JPH05152410A - シリコンウエーハの結晶評価方法 - Google Patents
シリコンウエーハの結晶評価方法Info
- Publication number
- JPH05152410A JPH05152410A JP33763791A JP33763791A JPH05152410A JP H05152410 A JPH05152410 A JP H05152410A JP 33763791 A JP33763791 A JP 33763791A JP 33763791 A JP33763791 A JP 33763791A JP H05152410 A JPH05152410 A JP H05152410A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon wafer
- junction
- trap
- type region
- concentration
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子トラップまたは正孔トラップの、濃度ま
たはエネルギをそれぞれ測定できるシリコンウェーハの
結晶評価方法を提供する。 【構成】 シリコンウェーハ１にＰＮ接合を形成し、こ
のＰＮ接合に外部よりパルス電圧を逆方向に印加し、こ
の電圧印加後の接合リーク電流の時間に対する変化を測
定する。
たはエネルギをそれぞれ測定できるシリコンウェーハの
結晶評価方法を提供する。 【構成】 シリコンウェーハ１にＰＮ接合を形成し、こ
のＰＮ接合に外部よりパルス電圧を逆方向に印加し、こ
の電圧印加後の接合リーク電流の時間に対する変化を測
定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばシリコンウェー
ハの結晶成長やプロセスの評価に使用されるシリコンウ
ェーハの結晶評価方法に関するものである。
ハの結晶成長やプロセスの評価に使用されるシリコンウ
ェーハの結晶評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のシリコンウェーハの結晶評価方法
においては、シリコン結晶中の深い準位の影響を直接測
定する方法として、ショットキー接合・ＰＮ接合等の接
合容量の時間に対する変化を調べる方法が知られてい
る。特にＤＬＴＳ（Deep Level Transient Spectroscop
y）法が知られている。このＤＬＴＳ法を用いてトラッ
プのエネルギ準位・捕獲断面積・濃度分布をそれぞれ求
めることができる。詳しくは、ＰＮ接合の順バイアス側
から逆バイアス側へバイアスパルスを印加する。する
と、延びた空乏層中に存在するトラップ（動作する深い
準位）は、キャリアを放出する。そして荷電状態が変化
する。この荷電状態の変化に従って接合容量も過渡的に
変化する。この接合容量を検出して、トラップのエネル
ギ準位・捕獲断面積・濃度分布を求める方法である。
においては、シリコン結晶中の深い準位の影響を直接測
定する方法として、ショットキー接合・ＰＮ接合等の接
合容量の時間に対する変化を調べる方法が知られてい
る。特にＤＬＴＳ（Deep Level Transient Spectroscop
y）法が知られている。このＤＬＴＳ法を用いてトラッ
プのエネルギ準位・捕獲断面積・濃度分布をそれぞれ求
めることができる。詳しくは、ＰＮ接合の順バイアス側
から逆バイアス側へバイアスパルスを印加する。する
と、延びた空乏層中に存在するトラップ（動作する深い
準位）は、キャリアを放出する。そして荷電状態が変化
する。この荷電状態の変化に従って接合容量も過渡的に
変化する。この接合容量を検出して、トラップのエネル
ギ準位・捕獲断面積・濃度分布を求める方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＤＬＴＳ法にあ
っては、ＰＮ接合の接合容量に対して極めて小さい値の
変化が利用されている。しかしながら、結晶の品質が向
上したシリコンウェーハにおいては、この小さい値の変
化は生じなかった。例えば、感度としてはドーパント濃
度の約４桁下までの濃度の深い準位の測定に限られてい
た。また、酸素濃度１０17ｃｍ-3のシリコンウェーハで
は１０12〜１０13ｃｍ-3の準位密度しか測定できなかっ
た。すなわち、従来のＤＬＴＳ法は、結晶の品質の良い
シリコンウェーハの電子・正孔トラップの濃度やエネル
ギを測定できないという課題があった。
っては、ＰＮ接合の接合容量に対して極めて小さい値の
変化が利用されている。しかしながら、結晶の品質が向
上したシリコンウェーハにおいては、この小さい値の変
化は生じなかった。例えば、感度としてはドーパント濃
