JPH04289442A - ライフタイム測定方法 - Google Patents
ライフタイム測定方法Info
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- JPH04289442A JPH04289442A JP5304791A JP5304791A JPH04289442A JP H04289442 A JPH04289442 A JP H04289442A JP 5304791 A JP5304791 A JP 5304791A JP 5304791 A JP5304791 A JP 5304791A JP H04289442 A JPH04289442 A JP H04289442A
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板に於けるキ
ャリアのライフタイム測定方法に関し、特にマイクロ波
を用いた光導電減衰法によって測定するライフタイム測
定方法に関する。
ャリアのライフタイム測定方法に関し、特にマイクロ波
を用いた光導電減衰法によって測定するライフタイム測
定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来のライフタイム測定方法の一
例を説明するための装置の概略を示す図である。一般に
、ライフタイムの測定は、熱平衡状態の半導体基板に光
励起により過剰キャリアを発生させ、この過剰キャリア
濃度の劣化をコンダクタンスの変化としてとらえ、マイ
クロ波の透過量或いは反射量の時間的変化を検出するこ
とにより行われていた。
例を説明するための装置の概略を示す図である。一般に
、ライフタイムの測定は、熱平衡状態の半導体基板に光
励起により過剰キャリアを発生させ、この過剰キャリア
濃度の劣化をコンダクタンスの変化としてとらえ、マイ
クロ波の透過量或いは反射量の時間的変化を検出するこ
とにより行われていた。
【０００３】ここで、従来のライフタイム測定方法を図
３の装置を用いて測定する場合を考えて説明すると、ま
ず、ガンダイオード１から発生したマイクロ波はサーキ
ュレータ２を介して導波管３を経てステージ４に設置し
た半導体基板５に定常的に照射する。このことによりそ
の反射波はサーキュレータ２を介して検出器７に捕捉さ
れる。次に、半導体基板５の表面にパルス駆動のレーザ
ダイオード６を光源として局所的にレーザ光を注入する
。レーザ光の波長は、例えば、シリコンの場合は９０４
ｎｍ程度を用い、半導体基板表面近傍の深さ３０μｍ程
度の領域に過剰キャリアを励起する。過剰キャリアは時
間経過とともにバルクあるいは表面へ拡散し、不純物，
結晶欠陥，表面準位等による再結合中心を媒介として再
結合して消滅し、キャリア濃度は熱平衡状態に近づく。 このとき半導体基板５から反射しているマイクロ波の出
力がコンダクタンスに依存することを利用してマイクロ
波の反射出力の変化を検出することにより光励起直後か
らの過剰キャリア濃度の変化をとらえて実効的なライフ
タイムを求めている。具体的にはマイクロ波の反射出力
Ｒの減衰過程はＲ＝（Ｒｍａｘ−Ｒｏ）ｅｘｐ（−ｔ／
ｔｒ）＋ＲｏＲｍａｘ：光励起直後の反射出力のピーク
値，Ｒｏ：光励起前の反射出力の定常値，ｔ：経過時間
で表わされ、定義している。このマイクロ波の反射出力
は検出器７にて電気信号に変化された後アンプ８で増幅
され、ＣＰＵ９にてデータ処理される。
３の装置を用いて測定する場合を考えて説明すると、ま
ず、ガンダイオード１から発生したマイクロ波はサーキ
ュレータ２を介して導波管３を経てステージ４に設置し
た半導体基板５に定常的に照射する。このことによりそ
の反射波はサーキュレータ２を介して検出器７に捕捉さ
れる。次に、半導体基板５の表面にパルス駆動のレーザ
ダイオード６を光源として局所的にレーザ光を注入する
。レーザ光の波長は、例えば、シリコンの場合は９０４
ｎｍ程度を用い、半導体基板表面近傍の深さ３０μｍ程
度の領域に過剰キャリアを励起する。過剰キャリアは時
間経過とともにバルクあるいは表面へ拡散し、不純物，
結晶欠陥，表面準位等による再結合中心を媒介として再
結合して消滅し、キャリア濃度は熱平衡状態に近づく。 このとき半導体基板５から反射しているマイクロ波の出
力がコンダクタンスに依存することを利用してマイクロ
波の反射出力の変化を検出することにより光励起直後か
らの過剰キャリア濃度の変化をとらえて実効的なライフ
タイムを求めている。具体的にはマイクロ波の反射出力
Ｒの減衰過程はＲ＝（Ｒｍａｘ−Ｒｏ）ｅｘｐ（−ｔ／
ｔｒ）＋ＲｏＲｍａｘ：光励起直後の反射出力のピーク
