JPH01224646A - 比抵抗の分散の測定方法 - Google Patents
比抵抗の分散の測定方法Info
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- JPH01224646A JPH01224646A JP63049848A JP4984888A JPH01224646A JP H01224646 A JPH01224646 A JP H01224646A JP 63049848 A JP63049848 A JP 63049848A JP 4984888 A JP4984888 A JP 4984888A JP H01224646 A JPH01224646 A JP H01224646A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、光吸収測定によりＧａＡｓ結晶等の結晶試料
の比抵抗の分散を定量的に評価する方法に関し、詳しく
は、ＧａＡｓ結晶等の試料の波長１μｍ帯の赤外線吸収
像をコンピュータと結合した画像処理装置によって得、
この吸収像から吸収係数（あるいは透過率）を得ると同
時に、吸収係数の平均値および標準偏差を自動測定し、
これらの値から試料の比抵抗の分散を定量的に得る方法
に関する。
の比抵抗の分散を定量的に評価する方法に関し、詳しく
は、ＧａＡｓ結晶等の試料の波長１μｍ帯の赤外線吸収
像をコンピュータと結合した画像処理装置によって得、
この吸収像から吸収係数（あるいは透過率）を得ると同
時に、吸収係数の平均値および標準偏差を自動測定し、
これらの値から試料の比抵抗の分散を定量的に得る方法
に関する。
［従来技術］
現在、ＧａＡｓ結晶の電子デバイスとしての性能評価法
としては、３端子ガード法による比抵抗測定や、ＧａＡ
ｓ結晶によりＦＥＴ素子を実際に作り面内でのデバイス
特性のばらつきを測定する方法が用いられている。
としては、３端子ガード法による比抵抗測定や、ＧａＡ
ｓ結晶によりＦＥＴ素子を実際に作り面内でのデバイス
特性のばらつきを測定する方法が用いられている。
一方、アンドープＧａＡｓ結晶の比抵抗は、ＥＬ２（例
えば、■ｒ ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体の深い準位」
、半導体研究Ｘ Ｘ ＩＩＩ、生駒俊明、■ｒＬＥＣＧ
ａＡｓにおける転位周辺の不均一現象」、宮沢信太部、
日本結晶成長学会誌、Ｖｏｌ、１３．Ｎｏ、２＆Ｎｏ、
３．（１９８６）、Ｐ１４４ 、参照）と呼ばれる深い
準位と関係があることが知られている（例えば、■ｒＶ
Ｅ−ＩＲＴ法による、ＧａＡｓ結晶微小欠陥の観察」、
勝亦徹、中島正人および福田丞生、日本学術振興会第１
４５委員会第２７回研究合資料、■ｒＧａＡｓウェーへ
の微小欠陥面内分布測定法」、勝亦徹および福田丞生、
Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ’ｏｒＷｏｒｌｄ、１９８５．
６．Ｐ７５、参照）、また、準位ＥＬ２と結晶の波長１
μｍ帯の赤外線に対する光吸収とが一定の関係を有する
ことも知られている。このことから、光吸収係数の測定
による結晶評価が行なわれている。
えば、■ｒ ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体の深い準位」
、半導体研究Ｘ Ｘ ＩＩＩ、生駒俊明、■ｒＬＥＣＧ
ａＡｓにおける転位周辺の不均一現象」、宮沢信太部、
日本結晶成長学会誌、Ｖｏｌ、１３．Ｎｏ、２＆Ｎｏ、
３．（１９８６）、Ｐ１４４ 、参照）と呼ばれる深い
準位と関係があることが知られている（例えば、■ｒＶ
Ｅ−ＩＲＴ法による、ＧａＡｓ結晶微小欠陥の観察」、
勝亦徹、中島正人および福田丞生、日本学術振興会第１
４５委員会第２７回研究合資料、■ｒＧａＡｓウェーへ
の微小欠陥面内分布測定法」、勝亦徹および福田丞生、
Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ’ｏｒＷｏｒｌｄ、１９８５．
６．Ｐ７５、参照）、また、準位ＥＬ２と結晶の波長１
μｍ帯の赤外線に対する光吸収とが一定の関係を有する
