JPH06132373A - 半導体材料のライフタイム評価方法とその装置 - Google Patents
半導体材料のライフタイム評価方法とその装置Info
- Publication number
- JPH06132373A JPH06132373A JP4306147A JP30614792A JPH06132373A JP H06132373 A JPH06132373 A JP H06132373A JP 4306147 A JP4306147 A JP 4306147A JP 30614792 A JP30614792 A JP 30614792A JP H06132373 A JPH06132373 A JP H06132373A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lifetime
- semiconductor material
- wave
- carrier
- millimeter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
- G01R31/265—Contactless testing
- G01R31/2656—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エピタキシャルウエーハ或いは薄型のデバイ
ス形成材料から製造される半導体デバイスの品質を評価
するため、非接触非破壊で表面薄層部のライフタイムを
計測し得る半導体材料のライフタイム評価方法及び装置
を提供する。 【構成】 評価すべき半導体材料の表面に短波長域の光
を短時間照射してキャリヤを発生させると共に、前記表
面にミリ波〜サブミリ波領域の電磁波を入射し、その反
射波を計測することによって得た前記キャリヤの減衰波
形から前記半導体材料の表面及び表面薄層部のライフタ
イムを評価するようにした半導体材料のライフタイム評
価方法及び装置により、上記目的は達成される。
ス形成材料から製造される半導体デバイスの品質を評価
するため、非接触非破壊で表面薄層部のライフタイムを
計測し得る半導体材料のライフタイム評価方法及び装置
を提供する。 【構成】 評価すべき半導体材料の表面に短波長域の光
を短時間照射してキャリヤを発生させると共に、前記表
面にミリ波〜サブミリ波領域の電磁波を入射し、その反
射波を計測することによって得た前記キャリヤの減衰波
形から前記半導体材料の表面及び表面薄層部のライフタ
イムを評価するようにした半導体材料のライフタイム評
価方法及び装置により、上記目的は達成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの製造
工程において、被計測半導体材料にエネルギーを注入し
て発生させたキャリアのライフタイムを計測し、非接
触、非破壊で品質評価を行なう半導体材料のライフタイ
ム評価方法及び装置に関する。
工程において、被計測半導体材料にエネルギーを注入し
て発生させたキャリアのライフタイムを計測し、非接
触、非破壊で品質評価を行なう半導体材料のライフタイ
ム評価方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来半導体デバイス製造工程では、シリ
コン材料等を用いて高密度なＩＣ，ＬＳＩ等の製造を行
なっている。これらのシリコン材料は、一般にシリコン
ウエーハとよばれる薄い（〜９００μｍ）の円盤形状で
図６（Ａ）に示されるように欠陥が点在する断面構造を
なし、デバイス製造工程では、このウエーハの表面もし
くは、表面近傍層に所要のデバイスを製造する。従って
実際に使用されるウエーハの厚さは、わずか表面から数
μｍであり、残りの数１００μｍの厚さは、製造される
デバイスの機械的強度の保持や、図６（Ｂ）のようにデ
バイス形成部のシリコン結晶の無欠陥化のためのゲッタ
リング等に使用される。また、近年においては実際に使
用されるシリコン厚さが薄いということから表面層の無
欠陥化をより高めるために、エピタキシャル構造のウエ
ーハが大量に製造されると共に、より高純度、高品質薄
層化のため図７（Ａ）〜（Ｅ）のような各種構造が実用
