JPH02248061A

JPH02248061A - 半導体材料のライフタイム計測方法

Info

Publication number: JPH02248061A
Application number: JP6897189A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kusama; 草間　建男
Original assignee: SEMITETSUKUSU KK
Current assignee: SEMITETSUKUSU KK
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1990-10-03

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。

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的；（ａ業上の利用分野）本発明は、半導体材料の評価を行なう目的で半導体材料
にパルスエネルギーを注入し、それによって発生するキ
ャリアの減衰特性を前記半導体材料に照射するマイクロ
波の反射マイクロ波によって計測する際に、反射マイク
ロ波の反射出力を最大にすることができる半導体材料の
ライフタイム計測方法に関する。

（従来の技術）半導体材料（Ｓｉ、Ｇａ、＾Ｓ等）は、材料製造からプ
ロセス工程を経てデバイスとして有効になるに至るまで
、何百という工程を経て加工処理等が行なわれる。

こうした材料製造プロセス及びデバイス製造プｒＪセス
等において、洗浄、拡散、熱処理、パターニング、エツ
チング等、半導体材料に結晶欠陥や金属汚染を引き起こ
す可能性のある工程が無数に存在するため、その工程の
管理には大変な労力を費やしまた神経を使っている。

しかしながら、このようにして製造される半導体材料で
あるがために、ある程度の割合で結晶欠陥や金属汚染を
含む半導体材料が製造されてしまうのが実情である。そ
こで、半導体材料の結晶欠陥や微小の金属汚染を検査す
る装置が普及している。

従来より半導体材料の結晶欠陥を評価する方法としては
、そのライフタイムを計測する方法が一般的である。

第３図（＾）〜（０）は、従来における半導体材料のラ
イフタイム計測方法を説明するための図である。

同図は、ライフタイム計測装置のマイクロ波照射部を示
しており、同図（Ａ）は、被計測半導体材料１、通常は
非金属材料である計測台２、マイクロ波発信・受信用導
波管３で構成される。同図（１１）は別な例であり、計
測台２の代わりに非金属材料の被計測物ホルダ４が備わ
っている。同図（Ｃ）は更に別な例であり、マイクロ波
の反射用の金属板５を具備しているものである。

同図において、■は入射マイクロ波、■は材料からの反
射マイクロ波を意味し、この反射マイクロ波がライフタ
イム情報を有する信号波であり・；。

クリスタル検波ダイオード（導波管に具備されているも
の）により電気信号に変化され更に増幅されて出力され
る。

（発明が解決しようとする課題）ところで上述した従来の方法では、第３図（＾）の方法
においては、被計測°半導体材料１を透過してしまうマ
イクロ波■″と計測台２で反射されるマイクロ波■”の
影響で、有効な反射マイクロ波信号量が小さかった。ま
た、同図（Ｂ、）の方法においては、被計測半導体材料
１を透過して被計測物ホルダ４で反射した反射マイクロ
波が■のＳ／Ｎ比を低下させてしまった。更に、同図（
Ｃ）の方法においては、透過したマイクロ波を金属板５
で再度反射させることによって、反射マイクロ波の量を
増加させ信号Ｓ／Ｎ比を改善することを目的としたが、
２つのマイクロ波の位相の重なり合いから、信号出力が
振幅や周期等に関して変動するという問題を生じていた
。

したがりて、被計測半導体材料ｌの厚さ、金属板５の位
置、計測台２の厚さ、計測台２と導波管３の位置関係等
で反射マイクロ波信号が極めて変動してしまったので、
データの信頼性に乏しいという問題点となっていた。

又、ライフタイム値の短い計測においては、かかる反射
マイクロ波信号の量が極めて小さくなることから、アン
プを用いて信号を取り込むことによるライフタイムデー
タの電気的遅れによるデータ信頼性劣化も問題となって
いた。

第４図は、同図（ａ）における金属板５を機械的上下さ
せた場合のアンプの出力信号の例を示す。

図において、被計測半導体材料１で反射した反射マイク
ロ波は、マジックτ８によりＥ−ＨチェーナｌＯに導か
れ、更に検波器ｌ！を介して信号アンプ１２で増幅され
る。同図（ｂ）〜（ｄ）は、金属板５の位置に応じた信
号アンプ１２での出力波形を示１°、このように、金属
板５の位置により信号アンプ１２の出力波形は、大幅に
変形して有効な信号が得られなかった。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本
発明の目的は、半導体材料の検査を極めて高い信頼性で
実現することができる半導体材料のライフタイム計測方
法を提供することにある。