ことも知られている。このことから、光吸収係数の測定
による結晶評価が行なわれている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、３端子ガード法による比抵抗測定法は、
実際にデバイスを作るのと同じプロセスが必要であると
同時に、特性測定に非常に時間を要するという問題点が
ある。例えば、２インチφのウェハ全体を測定するのに
一週間近くもかかつてしまう。さらに、この方法は破壊
検査である。
実際にデバイスを作るのと同じプロセスが必要であると
同時に、特性測定に非常に時間を要するという問題点が
ある。例えば、２インチφのウェハ全体を測定するのに
一週間近くもかかつてしまう。さらに、この方法は破壊
検査である。
一方、赤外線吸収測定による方法も、従来からＧａＡｓ
結晶の評価に用いられてきたが、ＴＶカメラによる透過
像を得るだけで、絶対透過率像を得る方法ではなかった
。
結晶の評価に用いられてきたが、ＴＶカメラによる透過
像を得るだけで、絶対透過率像を得る方法ではなかった
。
本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
破壊検査によらず、ＧａＡｓ結晶等の試料に光を照射し
て定量的光吸収像を得、その平均値および標準偏差を算
出することにより、試料の比抵抗の分散を簡単に自動測
定することのできる光吸収測定の定量的評価方法を提供
することにある。
破壊検査によらず、ＧａＡｓ結晶等の試料に光を照射し
て定量的光吸収像を得、その平均値および標準偏差を算
出することにより、試料の比抵抗の分散を簡単に自動測
定することのできる光吸収測定の定量的評価方法を提供
することにある。
［課題を解決するための手段および作用コ上記の目的を
達成するため、本発明に係る光吸収測定の定量的評価方
法は、ＧａＡｓ結晶等の試料に均一に所定の波長例えば
波長１μｍｌＦの赤外線等を照射し、該結晶を透過する
光を受光し、該受光結果に基づいて結晶の透過率を算出
し、該透過率の平均および標準偏差に基づいて結晶の比
抵抗の分散を求めることを特徴としている。
達成するため、本発明に係る光吸収測定の定量的評価方
法は、ＧａＡｓ結晶等の試料に均一に所定の波長例えば
波長１μｍｌＦの赤外線等を照射し、該結晶を透過する
光を受光し、該受光結果に基づいて結晶の透過率を算出
し、該透過率の平均および標準偏差に基づいて結晶の比
抵抗の分散を求めることを特徴としている。
なお、吸収率ａと透過率すとは、反射率をＣとすれば、
ａ＋ｂ＋ｃ＝１の関係にある。従って、反射率Ｃが一定
ならば上記受光結果から透過率の代わりに吸収率を求め
ても同様の結果が得られ、この方法も本発明の範囲であ
ることは明らかである。
ａ＋ｂ＋ｃ＝１の関係にある。従って、反射率Ｃが一定
ならば上記受光結果から透過率の代わりに吸収率を求め
ても同様の結果が得られ、この方法も本発明の範囲であ
ることは明らかである。
第１図は、本発明に係る光吸収測定の定量的評価方法を
実施する装置の一構成例を示す概略図である０本測定法
は、このような観察系を用いることにより行なわれる。
実施する装置の一構成例を示す概略図である０本測定法
は、このような観察系を用いることにより行なわれる。
光源には安定化したランプ１を用いる。ランプ１からの
光をレンズで集光させた後、ピンホール２を通し、再び
レンズを用いて平行光を作り出す。ここで、その平行光
を波長１μｍ帯のバンドパスフィルタ３に通す。この波
長１μｍ帯の光を拡散板４を用いて試料５全体に均一に
入射させる。そして、試料５の内部を透過した光を接写
レンズ６を介して二次元受光素子であるＴＶカメラ７で
受光する。試料内部の欠陥によって入射平行光の一部は
吸収され、その結果、結晶の吸収像（透過像）が受光素
子７を介して画像処理袋装置８に取り込まれることとな
る。このデータはコンピュータ９の記録媒体に蓄積され
、所定の処理の後、画像処理装置８を介してＣＲＴｌｏ
に送られ吸収像すなわち試料である結晶における吸収の
状態を示す画像として表示される。
光をレンズで集光させた後、ピンホール２を通し、再び
レンズを用いて平行光を作り出す。ここで、その平行光