化され、研究されている。同図（Ａ）は一般にエピウエ
ーハとよばれ（Ｂ）はＳＯＳ、（Ｃ）はＳＯＩ、（Ｄ）
はボンデッドウエーハ、（Ｅ）はＳＩＭＯＸとよばれる
構造で、総称してエピタキシャル構造とよばれる。
コン材料等を用いて高密度なＩＣ，ＬＳＩ等の製造を行
なっている。これらのシリコン材料は、一般にシリコン
ウエーハとよばれる薄い（〜９００μｍ）の円盤形状で
図６（Ａ）に示されるように欠陥が点在する断面構造を
なし、デバイス製造工程では、このウエーハの表面もし
くは、表面近傍層に所要のデバイスを製造する。従って
実際に使用されるウエーハの厚さは、わずか表面から数
μｍであり、残りの数１００μｍの厚さは、製造される
デバイスの機械的強度の保持や、図６（Ｂ）のようにデ
バイス形成部のシリコン結晶の無欠陥化のためのゲッタ
リング等に使用される。また、近年においては実際に使
用されるシリコン厚さが薄いということから表面層の無
欠陥化をより高めるために、エピタキシャル構造のウエ
ーハが大量に製造されると共に、より高純度、高品質薄
層化のため図７（Ａ）〜（Ｅ）のような各種構造が実用
化され、研究されている。同図（Ａ）は一般にエピウエ
ーハとよばれ（Ｂ）はＳＯＳ、（Ｃ）はＳＯＩ、（Ｄ）
はボンデッドウエーハ、（Ｅ）はＳＩＭＯＸとよばれる
構造で、総称してエピタキシャル構造とよばれる。
【０００３】さらに近年では、メモリーデバイスの高密
度化が進む中で、実際のデバイス形成部材料厚さがより
薄くなる傾向を示している。これらの薄層化が進む中
で、より高品質な半導体材料の表面薄層部の評価が必要
とされている。
度化が進む中で、実際のデバイス形成部材料厚さがより
薄くなる傾向を示している。これらの薄層化が進む中
で、より高品質な半導体材料の表面薄層部の評価が必要
とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、こうし
た半導体材料の表面やそのベースとして存在するシリコ
ンウエーハバルク（表面より充分深い層）の結晶評価を
行なうためと、プロセス工程での非破壊評価を達成する
ために、レーザとマイクロ波を利用した非接触、非破壊
方式のライフタイム計測装置（例えば、特開平２−２４
８０６１号公報、特開平２−２４８０６２号公報及び特
願平２−２１１１２２号等）を開発してきた。この方式
は、シリコンウエーハ表面よりマイクロ波（〜１０ＧＨ
ｚ）をウエーハに照射し、レーザ光によって発生したキ
ャリヤによるマイクロ波の反射を計測することによっ
て、キャリヤ減衰波形よりライフタイムを計測するもの
である。又、表面もしくは表面近傍層のライフタイム
と、より深い部分（バルク）のライフタイム分離を行な
い表面とバルクの結晶評価を非接触、非破壊方式で達成
した。
た半導体材料の表面やそのベースとして存在するシリコ
ンウエーハバルク（表面より充分深い層）の結晶評価を
行なうためと、プロセス工程での非破壊評価を達成する
ために、レーザとマイクロ波を利用した非接触、非破壊
方式のライフタイム計測装置（例えば、特開平２−２４
８０６１号公報、特開平２−２４８０６２号公報及び特
願平２−２１１１２２号等）を開発してきた。この方式
は、シリコンウエーハ表面よりマイクロ波（〜１０ＧＨ
ｚ）をウエーハに照射し、レーザ光によって発生したキ
ャリヤによるマイクロ波の反射を計測することによっ
て、キャリヤ減衰波形よりライフタイムを計測するもの
である。又、表面もしくは表面近傍層のライフタイム
と、より深い部分（バルク）のライフタイム分離を行な
い表面とバルクの結晶評価を非接触、非破壊方式で達成
した。
【０００５】しかしながら、この方式では、先に記した
エピタキシャル構造の薄層評価、つまり薄層のライフタ
イム計測は不可能であった。特に、図７（Ａ）のエピタ
キシャルウエーハにおいては、特にエピ層といわれる表
面の数μｍ〜数１０μｍ層にデバイスを形成するためこ
のエピ層のライフタイム評価が必要であるが、一般にエ
ピサブ層といわれるベースウエーハ部は、低比抵抗
（０．１〜０．００１Ωｃｍ）であり、マイクロ波を１
００％反射するためにエピ層からのライフタイム信号の
Ｓ／Ｎ比が極度に低下し、計測は不可能である。図７
（Ｂ）のＳＯＳは、マイクロ波の反射量が少ない上に、