値，Ｒｏ：光励起前の反射出力の定常値，ｔ：経過時間
で表わされ、定義している。このマイクロ波の反射出力
は検出器７にて電気信号に変化された後アンプ８で増幅
され、ＣＰＵ９にてデータ処理される。
【０００４】このようなライフタイム測定方法は、半導
体装置製造工程に於ける重金属の不純物汚染評価等にも
用いられていた。
体装置製造工程に於ける重金属の不純物汚染評価等にも
用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体基板におけるキャリアのライフタイム測定方
法では、半導体表面近傍に過剰キャリアを励起するため
、光照射後特に初期時に光照射面側の表面再結合の影響
を強く受け易いという問題があった。例えばシリコンウ
ェーハの場合測定時のウェーハ表面は一般に自然に形成
される酸化膜或いは熱酸化膜である。表面が自然の酸化
膜である場合、シリコン方面に一平方センチメートル当
り１０の１２乗程度の準位が存在するため、表面再結合
速度が著しく速く、ライフタイムはバルクのライフタイ
ムよりはるかに短い値となる。例えば、重金属等の汚染
評価に用いた場合バルクの再結合中心濃度が異なる半導
体基板の間で比較した場合でも、見かけ上のライフタイ
ムに有意差が生じにくいという問題があった。
来の半導体基板におけるキャリアのライフタイム測定方
法では、半導体表面近傍に過剰キャリアを励起するため
、光照射後特に初期時に光照射面側の表面再結合の影響
を強く受け易いという問題があった。例えばシリコンウ
ェーハの場合測定時のウェーハ表面は一般に自然に形成
される酸化膜或いは熱酸化膜である。表面が自然の酸化
膜である場合、シリコン方面に一平方センチメートル当
り１０の１２乗程度の準位が存在するため、表面再結合
速度が著しく速く、ライフタイムはバルクのライフタイ
ムよりはるかに短い値となる。例えば、重金属等の汚染
評価に用いた場合バルクの再結合中心濃度が異なる半導
体基板の間で比較した場合でも、見かけ上のライフタイ
ムに有意差が生じにくいという問題があった。
【０００６】一方、熱酸化膜の場合は、界面準位の低減
効果によりある程度表面再結合成分を減少させることが
可能であるが、熱酸化膜中のチャージにより表面再結合
が影響を受けて、実際のバルクのライフタイムに関係な
くライフタイムが変動してしまうという欠点があった。
効果によりある程度表面再結合成分を減少させることが
可能であるが、熱酸化膜中のチャージにより表面再結合
が影響を受けて、実際のバルクのライフタイムに関係な
くライフタイムが変動してしまうという欠点があった。
【０００７】また、上述のような問題点を解消するのに
、半導体基板の表面に電荷膜を被覆処理する方法が考え
られるが、これには種々の問題が於きる。例えばＰ型半
導体基板の場合に、重クロム酸ナトリウム溶液の中で煮
沸する必要がある。このことは煩雑な処理を伴うし、か
えって汚染を招く可能性があることや、電荷の均一性や
電荷のコントロール性が制御が困難であるという問題点
があった。
、半導体基板の表面に電荷膜を被覆処理する方法が考え
られるが、これには種々の問題が於きる。例えばＰ型半
導体基板の場合に、重クロム酸ナトリウム溶液の中で煮
沸する必要がある。このことは煩雑な処理を伴うし、か
えって汚染を招く可能性があることや、電荷の均一性や
電荷のコントロール性が制御が困難であるという問題点
があった。
【０００８】本発明の目的は、表面における再結合を抑
制し、半導体基板のライフタイムを正確に測定出来るラ
イフタイム測定方法を提供することである。
制し、半導体基板のライフタイムを正確に測定出来るラ
イフタイム測定方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のライフタイム測
定方法は熱平衡状態の半導体基板の表面近傍に光励起に
より過剰キャリアを注入し、過剰キャリア濃度の減衰過
程をコンダクタンスの変化としてとらえてマイクロ波の
透過量及び反射量のいずれかの時間的変化を検出して測
定するライフタイム測定方法において、前記半導体基板
の光を照射する表面領域に透明絶縁フィルムを介して透
明導電フィルムを乗せ、この透明導電フィルムに電圧を
印加して測定することを特徴としている。
定方法は熱平衡状態の半導体基板の表面近傍に光励起に
より過剰キャリアを注入し、過剰キャリア濃度の減衰過
程をコンダクタンスの変化としてとらえてマイクロ波の
透過量及び反射量のいずれかの時間的変化を検出して測
定するライフタイム測定方法において、前記半導体基板
の光を照射する表面領域に透明絶縁フィルムを介して透