を波長１μｍ帯のバンドパスフィルタ３に通す。この波
長１μｍ帯の光を拡散板４を用いて試料５全体に均一に
入射させる。そして、試料５の内部を透過した光を接写
レンズ６を介して二次元受光素子であるＴＶカメラ７で
受光する。試料内部の欠陥によって入射平行光の一部は
吸収され、その結果、結晶の吸収像（透過像）が受光素
子７を介して画像処理袋装置８に取り込まれることとな
る。このデータはコンピュータ９の記録媒体に蓄積され
、所定の処理の後、画像処理装置８を介してＣＲＴｌｏ
に送られ吸収像すなわち試料である結晶における吸収の
状態を示す画像として表示される。
なお、このような吸収像の画像データから結晶の透過率
を定量的に得るために、ランプ１を消灯しあるいは光が
試料５に至らないようにして暗電流像を得、さらに測定
すべき試料５と同じ厚みを持ち吸収係数（吸収率／厚さ
）がほぼゼロの試料を置いて入射光量像をも得、これら
の画像データについてもコンピュータ処理をする。また
、吸収像の定量的な評価を行なうために、結晶表面のゴ
ミおよびキズの影響を画像処理によって取り除く。この
画像をもとに、試料５の透過率の平均値、標゛準偏差お
よび規格化された透過率の変動率（標準偏差／平均値）
を求める。この変動率の値は比抵抗の分散と相関があり
、試料５の特性について定量的な評価が行なえる。
を定量的に得るために、ランプ１を消灯しあるいは光が
試料５に至らないようにして暗電流像を得、さらに測定
すべき試料５と同じ厚みを持ち吸収係数（吸収率／厚さ
）がほぼゼロの試料を置いて入射光量像をも得、これら
の画像データについてもコンピュータ処理をする。また
、吸収像の定量的な評価を行なうために、結晶表面のゴ
ミおよびキズの影響を画像処理によって取り除く。この
画像をもとに、試料５の透過率の平均値、標゛準偏差お
よび規格化された透過率の変動率（標準偏差／平均値）
を求める。この変動率の値は比抵抗の分散と相関があり
、試料５の特性について定量的な評価が行なえる。
［実施例］
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。
第１図に示す構成の装置において、光源に安定化したハ
ロゲンランプ１を用い、この光源からの光を平行光束と
し、波長１μｍ帯のバンドパスフィルタ゛３に通す。こ
の光を拡散板４を用いて試料であるＧａＡｓ結晶５全体
に均一に入射させ、透通光を二次元受光素子であるＴＶ
カメラ７で受光した。これにより、ＧａＡｓ結晶５の内
部の欠陥によって吸収された後の光を受光したこととな
る。この画像データを画像処理装置８に取り込み、コン
ピュータ９の記録媒体に蓄積した。これを画像データ１
とする。
ロゲンランプ１を用い、この光源からの光を平行光束と
し、波長１μｍ帯のバンドパスフィルタ゛３に通す。こ
の光を拡散板４を用いて試料であるＧａＡｓ結晶５全体
に均一に入射させ、透通光を二次元受光素子であるＴＶ
カメラ７で受光した。これにより、ＧａＡｓ結晶５の内
部の欠陥によって吸収された後の光を受光したこととな
る。この画像データを画像処理装置８に取り込み、コン
ピュータ９の記録媒体に蓄積した。これを画像データ１
とする。
次に、光源およびレンズの不均一性、また、ＧａＡｓ結
晶５の表面での光反射を測定するために、試料位置に測
定試料５と同じ厚みを持ち、吸収係数がほぼゼロのウェ
ハを置き、上記と同様にして透過像を得る。これを画像
データ２とする。
晶５の表面での光反射を測定するために、試料位置に測
定試料５と同じ厚みを持ち、吸収係数がほぼゼロのウェ
ハを置き、上記と同様にして透過像を得る。これを画像
データ２とする。
最後に、ハロゲンランプ１からの光を遮断し二次元受光
素子７の暗電流像を得る。これを画像データ３とする。
素子７の暗電流像を得る。これを画像データ３とする。
以上のデータをもとに
を画像データの各絵素について計算し、絶対透過率を示
す画像データを得、この画像データをＣＲＴＩＯに転送
し表示する。
す画像データを得、この画像データをＣＲＴＩＯに転送
し表示する。
透過率は、内部欠陥のある結晶では不均一である。そこ
で、透過率の面内平均Ｔおよび標準偏差δＴを得る。そ
して、標準偏差／平均値（δＴ／Ｔ）を求める。この値