薄層部の表面再結合の影響（エピウエーハも同様）によ
りＳ／Ｎ比が極度に低いため同様にライフタイム計測は
不可能である。また、図７（Ｃ）のＳＯＩ，図７（Ｅ）
のＳＩＭＯＸ，図７（Ｄ）のボンデッドウエーハは、構
造上従来のレーザマイクロ波方式で、ライフタイム信号
は求まるが、特に評価をしたい表面薄層部のライフタイ
ム信号のみを明確に分離することは不可能である。上記
の方式では、以上のごとく図７（Ａ）〜（Ｅ）に示した
構造のウエーハにおいて、特に表面薄層ライフタイムの
計測は不可能であった。
エピタキシャル構造の薄層評価、つまり薄層のライフタ
イム計測は不可能であった。特に、図７（Ａ）のエピタ
キシャルウエーハにおいては、特にエピ層といわれる表
面の数μｍ〜数１０μｍ層にデバイスを形成するためこ
のエピ層のライフタイム評価が必要であるが、一般にエ
ピサブ層といわれるベースウエーハ部は、低比抵抗
（０．１〜０．００１Ωｃｍ）であり、マイクロ波を１
００％反射するためにエピ層からのライフタイム信号の
Ｓ／Ｎ比が極度に低下し、計測は不可能である。図７
（Ｂ）のＳＯＳは、マイクロ波の反射量が少ない上に、
薄層部の表面再結合の影響（エピウエーハも同様）によ
りＳ／Ｎ比が極度に低いため同様にライフタイム計測は
不可能である。また、図７（Ｃ）のＳＯＩ，図７（Ｅ）
のＳＩＭＯＸ，図７（Ｄ）のボンデッドウエーハは、構
造上従来のレーザマイクロ波方式で、ライフタイム信号
は求まるが、特に評価をしたい表面薄層部のライフタイ
ム信号のみを明確に分離することは不可能である。上記
の方式では、以上のごとく図７（Ａ）〜（Ｅ）に示した
構造のウエーハにおいて、特に表面薄層ライフタイムの
計測は不可能であった。
【０００６】本発明は上述のような事情により成された
ものであり、本発明の目的は、エピタキシャル構造ウエ
ーハ材料或いは薄膜のデバイス形成材料から製造される
半導体デバイスの品質を評価するため、非接触非破壊で
表面薄層部のライフタイムを計測し得る半導体材料のラ
イフタイム評価方法及び装置を提供することにある。
ものであり、本発明の目的は、エピタキシャル構造ウエ
ーハ材料或いは薄膜のデバイス形成材料から製造される
半導体デバイスの品質を評価するため、非接触非破壊で
表面薄層部のライフタイムを計測し得る半導体材料のラ
イフタイム評価方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はウエーハ表面薄
層部のライフタイムを評価する方法とその装置に関する
もので、本発明の第１の目的は、評価すべき半導体材料
の表面に短波長域の光を短時間照射してキャリヤを発生
させると共に、前記表面にミリ波〜サブミリ波領域の電
磁波を入射し、その反射波を計測することによって得た
前記キャリヤの減衰波形から前記半導体材料の表面及び
表面薄層部のライフタイムを評価するようにした半導体
材料のライフタイム評価方法によって達成される。
層部のライフタイムを評価する方法とその装置に関する
もので、本発明の第１の目的は、評価すべき半導体材料
の表面に短波長域の光を短時間照射してキャリヤを発生
させると共に、前記表面にミリ波〜サブミリ波領域の電
磁波を入射し、その反射波を計測することによって得た
前記キャリヤの減衰波形から前記半導体材料の表面及び
表面薄層部のライフタイムを評価するようにした半導体
材料のライフタイム評価方法によって達成される。
【０００８】また、本発明の第２の目的は、短波長域の
パルス光を発するキャリヤ励起用光源と、前記光源から
の光を集光して被計測半導体材料の表面を照射する光路
を形成する集光光学系と、ミリ波乃至サブミリ波発振器
が発する電磁波を前記表面に供給し、その反射波を反射
波検出用検波器へ導くミリ波乃至サブミリ波導波管と、
前記検波器が出力する検出信号を処理し、キャリヤ減衰
波形から表面及び表面薄層部のライフタイムを評価する
信号処理回路とから構成するようにした導体材料のライ
フタイム評価装置によって達成される。
パルス光を発するキャリヤ励起用光源と、前記光源から
の光を集光して被計測半導体材料の表面を照射する光路
を形成する集光光学系と、ミリ波乃至サブミリ波発振器
が発する電磁波を前記表面に供給し、その反射波を反射