度の約４桁下までの濃度の深い準位の測定に限られてい
た。また、酸素濃度１０17ｃｍ-3のシリコンウェーハで
は１０12〜１０13ｃｍ-3の準位密度しか測定できなかっ
た。すなわち、従来のＤＬＴＳ法は、結晶の品質の良い
シリコンウェーハの電子・正孔トラップの濃度やエネル
ギを測定できないという課題があった。
【０００４】
【課題解決のための知見】そこで、本願の発明者は以下
のことを見いだした。シリコンウェーハの結晶品質が向
上すると、ＰＮ接合を有するシリコンウェーハの接合リ
ーク電流の定常値が低くなるため接合リーク電流に、さ
らに過渡的な成分が存在する。また、この過渡的な成分
にはシリコンウェーハの空乏層中のトラップからの電子
または正孔の放出によるものが含まれる。これらの知見
により本発明はなされたものである。
のことを見いだした。シリコンウェーハの結晶品質が向
上すると、ＰＮ接合を有するシリコンウェーハの接合リ
ーク電流の定常値が低くなるため接合リーク電流に、さ
らに過渡的な成分が存在する。また、この過渡的な成分
にはシリコンウェーハの空乏層中のトラップからの電子
または正孔の放出によるものが含まれる。これらの知見
により本発明はなされたものである。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、電子トラップまたは正孔トラ
ップの濃度またはエネルギをそれぞれ測定できるシリコ
ンウェーハの結晶評価方法を提供することを、その目的
としている。
ップの濃度またはエネルギをそれぞれ測定できるシリコ
ンウェーハの結晶評価方法を提供することを、その目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のシリコンウェーハの結晶評価方法において
は、シリコンウェーハにＰＮ接合を形成し、このＰＮ接
合に外部よりパルス電圧を逆方向に印加し、この電圧印
加後の接合リーク電流の時間に対する変化を測定するも
のである。
に、本発明のシリコンウェーハの結晶評価方法において
は、シリコンウェーハにＰＮ接合を形成し、このＰＮ接
合に外部よりパルス電圧を逆方向に印加し、この電圧印
加後の接合リーク電流の時間に対する変化を測定するも
のである。
【０００７】
【作用】上記のように構成されたシリコンウェーハの結
晶評価方法にあっては、上記接合リーク電流の過渡現象
の成分は、シリコンウェーハの空乏層中のトラップから
の電子または正孔の放出によるものである。このため、
この接合リーク電流を用いて電子トラップまたは正孔ト
ラップの濃度またはエネルギをそれぞれ測定できる。
晶評価方法にあっては、上記接合リーク電流の過渡現象
の成分は、シリコンウェーハの空乏層中のトラップから
の電子または正孔の放出によるものである。このため、
この接合リーク電流を用いて電子トラップまたは正孔ト
ラップの濃度またはエネルギをそれぞれ測定できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に係るシリコンウェーハの結晶
評価方法の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例に係るシリコンウェーハの結晶
評価方法を実施するための装置の概略を示す図である。
この装置は、図１に示すように、ＰＮ接合を有するシリ
コンウェーハ１にパルス電圧を導入する直流電源６と、
シリコンウェーハ１に流れる電流を計測する電流計７
と、スイッチ５等で構成される。
評価方法の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例に係るシリコンウェーハの結晶
評価方法を実施するための装置の概略を示す図である。
この装置は、図１に示すように、ＰＮ接合を有するシリ
コンウェーハ１にパルス電圧を導入する直流電源６と、
シリコンウェーハ１に流れる電流を計測する電流計７
と、スイッチ５等で構成される。
【０００９】本発明のシリコンウェーハの結晶評価方法
においては、まず、ＣＺ法により製造したシリコンウェ
ーハ１を準備する。このシリコンウェーハ１の上部にＰ
型領域２を形成する。また、シリコンウェーハ１の下部
にＮ型領域４を形成する。この結果、シリコンウェーハ
１はＰＮ接合を有する。このＰＮ接合を有するシリコン
ウェーハ１のＰ型領域２の上面とＮ型領域４の下面に逆
方向の電圧を印加する。この印加は直流電源６により行
う。すなわち、Ｐ型領域２を負に、Ｎ型領域４を正に電
圧をかけるものである。この結果、正孔がＰ型領域２の
上部にたまる。さらに、電子がＮ型領域４の下部にたま
る。Ｐ型領域２とＮ型領域４との境界部には電子も正孔
も欠乏した絶縁層ができる。この絶縁層はいわゆる空乏
層３である。なお、印加電圧はスイッチ５を所定動作さ
