JPH0329336A - 半導体結晶体中の少数キヤリアの拡散距離の位置分解測定方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、欠陥及び不純物を非破壊的に検出することの
できる半導体結晶体中の少数キャリアの拡散距離を位置
分解的に測定する方法に関する．〔従来の技術］ 半導体結晶体（いわゆるウェハー）中の不純物及び欠陥
は少数キャリアに対する再結合中心を示す，従って少数
キャリアの拡散距離Ｌはウェハー中の欠陥密度の尺度で
ある． Ｌを位置分解的に測定する方法は欧州特許出願公開第０
２９５４４０号明細書から公知である．その際ウェハー
の前面及び背面をそれぞれ電解液で満たした測定半室と
接触させるウエハーの背面に、直流電圧源を接続するこ
とにより遮断可能の空間電化領域を作る．すなわち電圧
源の他極を、その背面側の測定半室の電解液中に存在す
る電極と接続させる．ウェハーの前面を可視光線、例え
ばＨｅ−Ｎｅレーザで照射する．生じた少数キャリアの
光電流をウェハーの背面で検出し、前面側ウェハー表面
で測定された少数キャリアで正規化する．この商から拡
散距離Ｌを数学的に算定するやしかしこの方法は拡散距
離Ｌがウェハーの厚さのＤの約１／４よりも大きい場合
に使用し得るにすぎない．それというのも僅少ではある
が少数キャリアがウェハーの背面にまで拡散するからで
ある． 〔発明が解決しようとする！Ｉ！題〕 従って本発明の課題は、拡散距離の量的及び位置分解的
測定をＬ＜１／４Ｄの場合にも可能とすることにある． 〔課題を解決するための手段〕 この課題は、 ｉ）電解液で満たされた少なくとも１個の測定半室を半
導体結晶体に取り付けて、半導体の前面を電解液と接触
させ、 ｉｉ）半導体結晶体をオーム接触部を介して電圧源と接
続し、これにより半導体結晶体と電解液中に存在する電
極との間に電圧を印加させ、ｉｉｉ）半導体結晶体の前
面を光源の光で照射することにより、半導体結晶体中の
少数キャリアの拡散距離を測定する方法において、 ａ）　ウェハーと前面側電解液中の電極との間で印加さ
れる電圧によって、ウェハーの前面に遮断可能の空間電
化９５域を生ぜしめ、 ｂ）　照射のため波長λ＞８　０　０　ｎｍを有する光
源を使用し、 Ｃ）前面における少数キャリアの光ｔ流Ｉ１を測定し、 ｄ）拡散距離Ｌを数理方程式 １＋　　　　ヨ　　αＬ　　−α一 １＋＋ｔａａｘ　　　　　１＋ｃｒＬ　　”Ｃ式中αは
波長の光線に対する吸収係数を表し、Ｗは空間電荷領域
の広がりを表す〕により測定し、その際１，，ｎ＋ａｘ
を公知の極めて大きな拡散距離を有する検体で校正する
ことにより検出することによって解決される． （実施例〕 次に本発明を図面に示した実施例に基づき更に詳述する
。

第ｌ図によればウェハー１は電解液４、５で満たされた
２つの測定半室２、３間に設けられる．電解液としては
例えば湿潤剤を添加した２％弗化水素酸を使用すること
ができる．ウエハー１はオーム接触部６を介して電圧Ｒ
７に接続されており、電圧源の他極は、前面側測定半室
２の電解液４中に存在する電極８に接続されている．ｉ
圧源７では電圧Ｕ１を、ウェハー１０の前面９に遮断可
能の空間電荷領域が生じるように調整する．半導体ウェ
ハー１が例えばｐ−Ｓｉからなる場合、これは負にバイ
アスをかけられ、Ｕｌは約５ｖである．ウェハーの前面
９を光ｉｔ！１１で照射するが、この場合光点は約ｌＩ
ＩＩＩ１藁に焦点合わせされ、ウエハー表面を走査する
ことができる．本発明では固定波長λ＞８　０　０　ｎ
ｍの光源を使用することができる。それというのも電子
一正孔対がウエハー表面だけでなく、検体の一層深い箇
所にも生じるからである。