波検出用検波器へ導くミリ波乃至サブミリ波導波管と、
前記検波器が出力する検出信号を処理し、キャリヤ減衰
波形から表面及び表面薄層部のライフタイムを評価する
信号処理回路とから構成するようにした導体材料のライ
フタイム評価装置によって達成される。
【０００９】
【作用】本発明によるライフタイム評価方式の構成を図
１に示す。キャリヤ励起用光源１は、１ｎｓｅｃ以下の
時間短波長域のパルス光を発光し、集光光学系３及び反
射ミラー２を通して被計測半導体材料６の表面を照射す
る。この短時間注入された短波長の光エネルギーは被計
測半導体材料６の表面及び表面薄層部にキャリヤを励起
する。一方、ミリ波乃至サブミリ波導波管４は発振器か
ら発振されるミリ波〜サブミリ波（３０ＧＨｚ〜３００
０ＧＨｚ）の電磁波を常時被計測半導体材料６の表面に
供給しており、入射した電磁波は発生したキャリヤの密
度に比例して反射される。この反射電磁波をミリ波乃至
サブミリ波導波管４に内蔵された検波器で検出し、信号
処理回路５によって信号処理して出力する。
１に示す。キャリヤ励起用光源１は、１ｎｓｅｃ以下の
時間短波長域のパルス光を発光し、集光光学系３及び反
射ミラー２を通して被計測半導体材料６の表面を照射す
る。この短時間注入された短波長の光エネルギーは被計
測半導体材料６の表面及び表面薄層部にキャリヤを励起
する。一方、ミリ波乃至サブミリ波導波管４は発振器か
ら発振されるミリ波〜サブミリ波（３０ＧＨｚ〜３００
０ＧＨｚ）の電磁波を常時被計測半導体材料６の表面に
供給しており、入射した電磁波は発生したキャリヤの密
度に比例して反射される。この反射電磁波をミリ波乃至
サブミリ波導波管４に内蔵された検波器で検出し、信号
処理回路５によって信号処理して出力する。
【００１０】このようにして得られた信号は、キャリヤ
が短波長、短時間パルス光によって表面、表面薄層によ
り有効的に発生している事と、使用する電磁波がミリ波
〜サブミリ波であるため、電磁波の浸透深さが数１００
オングストロームである事との理由から、表面もしくは
きわめて表面に近い薄層のキャリヤの減衰過程を示した
ものであることが理解できる。例えば、きわめて短時間
のパルス光励起光源として、Ｎ２レーザを使用した場
合、発生するキャリヤは表面から数１００オングストロ
ーム範囲内である。この表面発生キャリヤとミリ波〜サ
ブミリ波電磁波とを用いることによって得られる電磁波
反射情報は、表面もしくは表面薄層部分のキャリアの挙
動をものがたるものであり、このキャリア挙動が、本発
明が目的とする材料品質評価数値のライフタイムとな
る。
が短波長、短時間パルス光によって表面、表面薄層によ
り有効的に発生している事と、使用する電磁波がミリ波
〜サブミリ波であるため、電磁波の浸透深さが数１００
オングストロームである事との理由から、表面もしくは
きわめて表面に近い薄層のキャリヤの減衰過程を示した
ものであることが理解できる。例えば、きわめて短時間
のパルス光励起光源として、Ｎ２レーザを使用した場
合、発生するキャリヤは表面から数１００オングストロ
ーム範囲内である。この表面発生キャリヤとミリ波〜サ
ブミリ波電磁波とを用いることによって得られる電磁波
反射情報は、表面もしくは表面薄層部分のキャリアの挙
動をものがたるものであり、このキャリア挙動が、本発
明が目的とする材料品質評価数値のライフタイムとな
る。
【００１１】
【実施例】図２に、上述の方法によって得られたエピウ
エーハ（図７（Ａ）参照）のキャリヤ減衰波形（ライフ
タイム波形）の一例を示す。使用したエピウエーハは、
エピ層厚さ約１８μｍ，エピ層比抵抗約３０Ωｃｍ，エ
ピサブ層比抵抗約０．００８Ωｃｍ，Ｐ／ｐ＋タイプの
ものである。また図３、図４には、それぞれＳＯＳ，Ｓ
ＯＩサンプル（図７（Ｂ）及び（Ｃ）参照）の本方式に
よって得られたライフタイム波形の一例をも示す。本発
明によれば、従来のレーザマイクロ波法によって計測す
ることが不可能であったエピタキシャル構造ウエーハ、
図７（Ａ）〜（Ｅ）の表面薄層部（一般にはエピ層とい
う）のライフタイム計測が可能となり、現行ではダミー
ウエーハを使用することなく、結晶の欠陥、汚染評価が
非接触非破壊で可能となる。