せる。この所定動作により印加電圧が所定のパルス電圧
になるものである。
においては、まず、ＣＺ法により製造したシリコンウェ
ーハ１を準備する。このシリコンウェーハ１の上部にＰ
型領域２を形成する。また、シリコンウェーハ１の下部
にＮ型領域４を形成する。この結果、シリコンウェーハ
１はＰＮ接合を有する。このＰＮ接合を有するシリコン
ウェーハ１のＰ型領域２の上面とＮ型領域４の下面に逆
方向の電圧を印加する。この印加は直流電源６により行
う。すなわち、Ｐ型領域２を負に、Ｎ型領域４を正に電
圧をかけるものである。この結果、正孔がＰ型領域２の
上部にたまる。さらに、電子がＮ型領域４の下部にたま
る。Ｐ型領域２とＮ型領域４との境界部には電子も正孔
も欠乏した絶縁層ができる。この絶縁層はいわゆる空乏
層３である。なお、印加電圧はスイッチ５を所定動作さ
せる。この所定動作により印加電圧が所定のパルス電圧
になるものである。
【００１０】このバイアスパルス電圧印加後、空乏層３
は延びる。延びた空乏層３中にはトラップ（動作する深
い準位）が存在する。このトラップはキャリア（電子ま
たは正孔）を放出する。この放出は荷電状態を変化させ
る。この変化に従って接合リーク電流Ｉrも定常値に落
ちつくまで過渡的に変化する。なお、この接合リーク電
流Ｉrは、スイッチ５が閉のとき電流計７を用いて検出
する。そして、電流計７の出力をＸ−Ｙプロッタ等に接
続することにより、時間変化に対する接合リーク電流Ｉ
rの変化をあらわすことができる。接合リーク電流Ｉ
rは、定常値に落ち着くまで、１６ｐＡから８ｐＡまで
変化した。
は延びる。延びた空乏層３中にはトラップ（動作する深
い準位）が存在する。このトラップはキャリア（電子ま
たは正孔）を放出する。この放出は荷電状態を変化させ
る。この変化に従って接合リーク電流Ｉrも定常値に落
ちつくまで過渡的に変化する。なお、この接合リーク電
流Ｉrは、スイッチ５が閉のとき電流計７を用いて検出
する。そして、電流計７の出力をＸ−Ｙプロッタ等に接
続することにより、時間変化に対する接合リーク電流Ｉ
rの変化をあらわすことができる。接合リーク電流Ｉ
rは、定常値に落ち着くまで、１６ｐＡから８ｐＡまで
変化した。
【００１１】この接合リーク電流Ｉrでは、電子トラッ
プがある場合は数１、正孔トラップがある場合は数２の
ような電流応答を示す。なお、トラップからの電子放出
確率ｅnは数３を、トラップからの正孔放出確率ｅpは数
４を用いて求めるものである。但し、ｑは電子電荷、τ
gは発生ライフタイム、ｎiは真性半導体中の電子濃度、
Ｗは空乏層３の幅、ＡJはＰＮ接合面積、Ｎtはトラップ
の濃度、ｔは測定時間、σnは電子の捕獲断面積、ｖth
はしきい値電圧、Ｅtはトラップのエネルギ準位、Ｅiは
真性半導体のエネルギ準位、ｋはボルツマン定数、Ｔは
絶対温度、σpは正孔の捕獲断面積である。この接合リ
ーク電流Ｉrの時間変化を、測定温度を変えて測定すれ
ば、電子または正孔トラップのエネルギ準位Ｅt、電子
または正孔トラップの濃度Ｎtをそれぞれ求めることが
できる。
プがある場合は数１、正孔トラップがある場合は数２の
ような電流応答を示す。なお、トラップからの電子放出
確率ｅnは数３を、トラップからの正孔放出確率ｅpは数
４を用いて求めるものである。但し、ｑは電子電荷、τ
gは発生ライフタイム、ｎiは真性半導体中の電子濃度、
Ｗは空乏層３の幅、ＡJはＰＮ接合面積、Ｎtはトラップ
の濃度、ｔは測定時間、σnは電子の捕獲断面積、ｖth
はしきい値電圧、Ｅtはトラップのエネルギ準位、Ｅiは
真性半導体のエネルギ準位、ｋはボルツマン定数、Ｔは
絶対温度、σpは正孔の捕獲断面積である。この接合リ
ーク電流Ｉrの時間変化を、測定温度を変えて測定すれ
ば、電子または正孔トラップのエネルギ準位Ｅt、電子
または正孔トラップの濃度Ｎtをそれぞれ求めることが
できる。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】
【００１４】
【数３】
【００１５】
【数４】
【００１６】なお、トラップのエネルギ準位はシリコン
ウェーハの結晶不完全性のあらわれである。これより、
シリコンウェーハの結晶不完全性を検出するセンサとし
て、本発明のシリコンウェーハの結晶評価方法を実施す
るための装置が使用できる。
ウェーハの結晶不完全性のあらわれである。これより、
シリコンウェーハの結晶不完全性を検出するセンサとし
て、本発明のシリコンウェーハの結晶評価方法を実施す
るための装置が使用できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明のシリコンウェーハの結晶評価方
法は、以上説明してきたように構成されているので、電
