを導出する。導出方法については、実施の形態1を参酌すればよい。
102 半導体基板の厚さ測定
103 表面再結合速度の調整
104 第1の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (1)測定
105 表面再結合速度の調整
106 第2の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (2)測定
107 半導体基板中での少数キャリアの拡散定数Dの導出
201 半導体基板の準備
202 半導体基板の厚さ測定
203 表面再結合速度の調整
204 一次モードライフタイムτ1 (1)の測定
205 表面再結合速度の調整
206 一次モードライフタイムτ1 (2)の測定
207 半導体基板中での少数キャリアの拡散定数Dの導出
Claims (5)
- 第1の面および第2の面が共に2.8×104[cm/sec]以上の表面再結合速度を有する第1の半導体基板に対してマイクロ波を照射し、前記マイクロ波の反射率の時間変化から前記第1の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (1)を測定する工程と、
第1の面または第2の面の一方が2.8×104[cm/sec]以上の表面再結合速度を有し、且つ他方が10[cm/sec]以下の表面再結合速度を有する第2の半導体基板に対してマイクロ波を照射し、前記マイクロ波の反射率の時間変化から前記第2の半導体基板の一次モードライフタイムτ1 (2)を測定する工程を有し、
前記第1の半導体基板の厚さと、前記第2の半導体基板の厚さとの平均値を、Wとし、
前記第1の半導体基板と前記第2の半導体基板の厚さの差は、前記第1の半導体基板の厚さの1%以下であり、且つ、前記第2の半導体基板の厚さの1%以下であり、
前記一次モードライフタイムτ1 (1)、前記一次モードライフタイムτ1 (2)および前記Wを用い、下記数式により拡散係数Dを導出することを特徴とする、半導体基板の解析方法。
- 請求項1において、
前記第1の半導体基板および前記第2の半導体基板として、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコンまたはガリウム砒素のいずれかの単結晶半導体基板を用いることを特徴とする、半導体基板の解析方法。 - 請求項1または請求項2において、
前記第1の半導体基板および前記第2の半導体基板として、厚さが0.5mm以上である半導体基板を用いることを特徴とする、半導体基板の解析方法。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第1の面および前記第2の面に自然酸化膜が形成された前記第1の半導体基板と、
前記第1の面または前記第2の面の一方に自然酸化膜が形成され、かつ、他方に熱酸化膜が形成された前記第2の半導体基板を用いることを特徴とする、半導体基板の解析方法。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第1の面および前記第2の面に自然酸化膜が形成された前記第1の半導体基板と、
前記第1の面または前記第2の面の一方に自然酸化膜が形成され、かつ、他方に窒化珪素を主成分とする膜、酸化アルミニウムを主成分とする膜またはアモルファスシリコンを主成分とする膜のいずれか一以上が形成された前記第2の半導体基板を用いることを特徴とする、半導体基板の解析方法。
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