JPH0397243A - キャリア濃度分布測定方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、エッチングとホール測定を操り返し行なう
ことによって半導体のキャリア濃度分布を測定する方法
に関する． （従来の技術） 高濃度（１０”ａｉ−３以上）のキャリア濃度分布を測
定するためには一般にホール測定法（Ｓｔｒｉｐ−ｐｉ
ｎｇ　Ｈａｌｌ　ｍｅｔｈｏｄ）により行われる。この
方法では，半導体基板の表面エッチングとホール測定の
サイクルを繰り返して行ない，キャリア濃度分布を測定
する．ホール測定はファンデルポウ（Ｖａｎｄｅｒ　Ｐ
ａｕｖ）法により行ない、シートキャリア濃度Ｎｓを求
める．二つの連続したサイクルによりＮｓの差分ΔＮｇ
を求め，これをエッチングした厚みで割ればその深さで
のキャリアの濃度ｎが求まる。

ところで，半導体表面には表面準位が存在し，これにフ
ェルミレベル（Ｆｅｒｍｉ　Ｌｅｖｅｌ）が捕えられて
表面に空乏層が生じることがわかっている．空乏層の厚
みは材料やその材料の表面状態、表面のキャリア濃度に
依存する．例えばＧｓＡｓ半導体の場合．　０．４Ｖ〜
０．７ｖに相当する表面空乏層が存在するものと思われ
る．従ってホール測定で測定されたＮｓは、このように
して表面から排除されたキャリアを差し引いた分を表わ
しており、従って、イオン化したドナーの数Ｎｉｌ’　
とは異なる．しかし、必要なのは、全ドナー不純物のう
ちどれ位がイオン化しているかということである．従っ
て、求めるのはＮｓではな＜Ｎｓ’でなければならない
．さらに、必要なのはイオン化したドナー不純物の分布
であり，これは表面準位を無視した場合のキャリア濃度
プロファイルにほぼ等しい．したがって、キャリア濃度
分布を求める際にもＮｓではなく，Ｎｓ’から求めなけ
ればならない．この点においてＮｓからキャリア濃度分
布を求める従来の測定装置には問題があると言える． （発明が解決しようとする課題） 本発明が解決しようとする問題点は、以下の通りである
。すなわち，従来のキャリア濃度分布測定装置において
はＮｓからキャリア濃度を求めているため，イオン化し
たドナーの分布を正しく測定できていないという点であ
る．本発明の目的はこの問題点すなわち、イオン化した
ドナーの分布を正確に測定することを解決することであ
る．この目的はＮｓではな＜Ｎｓ’　を測定することに
より達威される。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 以上のような問題点を解決するため、各サイクルのホー
ル測定において、Ｎｓではな＜Ｎｓ’　を求める必要が
ある６ＮＳ’　を測定するためには、ホール測定の時に
表面準位をできるだけ減らしてやればよい．このことは
化合物半導体の表面を硫化アンモニウム（ＮＨ，），Ｓ
ｘ処理することで達成される。

この半導体基板に対する硫化アンモニウム液による表面
処理及びその結果の原因等については、｝１．Ｏｉｇａ
ｗａ，　Ｊ．Ｆ．Ｆａｎ，　Ｙ．Ｎａｎｎｉｃｈｉ，　
Ｋ．Ａｎｄｏ，　Ｋ．Ｓａ−ｉｋｉ　ａｎｄ，　Ａ．Ｋ
ｏｍａ　；　Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．２８
，Ｌ３４０〜Ｌ３４２（１９８９） に述べられている． （作　用） 前述したように、化合物半導体のキャリア濃度分布を測
定するにあたり、該半導体の表面を硫化アンモニウムで
処理することによってその表面準位密度を著しく減少さ
せることができる。この状態でホール測定を行い，シー
トキャリア濃度を求めれば，限りな＜Ｎｓ’に近い値が
得られる。そして、各サイクルでＮｓ’　を求め、連続
した二つのサイクル間の差分ΔＮｇ’　をエッチングし
た厚みで割るとその深さでのキャリア濃度ｎが正確に求
まる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図及び第２図を用いて説明する。