明導電フィルムを乗せ、この透明導電フィルムに電圧を
印加して測定することを特徴としている。
【００１０】本発明の第２のライフタイム測定方法は、
第１の方法に加えて、前記半導体基板の光を照射する表
面領域以外の表面に絶縁フィルムを介して導電フィルム
を重ね、この導電フィルムに電圧を印加して測定するこ
とを特徴としている。
第１の方法に加えて、前記半導体基板の光を照射する表
面領域以外の表面に絶縁フィルムを介して導電フィルム
を重ね、この導電フィルムに電圧を印加して測定するこ
とを特徴としている。
【００１１】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明のライフタイム測定方法の一実施例を
説明するための装置の概略を示す図である。まず酸化膜
を除去した半導体基板５をグランドに接続された導電性
の測定用のステージ４に乗せる。この半導体基板５の光
照射面には、予め光学的に透明な絶縁フィルム１１を介
して透明導電フィルム１０が敷いている。また、この透
明導電フィルム１０には電圧制御部１２に接続され、こ
の電圧制御部１２はＣＰＵ９により制御される。そして
、従来と同様に、ガンダイオード１よりサーキュレータ
２，導波管３を介して透明電極膜１０の上方よりマイク
ロ波が半導体基板５に定常的に照射されている。また、
半導体基板５からの反射波は導波管３，サーキュレータ
２を介して検出器７に到達し、電気信号に変換される。 この電気信号はアンプ８で増幅され、必要時にＣＰＵ９
にてデータ処理される。
る。図１は本発明のライフタイム測定方法の一実施例を
説明するための装置の概略を示す図である。まず酸化膜
を除去した半導体基板５をグランドに接続された導電性
の測定用のステージ４に乗せる。この半導体基板５の光
照射面には、予め光学的に透明な絶縁フィルム１１を介
して透明導電フィルム１０が敷いている。また、この透
明導電フィルム１０には電圧制御部１２に接続され、こ
の電圧制御部１２はＣＰＵ９により制御される。そして
、従来と同様に、ガンダイオード１よりサーキュレータ
２，導波管３を介して透明電極膜１０の上方よりマイク
ロ波が半導体基板５に定常的に照射されている。また、
半導体基板５からの反射波は導波管３，サーキュレータ
２を介して検出器７に到達し、電気信号に変換される。 この電気信号はアンプ８で増幅され、必要時にＣＰＵ９
にてデータ処理される。
【００１２】次に、測定手順について説明する。まず、
半導体基板５の光照射面の表面領域にて少数キャリアの
空乏化を形成するのに十分な電圧を透明導電フィルム１
０に絶縁フィルム１１を介して予め加える。ここで、半
導体基板５がＰ型半導体であれば、負の電圧をＮ型半導
体であれば正の電圧を加える。
半導体基板５の光照射面の表面領域にて少数キャリアの
空乏化を形成するのに十分な電圧を透明導電フィルム１
０に絶縁フィルム１１を介して予め加える。ここで、半
導体基板５がＰ型半導体であれば、負の電圧をＮ型半導
体であれば正の電圧を加える。
【００１３】次に、従来例と同様に半導体基板５の表面
にパルス駆動のレーザダイオードを光源として局所的に
レーザ光を照射して半導体表面近傍すなわち深さ約３０
μｍの領域に過剰キャリアを励起する。なお、透明導電
フィルム１０及び絶縁フィルム１１は光学的に透明であ
り、レーザ光照射に影響は無い。また、導波管３の一部
にはレーザ光貫通のための穴を形成している。次に、励
起された過剰キャリアは拡散し、再結合中心を媒介とし
て消滅していく。そして、この過剰キャリア濃度の変化
をコンダクタンスの変化としてとらえ、半導体基板５か
らのマイクロ波の反射出力の変化を検出する。そして、
この反射出力の変化を電気信号に変換したのちアンプ８
で増幅し、ＣＰＵ９で処理することにより実効的なライ
フタイムを求める。
にパルス駆動のレーザダイオードを光源として局所的に
レーザ光を照射して半導体表面近傍すなわち深さ約３０
μｍの領域に過剰キャリアを励起する。なお、透明導電
フィルム１０及び絶縁フィルム１１は光学的に透明であ
り、レーザ光照射に影響は無い。また、導波管３の一部
にはレーザ光貫通のための穴を形成している。次に、励
起された過剰キャリアは拡散し、再結合中心を媒介とし
て消滅していく。そして、この過剰キャリア濃度の変化
をコンダクタンスの変化としてとらえ、半導体基板５か
らのマイクロ波の反射出力の変化を検出する。そして、
この反射出力の変化を電気信号に変換したのちアンプ８
で増幅し、ＣＰＵ９で処理することにより実効的なライ
フタイムを求める。
【００１４】この本実施例においては、光励起前から予