エーハ（図７（Ａ）参照）のキャリヤ減衰波形（ライフ
タイム波形）の一例を示す。使用したエピウエーハは、
エピ層厚さ約１８μｍ，エピ層比抵抗約３０Ωｃｍ，エ
ピサブ層比抵抗約０．００８Ωｃｍ，Ｐ／ｐ＋タイプの
ものである。また図３、図４には、それぞれＳＯＳ，Ｓ
ＯＩサンプル（図７（Ｂ）及び（Ｃ）参照）の本方式に
よって得られたライフタイム波形の一例をも示す。本発
明によれば、従来のレーザマイクロ波法によって計測す
ることが不可能であったエピタキシャル構造ウエーハ、
図７（Ａ）〜（Ｅ）の表面薄層部（一般にはエピ層とい
う）のライフタイム計測が可能となり、現行ではダミー
ウエーハを使用することなく、結晶の欠陥、汚染評価が
非接触非破壊で可能となる。
【００１２】図５は本発明のライフタイム評価装置の構
成例を示す図である。図のようにこの装置は、被計測半
導体材料６を乗せるサンプルステージ１１と、短波長の
パルス光を発するキャリア励起用光源１と、このパルス
光を集光する集光光学系３と、集光された光を照射面へ
導く反射ミラー２１，２２，２３と、ミリ波〜サブミリ
波を発生して被計測半導体材料６の表面に入射しその反
射波を検出器７へ導くミリ乃至サブミリ波導波管４と、
上記検出器７の検出値を電気信号に変換する信号変換手
段８と、変換された信号を入力してデータ処理を行なう
ＣＰＵ１０とから構成されている。図中、サンプルステ
ージ１１はＸ−Ｙステージとしているが、当然ながらＸ
軸移動のθ回転ステージも包括されるものとする。
成例を示す図である。図のようにこの装置は、被計測半
導体材料６を乗せるサンプルステージ１１と、短波長の
パルス光を発するキャリア励起用光源１と、このパルス
光を集光する集光光学系３と、集光された光を照射面へ
導く反射ミラー２１，２２，２３と、ミリ波〜サブミリ
波を発生して被計測半導体材料６の表面に入射しその反
射波を検出器７へ導くミリ乃至サブミリ波導波管４と、
上記検出器７の検出値を電気信号に変換する信号変換手
段８と、変換された信号を入力してデータ処理を行なう
ＣＰＵ１０とから構成されている。図中、サンプルステ
ージ１１はＸ−Ｙステージとしているが、当然ながらＸ
軸移動のθ回転ステージも包括されるものとする。
【００１３】サンプルステージ１１に被計測半導体材料
６（以下サンプルと称す）を乗せた場合、例えば図７
（Ａ）のエピウエーハ、同図（Ｃ）のＳＯＩ、同図
（Ｄ）のボンデッドウエーハ、同図（Ｅ）のＳＩＭＯＸ
ウエーハは計測したい表面薄層がサンプル上面にあるた
め、キャリア励起用光源１からの光は集光光学系５を経
て反射ミラー２１及び２３で反射してサンプル表面に照
射される。つまり上記サンプルに対する光照射は計測し
たい薄層のベースにシリコン基板がさらにあるため、そ
の基板方向から（下面より）光を注入できない。したが
って、ミラー２１，２３を使って上面から照射する。し
かし、図７（Ｂ）のＳＯＳは、サファイアの基板にシリ
コンの薄層が形成されているのでこのようなサンプルの
場合には、上述したように上面より光を注入したり、ミ
ラー２１を使用せずミラー２２を利用して、サファイア
基板（透明）を通してシリコン層に光を注入することが
できる。
６（以下サンプルと称す）を乗せた場合、例えば図７
（Ａ）のエピウエーハ、同図（Ｃ）のＳＯＩ、同図
（Ｄ）のボンデッドウエーハ、同図（Ｅ）のＳＩＭＯＸ
ウエーハは計測したい表面薄層がサンプル上面にあるた
め、キャリア励起用光源１からの光は集光光学系５を経
て反射ミラー２１及び２３で反射してサンプル表面に照
射される。つまり上記サンプルに対する光照射は計測し
たい薄層のベースにシリコン基板がさらにあるため、そ
の基板方向から（下面より）光を注入できない。したが
って、ミラー２１，２３を使って上面から照射する。し
かし、図７（Ｂ）のＳＯＳは、サファイアの基板にシリ
コンの薄層が形成されているのでこのようなサンプルの
場合には、上述したように上面より光を注入したり、ミ
ラー２１を使用せずミラー２２を利用して、サファイア
基板（透明）を通してシリコン層に光を注入することが
できる。
【００１４】このような光励起により、サンプルの表面
薄層にはキャリヤが効率良く発生する。一方、ミリ波乃