第１図は、本発明及び従来例の処理工程の一サイクル分
が示されている。第２図は、この処理工程を実施する装
置の概略図を示している．半導体基板（たとえば，Ｇａ
Ａｓ）は、まず、エッチング（表面３０入程度を陽極酸
化し、この表面を塩酸もしくは水酸化ナトリウムの溶液
で除去する）によってその表面を処理する．ついで、水
洗によってエッチング液（たとえば，水酸化ナトリウム
の０．５モル溶液）を除去する．その後，半導体基板は
硫化アンモニウム液に数分〜ｌＯ分程度浸漬する．この
硫化アンモニウム処理によって表面準位は存在しなくな
る。したがって、この状態で半導体基板をホール測定す
ると半導体基板のキャリア濃度が正確に測られる．この
処理のあと、半導体基板は乾燥されて次工程のホール測
定が行われる．これが、半導体基板のホール測定の１サ
イクルである．その後、第１図の（１）に示すように再
び、エッチング以下の工程を行って次のサイクルに入る
．このサイクルを複数回繰り返して半導体基板全体のキ
ャリア濃度が正確に測定される．第２図は、前述したホ
ール測定に至る処理を行うための具体的な装置である．
図中回転ヘッドは電極を有しており、この電極は測定装
置（図示せず）につながっている。さらに，この回転ヘ
ッドにはプリント基板が垂直に植設されており、プリン
ト基板は電気的に前記の電極に接続している。

この回転ヘッドは、図に示すとおり左右に回転すると同
時に上下にも動くようになっている。測定対象である前
記半導体基板は、前記プリント基板にマウンドされてい
る．したがって、この基板はこのプリント基板と共に移
動し、そして、回転ヘッドの電極を通して外部の前記測
定装置に電気的に接続している．回転ヘッドの移動範囲
内にはエッチング液容器、純水容器，硫化アンモニウム
液容器，乾燥装置及び磁界発生手段が配置されている． 回転ヘッドの回転及び上下動によってプリント基板が移
動し、陽極酸化膜形成後、エッチング液容器に挿入され
る。これによって、プリント基板上の半導体基板は、エ
ッチング液（例えばＮａＯＨ０．５モル溶液）で数１０
秒間エッチングされる。この液は濃塩酸でも良い。この
一回のエッチングによって半導体基板の酸化膜（例えば
３０Ａ）が削られる．エッチング処理が終了するとプリ
ント基板はエッチング液容器から引き上げられ、次の純
水容器で水洗される。水洗終了後半導体基板は硫化アン
モニウム（ＮＨ４）２Ｓ２の溶液中へプリント基板と共
に浸されｌＯ分間処理して表面準位を除去する。ここで
処理した半導体基板は、つぎの乾燥装置のドライ窒素流
で乾燥されて表面処理が完或する。この表面処理された
半導体基板は、磁界発生手段に置かれ、ホール測定され
る。測定結果は前記測定装置に記録される。この処理工
程はキャリア濃度分布を測るべきＧａＡｓ基板の活性領
域が３００λの場合は、約１０回繰り返される。

この第２図に示された装置は、各工程の手順を，コンピ
ュータ制御し，自動化されているので、各処理が精確に
行われる。

また、硫化アンモニウムはエッチング性も認められるの
で、酸化膜形成及び酸化膜のエッチング処理もその後の
水洗も省略することができる。したがって、第１図の■
に示すようなサイクルで本発明が実施できるので工程短
縮が可能になる。

上記実施例では一連の処理工程を室温の大気中で行った
が、これは例えば第２図に示した装置全体を密閉容器に
入れ、ＧａＡｓ基仮に対して不活性なガス例えばＮ２や
Ａｒ等で内部を満たした状態で行った方がより好ましい
． 本発明はＧａＡｓ基板に限ることなく、ＩｎＰやＡＱＧ
ａＡｓ等の他の化合物半導体或は、■族半導体に対して
も同様に適用できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明は、半導体のキャリア濃
度分布を測定する方法において、半導体基板を硫化アン
モニウム液に浸し、表匍処理を行うことによってキャリ
ア濃度分布を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明及び従来例によるキャリア濃度分布を
測定する方法におけるーサイクル分の処理工程を示した
図であり、第２図は、本発明のキャリア濃度分布を測定
する装置を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エッチングとホール測定のサイクルを繰り返し行なって
   半導体基板のキャリア濃度分布を測定する装置を用いて
   キャリア濃度分布を測定する方法において、ホール測定
   前に前記基板を硫化アンモニウム液に浸して表面の硫化
   処理を行なうことを特徴とするキャリア濃度分布測定方
   法。