JPH02248062A - 半導体材料のライフタイム計測方法及びその装置 - Google Patents
半導体材料のライフタイム計測方法及びその装置Info
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- JPH02248062A JPH02248062A JP6897289A JP6897289A JPH02248062A JP H02248062 A JPH02248062 A JP H02248062A JP 6897289 A JP6897289 A JP 6897289A JP 6897289 A JP6897289 A JP 6897289A JP H02248062 A JPH02248062 A JP H02248062A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2642—Testing semiconductor operation lifetime or reliability, e.g. by accelerated life tests
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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】
発明の目的：
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体材料にパルスエネルギーを注入し、そ
れにより発生ずるキャリアの減衰特性を計測するライフ
タイムの計測において、そのライフタイム計測値により
重金属汚染を検出し評価することを可能とした半導体材
料のライフタイム計測方法及びその装置に関する。
れにより発生ずるキャリアの減衰特性を計測するライフ
タイムの計測において、そのライフタイム計測値により
重金属汚染を検出し評価することを可能とした半導体材
料のライフタイム計測方法及びその装置に関する。
（従来の技術）
半導体材料（Ｓｔ、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。
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ロセス等
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。
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少の金属汚染を検査す
る装置が普及している。
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少の金属汚染を検査す
る装置が普及している。
従来、上述した検査装置としては、結晶欠陥に対しては
キャリアのライフタイムを計測する方法、また微少の金
属汚染に対してはＤＬＴＳ （ＤｅｅｐＬｅｖｅｌ Ｔ
ｒａｎｓｉｅｎｔ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法など
の接触破壊検査方法が一般的であった。
キャリアのライフタイムを計測する方法、また微少の金
属汚染に対してはＤＬＴＳ （ＤｅｅｐＬｅｖｅｌ Ｔ
ｒａｎｓｉｅｎｔ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法など
の接触破壊検査方法が一般的であった。
ライフタイム計測方法では、半導体材料の表面に光エネ
ルギー（パルス）を注入し、同時に照射されているマイ
クロ波の反射マイクロ波により少数キャリアライフタイ
ムを計測している。
ルギー（パルス）を注入し、同時に照射されているマイ
クロ波の反射マイクロ波により少数キャリアライフタイ
ムを計測している。
ＤＬＴＳ法は、基板にダイオードを造り電圧印加し、第
２図（Ｄ）に示すように電圧を断った後の応答をある一
定時間（ｔｔ、ｔｉ ）の信号変化量（１）でとらえ、
温度との関係をプロットして計測するもので、種々の金
属によりＩのピーク値温度が異なってくる。
２図（Ｄ）に示すように電圧を断った後の応答をある一
定時間（ｔｔ、ｔｉ ）の信号変化量（１）でとらえ、
温度との関係をプロットして計測するもので、種々の金
属によりＩのピーク値温度が異なってくる。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、上述したように従来においては、金属汚染の
検査には接触破壊検査方法を用いなければならなかった
。
検査には接触破壊検査方法を用いなければならなかった
。
その理由は、ライフタイムを計測する方法では、結晶格
子欠陥や、多量の金属汚染０２スワール等の計測に関し
てはかなりの実績が認められているが、微少の金属汚染
や表面、バルクのライフタイム評価等に一部問題を残し
ていた。したがって、微少の金属汚染検出にはＤＬＴＳ
法が破壊法ながら評価されていた。
子欠陥や、多量の金属汚染０２スワール等の計測に関し
てはかなりの実績が認められているが、微少の金属汚染
や表面、バルクのライフタイム評価等に一部問題を残し
ていた。したがって、微少の金属汚染検出にはＤＬＴＳ
法が破壊法ながら評価されていた。
以上より、従来においては非接触による方法では微少の
金属汚染が行なえないという問題点があった。
金属汚染が行なえないという問題点があった。
本発明は上述のような事情から成されたものであり、半
導体材料内の微少の金属汚染を検出することができる半
導体材料のライフタイム計測方法及びその装置を提供す
ることにある。
導体材料内の微少の金属汚染を検出することができる半
導体材料のライフタイム計測方法及びその装置を提供す