め半導体基板５の光励起面の表面の少数キャリアを空乏
化させているので、光励起後の表面再結合成分は限りな
く少なくなり、従来例での問題点である光励起直後の著
しい表面再結合によるライフタイムの著しい低価は起き
ず、バルクのライフタイムに近い値となる。また、熱酸
化膜付半導体基板に見られる酸化膜中チャージの違いに
よるライフタイムの変動も生じることもない。
め半導体基板５の光励起面の表面の少数キャリアを空乏
化させているので、光励起後の表面再結合成分は限りな
く少なくなり、従来例での問題点である光励起直後の著
しい表面再結合によるライフタイムの著しい低価は起き
ず、バルクのライフタイムに近い値となる。また、熱酸
化膜付半導体基板に見られる酸化膜中チャージの違いに
よるライフタイムの変動も生じることもない。
【００１５】さらに、半導体基板５への電荷膜被覆処理
などの煩雑な処理も必要ないので汚染評価等をより簡単
に行うことが可能であるという利点も有する。また、導
電フィルムや絶縁フィルムを敷くだけで済むので、特別
に絶縁膜を形成したり、導電膜を形成したりする処理を
必要としない利点もある。
などの煩雑な処理も必要ないので汚染評価等をより簡単
に行うことが可能であるという利点も有する。また、導
電フィルムや絶縁フィルムを敷くだけで済むので、特別
に絶縁膜を形成したり、導電膜を形成したりする処理を
必要としない利点もある。
【００１６】図２は本発明のライフタイム測定方法の実
施例を説明するための装置の概略を示す図である。この
実施例と前述の実施例と異なる点は、レーザ光照射面の
裏面側にも絶縁フィルム１１ａを介して導電フィルム１
０ａを設けている点である。ただし、この絶縁フィルム
１１ａ及び導電フィルム１１ａを介して導電フィルム１
０ａを設けている点である。ただし、この絶縁フィルム
１１ａ及び導電フィルム１０ａは光学的に透明である必
要性は無い。そして、半導体基板５の側面よりグランド
に接続し、測定部の表面及び裏面より絶縁フィルム１１
，１１ａを介して透明導電フィルム１０及び導電フィル
ム１０ａに各々少数キャリアの空乏化に必要な電圧を印
加した状態でライフタイムを測定する。
施例を説明するための装置の概略を示す図である。この
実施例と前述の実施例と異なる点は、レーザ光照射面の
裏面側にも絶縁フィルム１１ａを介して導電フィルム１
０ａを設けている点である。ただし、この絶縁フィルム
１１ａ及び導電フィルム１１ａを介して導電フィルム１
０ａを設けている点である。ただし、この絶縁フィルム
１１ａ及び導電フィルム１０ａは光学的に透明である必
要性は無い。そして、半導体基板５の側面よりグランド
に接続し、測定部の表面及び裏面より絶縁フィルム１１
，１１ａを介して透明導電フィルム１０及び導電フィル
ム１０ａに各々少数キャリアの空乏化に必要な電圧を印
加した状態でライフタイムを測定する。
【００１７】この実施例では、半導体基板の表面及び裏
面の最表面領域にて少数キャリアを空乏化させた状態で
光励起するので裏面側の表面最結合も抑制することがで
き、半導体基板の厚さによる制限を受けにくくなるため
、薄い半導体基板にも適用可能であるとい利点を有する
。
面の最表面領域にて少数キャリアを空乏化させた状態で
光励起するので裏面側の表面最結合も抑制することがで
き、半導体基板の厚さによる制限を受けにくくなるため
、薄い半導体基板にも適用可能であるとい利点を有する
。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板の表面領域にて少数キャリアの空乏化を形成するのに
十分な電圧を予め絶縁膜介して導電膜に印加するので、
表面におけるキャリアの最結合を抑制され、表面最結合
の影響を最小限に押さえた状態で測定出来るので、基板
表面に煩雑な処理することなく、半導体基板のキャリア
のライフタイムを正確に測定出来るライフタイム測定方
法が得られるという効果がある。
板の表面領域にて少数キャリアの空乏化を形成するのに
十分な電圧を予め絶縁膜介して導電膜に印加するので、
表面におけるキャリアの最結合を抑制され、表面最結合
の影響を最小限に押さえた状態で測定出来るので、基板
表面に煩雑な処理することなく、半導体基板のキャリア
のライフタイムを正確に測定出来るライフタイム測定方
法が得られるという効果がある。
【図１】本発明のライフタイム測定方法の実施例を説明
するための装置の概略を示す図である。
するための装置の概略を示す図である。
【図２】本発明のライフタイム測定方法の他の実施例を
説明するための装置の概略を示す図である。