少数キャリアの光電流Ｉ，を電流計１２で測定する．こ
れは所定の前提下において、生じた電荷キャリアの数と
拡散距ＭＬとの公知の関数二１＋＝　　　ｑ゜φ゛Ｌ　
一“ ｌ＋Ｌ　　ｅ　　（Ｄ＞Ｌ） ’　ｌ＋ＩＩａＸ　　””　ｑ　　−　φであり、第２
図に示す． この場合９一素電荷、φ＝光子流、α一半導体への波長
λの光線の吸収係数、Ｌ＝少数キャリアの拡散距離、Ｗ
＝空間電荷領域の広がり、Ｄ＝ウェハー１の厚さを表す
． １．，ｍａｙは、生じたすべての少数キャリアを把握す
る電流に相当し、公知の極めて大きな拡散距離を有する
検体で構威することによって検出される．第３ａ図は本
発明方法による中央線２０で意図的に不純化されたウエ
ハーにおけるしの位置分解測定を示し、第３ｂ図は欧州
特許出厠公開第０２９５４４０号明細書による測定法で
得られた結果を比較して示すものである． 上記の本発明方法により種々の実施変法が可能である． （１）適当な光源１１は相応するフィルタ及び焦点調整
光学系を伴う慣用のもの以外に発光ダイオード、Ｎｄ−
ＹＡＣレーザ及び半導体レーザであってもよい． （２）ウエハー背面ＩＯに接する電解液で満たされた第
２測定半室３は付加的に電圧ｆｉｌ３と、検体１０に遮
断可能の空間電荷領域が生じるように接続することもで
きる。この場合少数キャリアの背面光電流ｈは、欧州特
許出廓公開第０２９５４４０号明細書においてＬを測定
するために使用する′Ｒ流計１４で測定することができ
る。

（３）　　ウェハー背面１０に接する電解液で満たされ
た第２測定半室３は検体背面１０に特定の特性、特に表
面状態密度を得るために利用する．しかしこの第２測定
半室は本発明による測定原理にとっては必ずしも必要な
ものではなく、空のままであるか又は測定装置を簡略化
するため省くこともできる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による測定を行うための装置の略示図、
第２図は測定された前面倒光電ｆＬＩ，と拡散距１％ｌ
Ｌとの関連性を示すグラフ図、第３ａｂ図は中央で意図
的に不純化されたウエハーにおける拡散距離の位置分布
を示す写真図である。 １・・・半導体結晶体（ウェハー） ２、３・・・測定半室 ４、５・・・電解液 ６・・・オーム接触部 ７・・・電圧源 ８・・・電極 ９・・・前面 １０・・・背面 １１・・・光源 １２・・・電流計 １３・・・電圧源 １４・・・電流計 １５・・・電極 −２３０ ＦＩＧ３ａ １ａｏｐｍ ＦＩＧ３ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ｉ）電解液で満たされた少なくとも１個の測定半室
   （２）を半導体結晶体（１）に取り 付けて、半導体の前面（９）を電解液（４）と接触させ
   、 ｉｉ）半導体結晶体（１）をオーム接触部（６）を介し
   て電圧源（７）と接続し、これによ り半導体結晶体（１）と電解液（４）中に 存在する電極（８）との間に電圧を印加さ せ、 ｉｉ）半導体結晶体（１）の前面（９）を光源（１１）
   の光で照射する ことにより、半導体結晶体中の少数キャリアの拡散距離
   （Ｌ）を測定する方法において、ａ）印加した電圧によ
   って半導体結晶体（１）の前面（９）上に遮断可能の空
   間電化領域 を形成し、 ｂ）照射のため波長λ＞８００ｎｍを有する光源（１１
   ）を使用し、 ｃ）前面（９）における少数キャリアの光電流（Ｉ＿１
   ）を測定し、 ｄ）拡散距離（Ｌ）を数理方程式 ▲数式、化学式、表等があります▼　 〔式中αは波長λの光線に対する吸収係数 を表し、Ｗは遮断可能の空間電化領域の広 がりを表す〕により測定し、その際Ｉ＿１、ｍａｘを公
   知の極めて大きな拡散距離を有する検 体で校正することにより検出する ことを特徴とする半導体結晶体中の少数キャリアの拡散
   距離の位置分解測定方法。 ２）電解液で満たされた測定半室（２）を半導体結晶体
   （１）の前面（９）に接触させて使用することを特徴と
   する請求項１記載の方法。 ３）半導体結晶体（１）の前面及び背面（９、１０）に
   それぞれ測定半室（２、３）を取り付け、その際少なく
   とも前面側の測定半室（２）を電解液で満たすことを特
   徴とする請求項１記載の方法。 ４）両測定半室（２、３）を電解液で満たし、半導体結
   晶体（１）の前面及び背面（９、１０）をそれぞれ測定
   半室（２、３）の電解液（４、５）と接触させることを
   特徴とする請求項１又は３記載の方法。 ５）光線を半導体結晶体（１）の前面（９）に集光し、
   これを走査することにより、位置分解測定を行うことを
   特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。 ６）光源（１１）としてレーザを使用することを特徴と
   する請求項１ないし５の１つに記載の方法。 ７）光源（１１）として発光ダイオードを使用すること
   を特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方法。 ８）逆方向電圧（Ｕ＿２）を、半導体結晶体（１）の背
   面（１０）と背面側の測定半室（３）中に存在する電極
   （１５）との間に印加し、少数キャリアの背面光電流（
   Ｉ＿２）を付加的に測定することを特徴とする請求項３
   ないし７の１つに記載の方法。