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を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及び
その装置に関するものであり、本発明の上記目的は、半
導体材料の温度を変化させてライフタイムを計測するこ
とによって達成される。また、半導体材料の加熱を行な
う加熱手段を備えることによって達成される。
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を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及び
その装置に関するものであり、本発明の上記目的は、半
導体材料の温度を変化させてライフタイムを計測するこ
とによって達成される。また、半導体材料の加熱を行な
う加熱手段を備えることによって達成される。
（作用）
本発明にあっては、加熱手段により半導体材料の温度を
変化させてライフタイムを計測することにより、微少の
金属汚染の検出や表面及びバルクの分離評価ができる。
変化させてライフタイムを計測することにより、微少の
金属汚染の検出や表面及びバルクの分離評価ができる。
（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。
明する。
第１図は、本発明における実施例の装置を示す図である
。第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の詳細な説明するた
めの図である。
。第２図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の詳細な説明するた
めの図である。
第１図において、この装置はＸ−Ｙステージ６の上に耐
熱材４が載置され、その耐熱材の上部にはヒータ７が埋
め込まれている。そして、更にその上に非金属耐熱材２
が載置され、そのような構成の装置の上に被計測半導体
材料１が載せられて計測が行なわれる。そのとき、その
上部に位置するマイクロ波発信・受信用導波管３からは
マイクロ波が照射されており、レーザダイオード５．．
５．からはそれぞれ波長λ１８λ２の励起光線が出力さ
れる。
熱材４が載置され、その耐熱材の上部にはヒータ７が埋
め込まれている。そして、更にその上に非金属耐熱材２
が載置され、そのような構成の装置の上に被計測半導体
材料１が載せられて計測が行なわれる。そのとき、その
上部に位置するマイクロ波発信・受信用導波管３からは
マイクロ波が照射されており、レーザダイオード５．．
５．からはそれぞれ波長λ１８λ２の励起光線が出力さ
れる。
そこで、金属汚染された被計測半導体材料ｌの温度をヒ
ータ７により徐々に上昇させてライフタイムを反射マイ
クロ波によって計測すると、例えば第２図（＾）によう
にある温度で著しくライフタイムの変動を生ずる。これ
は、シリコン材料の温度を上Ｒ−させることにより、そ
の中に含まれる微少金属のエネルギーレベルが導電体に
近づくので励起電子が消滅し易くなるために生ずる現象
である０例えば、第２図（ＩＩ）はそのときの計測デー
タである。ここで、横軸をｌ／時間（１／Ｔ） 、！ｕ
＋ｂをライフタイムでとすると、金属が拡１１（シたサ
ンプル■と無拡散のサンプル■を計測したデータによれ
ば、ある温度以上になると無拡散のサンプル■における
ライフタイムは向上するのに対して、拡散したサンプル
■におけるライフタイムはそれほど上Ｅ、せず、大きな
差を生じる結果となる。この結果は、第２図（Ｃ）に示
すＤＬＴＳ法による測定データのピークと相関を有して
いる。
ータ７により徐々に上昇させてライフタイムを反射マイ
クロ波によって計測すると、例えば第２図（＾）によう
にある温度で著しくライフタイムの変動を生ずる。これ
は、シリコン材料の温度を上Ｒ−させることにより、そ
の中に含まれる微少金属のエネルギーレベルが導電体に
近づくので励起電子が消滅し易くなるために生ずる現象
である０例えば、第２図（ＩＩ）はそのときの計測デー
タである。ここで、横軸をｌ／時間（１／Ｔ） 、！ｕ
＋ｂをライフタイムでとすると、金属が拡１１（シたサ
ンプル■と無拡散のサンプル■を計測したデータによれ
ば、ある温度以上になると無拡散のサンプル■における
ライフタイムは向上するのに対して、拡散したサンプル
■におけるライフタイムはそれほど上Ｅ、せず、大きな
差を生じる結果となる。この結果は、第２図（Ｃ）に示
すＤＬＴＳ法による測定データのピークと相関を有して
いる。
つまり、更に詳細には第２図（ＩＩ）における温度１／
Ｔ、と第２図（Ｃ）における温度ちの関係を事前に実験
的に求めることにより、破壊法であるＤＬＴＳ法を利用
する必要なく非接触非破壊法であるライフタイム計測方
法を用いて微少の金属汚染の有無の判別とその金属の種
類の推測ができる。又、半導体材料の汚染はほとんどそ
の表面に集中することが考えられるため、このように温
度を上Ｒ９させて計測することにより、汚染が著しい表
面のライフタイムと汚染の比較的少ない内部のライフタ
イム、つまり表面とバルクの分間評価が高いＳ／Ｎ比で
得られる。
Ｔ、と第２図（Ｃ）における温度ちの関係を事前に実験
的に求めることにより、破壊法であるＤＬＴＳ法を利用
する必要なく非接触非破壊法であるライフタイム計測方
法を用いて微少の金属汚染の有無の判別とその金属の種
類の推測ができる。又、半導体材料の汚染はほとんどそ
の表面に集中することが考えられるため、このように温
度を上Ｒ９させて計測することにより、汚染が著しい表
面のライフタイムと汚染の比較的少ない内部のライフタ
イム、つまり表面とバルクの分間評価が高いＳ／Ｎ比で
得られる。
尚、この実施例においては、加熱手段としてヒータを採
用したが、これに限られることはなく、加熱の方法は他
にもいろいろ態様が考えられるであろう。