δＴ／Ｔと、比抵抗ρとその標準偏差δρとの比、すな
わちδρ／ρ（本発明ではこの値δρ／ρを比抵抗の分
散と呼ぶ）との間には、第２図のグラフに示す関係があ
る。当然のことながら、２つの測定は同じ計測領域につ
いて満足されるものである。従って、計測領域は数ｍｍ
程度とする。なお、この方法で問題となるのは、試料表
面上のゴミやキズによる影響である。
で、透過率の面内平均Ｔおよび標準偏差δＴを得る。そ
して、標準偏差／平均値（δＴ／Ｔ）を求める。この値
δＴ／Ｔと、比抵抗ρとその標準偏差δρとの比、すな
わちδρ／ρ（本発明ではこの値δρ／ρを比抵抗の分
散と呼ぶ）との間には、第２図のグラフに示す関係があ
る。当然のことながら、２つの測定は同じ計測領域につ
いて満足されるものである。従って、計測領域は数ｍｍ
程度とする。なお、この方法で問題となるのは、試料表
面上のゴミやキズによる影響である。
ここでは、これらの影響を次の二つの方法で除去する。
まず、第１の方法は吸収像をフーリエ変換する方法であ
る。すなわち、ＧａＡｓ結晶の吸収の影響による吸収像
そのものは比較的ゆるやかに変化している。そこで、受
光素子の出力画像データをＦＦＴ （フーリエ変換）す
ると、第３図のグラフに示すように空間周波数の高いと
ころにゴミやキズの影響がでる。従って、フーリエ変換
像で、高周波成分を除去し、逆フーリエ変換することに
よってノイズ成分を除去することができる。
る。すなわち、ＧａＡｓ結晶の吸収の影響による吸収像
そのものは比較的ゆるやかに変化している。そこで、受
光素子の出力画像データをＦＦＴ （フーリエ変換）す
ると、第３図のグラフに示すように空間周波数の高いと
ころにゴミやキズの影響がでる。従って、フーリエ変換
像で、高周波成分を除去し、逆フーリエ変換することに
よってノイズ成分を除去することができる。
次に、第２の方法として、透過率が所定の範囲に収まる
か否かを判別する方法がある。第４図は、ＧａＡｓ結晶
の透過率ラインプロファイルを示すグラフである。この
グラフより分るように、内部欠陥による透過率の変化は
所定の範囲内に収まフている。しかし、ゴミやキズは異
常に大きな吸収や、逆に発光（透過率が１以上）として
観察される。従って、平均的な吸収の範囲から大きくず
れた値を除去して、δＴ／Ｔを計算しノイズ成分を除去
することができる。
か否かを判別する方法がある。第４図は、ＧａＡｓ結晶
の透過率ラインプロファイルを示すグラフである。この
グラフより分るように、内部欠陥による透過率の変化は
所定の範囲内に収まフている。しかし、ゴミやキズは異
常に大きな吸収や、逆に発光（透過率が１以上）として
観察される。従って、平均的な吸収の範囲から大きくず
れた値を除去して、δＴ／Ｔを計算しノイズ成分を除去
することができる。
［実施例の変形例］
なお、上記実施例では２次元受光素子としてＴＶカメラ
を用いたが、これに限らずＣＯＤカメラ等の２次元受光
素子を用いることもできる。また、ラインセンサ等の１
次元受光素子や光電子増倍管（ＰＭ管）等のＯ次元受光
素子を用いて測定試料を走査させることによって画像デ
ータを得ることも可能である。
を用いたが、これに限らずＣＯＤカメラ等の２次元受光
素子を用いることもできる。また、ラインセンサ等の１
次元受光素子や光電子増倍管（ＰＭ管）等のＯ次元受光
素子を用いて測定試料を走査させることによって画像デ
ータを得ることも可能である。
さらに上記実施例ではＧａＡｓ結晶の測定について述べ
たが、本発明の方法は、波長を変え試料を変えても用い
ることができる。光吸収像測定の一般的定量評価方法と
言える。
たが、本発明の方法は、波長を変え試料を変えても用い
ることができる。光吸収像測定の一般的定量評価方法と
言える。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、試料の透過率の
平均および標準偏差を定量的に導出することによフて、
比抵抗の分散測定を数分で行なうことが可能である。ま
た、非破壊測定であり、計測に費やすコストを極端に少
なく（約１ ／１０００）することができる。
平均および標準偏差を定量的に導出することによフて、
比抵抗の分散測定を数分で行なうことが可能である。ま