子トラップまたは正孔トラップの濃度またはエネルギを
それぞれ測定できるものである。
法は、以上説明してきたように構成されているので、電
子トラップまたは正孔トラップの濃度またはエネルギを
それぞれ測定できるものである。
【図１】本発明の一実施例に係るシリコンウェーハの結
晶評価方法を実施するための装置を示した図である。
晶評価方法を実施するための装置を示した図である。
１ シリコンウェーハ ２ Ｐ型領域 ３ 空乏層 ４ Ｎ型領域 ５ スイッチ ６ 直流電源 ７ 電流計
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコンウェーハにＰＮ接合を形成し、 このＰＮ接合に外部よりパルス電圧を逆方向に印加し、 この電圧印加後の接合リーク電流の時間に対する変化を
測定することを特徴とするシリコンウェーハの結晶評価
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33763791A JPH05152410A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | シリコンウエーハの結晶評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33763791A JPH05152410A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | シリコンウエーハの結晶評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152410A true JPH05152410A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18310535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33763791A Pending JPH05152410A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | シリコンウエーハの結晶評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152410A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6469535B1 (en) | 1998-06-10 | 2002-10-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for examining semiconductor substrate, and method for controlling fabrication process of semiconductor devices |
| JP2007225470A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Fujitsu Ltd | ３次元微細領域元素分析方法 |
| JP2021097195A (ja) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | 信越半導体株式会社 | デバイスの電気特性の評価方法 |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP33763791A patent/JPH05152410A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6469535B1 (en) | 1998-06-10 | 2002-10-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for examining semiconductor substrate, and method for controlling fabrication process of semiconductor devices |
| JP2007225470A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Fujitsu Ltd | ３次元微細領域元素分析方法 |
| JP2021097195A (ja) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | 信越半導体株式会社 | デバイスの電気特性の評価方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990302 |