用したが、これに限られることはなく、加熱の方法は他
にもいろいろ態様が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の計
測方法及びその装置によれば、半導体材料の温度を上昇
させてライフタイムを計測することにより、従来破壊法
でしか得られなかった微少な重金属汚染の計測や表面再
結合速度（表面ライフタイム）の分離及び評価が可能と
なり、プロセス評価装置として多大の効果を期待するこ
とが可能となる。
測方法及びその装置によれば、半導体材料の温度を上昇
させてライフタイムを計測することにより、従来破壊法
でしか得られなかった微少な重金属汚染の計測や表面再
結合速度（表面ライフタイム）の分離及び評価が可能と
なり、プロセス評価装置として多大の効果を期待するこ
とが可能となる。
第１図は本発明における実施例の装置を示す図、第２図
（＾）〜（Ｄ）は本発明の詳細な説明するための図であ
る。 ｌ・・・非計測半導体材料、２・・パ非金属耐熱材、３
・・・マイクロ波発信・受信用導波管、４・・・耐熱材
、５・・・レーザダイオード、６・・・Ｘ−Ｙステージ
、７・・・ヒータ。 第 ｌ 図
（＾）〜（Ｄ）は本発明の詳細な説明するための図であ
る。 ｌ・・・非計測半導体材料、２・・パ非金属耐熱材、３
・・・マイクロ波発信・受信用導波管、４・・・耐熱材
、５・・・レーザダイオード、６・・・Ｘ−Ｙステージ
、７・・・ヒータ。 第 ｌ 図
Claims (1)
- 【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、半
導体材料の温度を変化させてライフタイムを計測するよ
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。 ２、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装置において、前
記半導体材料の加熱を行なう加熱手段を備えるようにし
たことを特徴する半導体材料のライフタイム計測装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6897289A JPH02248062A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 半導体材料のライフタイム計測方法及びその装置 |
| US07/475,768 US5081414A (en) | 1989-03-20 | 1990-02-05 | Method for measuring lifetime of semiconductor material and apparatus therefor |
| US07/730,114 US5138255A (en) | 1989-03-20 | 1991-07-15 | Method and apparatus for measuring lifetime of semiconductor material including waveguide tuning means |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6897289A JPH02248062A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 半導体材料のライフタイム計測方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02248062A true JPH02248062A (ja) | 1990-10-03 |
Family
ID=13389095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6897289A Pending JPH02248062A (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 半導体材料のライフタイム計測方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02248062A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07153809A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-16 | Nec Corp | 半導体基板の不純物分析装置および不純物分析方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61114543A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Hitachi Ltd | 半導体評価装置 |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP6897289A patent/JPH02248062A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61114543A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Hitachi Ltd | 半導体評価装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07153809A (ja) * | 1993-11-26 | 1995-06-16 | Nec Corp | 半導体基板の不純物分析装置および不純物分析方法 |
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