た、非破壊測定であり、計測に費やすコストを極端に少
なく（約１ ／１０００）することができる。
第１図は、本発明の方法を実現する定量的吸収像計測装
置の概略構成図、 第２図は、光吸収像の分散と比抵抗分散の相関関係を示
すグラフ、 第３図は、吸収像のフーリエ変換によるパワースペクト
ラムを示すグラフ、 第４図は、ＧａＡ ｓ結晶の透過率を示すグラフである
。 にランプ、 ２：ピンホール、 ３：波長１μｍ帯用フィルタ、 ４：拡散板、 ５：試料、 ６：接写レンズ、 ７：ＴＶ左カメラ ８：画像処理装置、 ９：コンピュータ、 １０：ＣＲＴ。 特許出願人 三井金属鉱業株式会社 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 代理人 弁理士 伊 東 哲 也 定量的吸収像計測装置の概略図 第 １ 図 光吸収像の分散 δＴ／′ｒ（％）光吸収像の
分散と比抵抗分散の相関関係第２図 ０ ３０％、 ５０シ島空間周′ｌ
ｆ−数吸収像のフーリエ変換によるパワースペクトラム
第３図 ＧａＡｓ結晶の透過率ラインプロファイル＠ ４ 図
置の概略構成図、 第２図は、光吸収像の分散と比抵抗分散の相関関係を示
すグラフ、 第３図は、吸収像のフーリエ変換によるパワースペクト
ラムを示すグラフ、 第４図は、ＧａＡ ｓ結晶の透過率を示すグラフである
。 にランプ、 ２：ピンホール、 ３：波長１μｍ帯用フィルタ、 ４：拡散板、 ５：試料、 ６：接写レンズ、 ７：ＴＶ左カメラ ８：画像処理装置、 ９：コンピュータ、 １０：ＣＲＴ。 特許出願人 三井金属鉱業株式会社 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 代理人 弁理士 伊 東 哲 也 定量的吸収像計測装置の概略図 第 １ 図 光吸収像の分散 δＴ／′ｒ（％）光吸収像の
分散と比抵抗分散の相関関係第２図 ０ ３０％、 ５０シ島空間周′ｌ
ｆ−数吸収像のフーリエ変換によるパワースペクトラム
第３図 ＧａＡｓ結晶の透過率ラインプロファイル＠ ４ 図
Claims (2)
- （１）結晶試料に均一に所定波長の光を照射し、該試料
を透過する光を受光し、該受光結果に基づいて試料の透
過率を算出し、該透過率の平均および標準偏差に基づい
て試料の比抵抗の分散を求めることを特徴とする光吸収
測定の定量的評価方法。 - （２）前記結晶試料がＧａＡｓ結晶であり、前記光が波
長１μｍ帯の赤外線である特許請求の範囲第１項記載の
光吸収測定の定量的評価方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4984888A JPH0641910B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 比抵抗の分散の測定方法 |
| US07/317,643 US5077475A (en) | 1988-03-04 | 1989-03-01 | Method for quantitative evaluation method of optical absorption image for determination of resistivity dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4984888A JPH0641910B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 比抵抗の分散の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01224646A true JPH01224646A (ja) | 1989-09-07 |
| JPH0641910B2 JPH0641910B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=12842479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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