発明の構成：（課題を解決するための手段）本発明は、外部エネルギー源からのエネルギー照射によ
って半導体材料内にキャリアを発生させ、発生したキャ
リアの減衰時間変化に基づいて少数キャリアライフタイ
ムを計測する半導体材料のライフタイム計測方法に関す
るものであり、本発明の上記目的は、前記半導体材料を
透過したマイクロ波を反射する金属面を相対する側に位
置させ、前記金属面で反射するマイクロ波の前記半導体
材料で反射するマイクロ波に対する影響を最小値にする
ような前記半導体材料と前記金属面との距離を求め、そ
の距離に相当する厚さの非金属材料をその間に挟装し、
更に前記マイクロ波を照射する導波管と前記半導体材料
との距離を徴調整することによって達成される。

（作用）本発明にあっては、半導体材料にマイクロ波を照射する
際に、それを透過したマイクロ波を反射する金属面を設
け、その金属面で反射するマイクロ波の半導体材料で反
射するマイクロ波に対する影響を最小値にするようなそ
れらの距＋ａｔを求めてその距離に相当する厚さの非金
属材料をその間に挟装し、更にマイクロ波を照射する導
波管と半導体材料との距離を徴調整することにより、有
効な反射マイクロ波の反射強度を最大にすることができ
る。

（実施例）以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は、この本発明による半導体材料のライフタイム
計測方法を説明するための図である。第２図は、反射マ
イクロ波強度の変化を示す図である。

第１図において、この実施例による方法では、金属台７
の上に石英ガラス板６が載せられ、更にその上に被計測
半導体材料１が載せられている。

同図において、マイクロ波発信・受信用導波管３から照
射されるマイクロ波は、被計測半導体材料４Ｉで反射す
るものまたは透過するものがあり、更にその透過したマ
イクロ波は、石英ガラス板６において反射・透過が行な
われ、金属台７の表面に達する。このとき、マイクロ波
発信・受信用導波管３により受信されるマイクロ波は、
主に被計測半導体材料１と金属台７からの反射波である
。

この２種類の反射マイクロ波の位相の関係は、双方の反
射面の距離によって決まる。したがって、金属台７から
の反射マイクロ波の被計測半導体材料１からのマイクロ
波に対する影響を最小限に抑えることができるその距離
を決定できる。

ゆえに、被計測半導体材料１の厚さが決まっていれば、
石英ガラス板６の厚さ（例えば２〜３ｍｍ）でその距離
を調箇する。これにより、有効な反射マイクロ波の反射
強度を最大にすることができる。更に、第１図（ｂ）に
示すように、被計測半導体材料１の厚さが多少変化した
場合（例えばＰでありＱである）には、マイクロ波発信
・受信用導波管３の位置を徴調整することにより、第２
図に示すように最大の反射マイクロ波が得られるように
即座に適応することができる。

以上のようにこの実施例においては、第３図（Ｃ）に示
した金属板５の概念をより積極的に本体構成物として具
備し、かつ所定の厚さを有する石英ガラス板を導入した
。

尚、この実施例においては、被金属材料として石英ガラ
ス板を採用したが、これに限られることはない、また、
本発明を達成するためには１以上で説明した実施例の態
様に限られることはなく他にもいろいろ考えられるであ
ろう。

発明の効果；以上のように本発明の半導体材料のライフタイム計測方
法によれば、従来のライフタイム計測方法に比して数倍
以上の出力精度向上が図れると共に、常に歪のない信頼
性の高いライフタイム信号を反射マイクロ波によって取
り出すことが可能となる。つまり、例えば通常のＣＺシ
リコン材料の場合、アンプを必要としない信号処理が可
能となり、かつ計測可能な比抵抗領域が広がると共に、
Ｓ／Ｎ比も極めて向上し、しかるに信号処理も簡素化し
て信頼性、経済性、保守性の著しい向上を実現すること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体材料のライフタイム計測方
法を説明するための図、第２図は反射マイクロ波強度の
変化を示す図、第３図（＾）〜（Ｃ）及び′ｓ４図は従
来における半導体材料のライフタイム計測方法を説明す
るための図である。１・・・被計測半導体材料、２・・・計測台、３・・・
マイクロ波発信・受信用導波管、４・・・被計測物ホル
ダ、５・・・金属板、６・・・石英ガラス板、７・・・
金属台゛、８・・・マジックＴ、９・・・無反射終端、
ｌＯ・・・Ｅ−１１チユーナ、１１・・・検波器、１２
・・・１３号アンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

１、外部エネルギー源からのエネルギー照射によって半
導体材料内にキャリアを発生させ、発生したキャリアの
減衰時間変化に基づいて少数キャリアライフタイムを計
測する半導体材料のライフタイム計測方法において、前
記半導体材料にマイクロ波を照射する際に、前記半導体
材料を透過したマイクロ波を反射する金属面を相対する
側に位置させ、前記金属面で反射するマイクロ波の前記
半導体材料で反射するマイクロ波に対する影響を最小限
にするような前記半導体材料と前記金属面との距離を求
め、その距離に相当する厚さの非金属材料をその間に挟
装し、更に前記マイクロ波を照射する導波管と前記半導
体材料との距離を徴調整するようにしたことを特徴とす
る半導体材料のライフタイム計測方法。