説明するための装置の概略を示す図である。
【図３】従来のライフタイム測定方法の一例を説明する
ための装置の概略を示ず図である。
ための装置の概略を示ず図である。
１ ガンダイオード
２ サーキュレータ
３ 導波管
４ ステージ
５ 半導体基板
６ レーザダイオード
７ 検出器
８ アンプ
９ ＣＰＵ
１０ 透明導電フィルム
１０ａ 導電フィルム
１１，１１ａ 絶縁フィルム
１２ 電圧制御部
Claims (2)
- 【請求項１】 熱平衡状態の半導体基板の表面近傍に
光励起により過剰キャリアを注入し、過剰キャリア濃度
の減衰過程をコンダクタンスの変化としてとらえてマイ
クロ波の透過量及び反射量のいずれかの時間的変化を検
出して測定するライフタイム測定方法において、前記半
導体基板の光を照射する表面領域に透明絶縁フィルムを
介して透明導電フィルムを乗せ、この透明導電フィルム
に電圧を印加して測定することを特徴とするライフタイ
ム測定方法。 - 【請求項２】 前記半導体基板の光を照射する表面領
域以外の表面に絶縁フィルムを介して導電フィルムを重
ね、この導電フィルムに電圧を印加して測定することを
特徴とする請求項１記載のライフタイム測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5304791A JPH04289442A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | ライフタイム測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5304791A JPH04289442A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | ライフタイム測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04289442A true JPH04289442A (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=12931956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5304791A Pending JPH04289442A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | ライフタイム測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04289442A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07240450A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Nec Yamagata Ltd | 担体寿命測定方法 |
| JP2000180385A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Miyagi Oki Denki Kk | 再結合ライフタイム測定方法及び再結合ライフタイム測定装置 |
| JP2013195096A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Kobe Steel Ltd | 半導体結晶性評価装置および該方法 |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP5304791A patent/JPH04289442A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07240450A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Nec Yamagata Ltd | 担体寿命測定方法 |
| JP2000180385A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Miyagi Oki Denki Kk | 再結合ライフタイム測定方法及び再結合ライフタイム測定装置 |
| JP2013195096A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Kobe Steel Ltd | 半導体結晶性評価装置および該方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001017 |