至サブミリ波導波管４から常時ミリ波〜サビミリ波がサ
ンプル表面に入射され、キャリヤ密度に比例して反射さ
れる。そして、反射されるミリ波〜サブミリ波の反射信
号は、ミリ波〜サブミリ波の浸透深さが浅いため極めて
表面近傍の情報であり、これによって本発明に求められ
ている表面薄層の結晶評価が可能となる。
薄層にはキャリヤが効率良く発生する。一方、ミリ波乃
至サブミリ波導波管４から常時ミリ波〜サビミリ波がサ
ンプル表面に入射され、キャリヤ密度に比例して反射さ
れる。そして、反射されるミリ波〜サブミリ波の反射信
号は、ミリ波〜サブミリ波の浸透深さが浅いため極めて
表面近傍の情報であり、これによって本発明に求められ
ている表面薄層の結晶評価が可能となる。
【００１５】更に図５には、発生したキャリヤの消滅過
程の中で最も重大な影響を及ぼす表面再結合を抑制する
ための表面再結合抑制手段９が示されている。具体的に
は、キャリヤ発生部のサンプル表面もしくは表面近傍に
負イオンを発生させる負バイアス印加手段又は、表面の
自然酸化膜を利用する強電界形成用電源手段を具備して
いる。このようにすれば、表面再結合によるキャリヤの
減衰を抑え、安定したＳ／Ｎ比の高い信号を得ることが
できる。
程の中で最も重大な影響を及ぼす表面再結合を抑制する
ための表面再結合抑制手段９が示されている。具体的に
は、キャリヤ発生部のサンプル表面もしくは表面近傍に
負イオンを発生させる負バイアス印加手段又は、表面の
自然酸化膜を利用する強電界形成用電源手段を具備して
いる。このようにすれば、表面再結合によるキャリヤの
減衰を抑え、安定したＳ／Ｎ比の高い信号を得ることが
できる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明による半導体材料
のライフタイム評価方法とその装置によれば、従来の非
接触非破壊方式ライフタイム評価装置では、エピタキシ
ャル構造という特異性（従来の単一シリコンウエーハ）
及びその原理的な構成（レーザ及びマイクロ波方式）に
よって測定不可能であったものを高輝度短波長光源（レ
ーザも含まれる）及びミリ波〜サブミリ波方式に切換え
ることによって可能ならしめた。
のライフタイム評価方法とその装置によれば、従来の非
接触非破壊方式ライフタイム評価装置では、エピタキシ
ャル構造という特異性（従来の単一シリコンウエーハ）
及びその原理的な構成（レーザ及びマイクロ波方式）に
よって測定不可能であったものを高輝度短波長光源（レ
ーザも含まれる）及びミリ波〜サブミリ波方式に切換え
ることによって可能ならしめた。
【００１７】さらに、従来の光励起方式によるライフタ
イム計測の欠点とされていた表面再結合制御も併せて可
能とした。さらにまた、現在の単一シリコンウエーハ計
測に対しても従来のものと同様に計測は可能であり、か
つ今後高集積、高密度の一途をたどるデバイス製造工程
から要望されるより無欠陥高品質な表面薄層評価にも、
充分対応できる方式である。今後の化合物半導体等新し
い素材への対応も可能と考えられ、工学上きわめて有益
な方式及び装置である。
イム計測の欠点とされていた表面再結合制御も併せて可
能とした。さらにまた、現在の単一シリコンウエーハ計
測に対しても従来のものと同様に計測は可能であり、か
つ今後高集積、高密度の一途をたどるデバイス製造工程
から要望されるより無欠陥高品質な表面薄層評価にも、
充分対応できる方式である。今後の化合物半導体等新し
い素材への対応も可能と考えられ、工学上きわめて有益
な方式及び装置である。
【図１】本発明の構成を説明するための図である。
【図２】本発明によって得られたライフタイム波形の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】本発明によって得られたライフタイム波形の他
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図４】本発明によって得られたライフタイム波形の更
に他の例を示す図である。
に他の例を示す図である。
【図５】本発明のライフタイム評価装置の構成例を示す
図である。
図である。
【図６】一般的なシリコンウエーハの断面構造を説明す
るための図である。
るための図である。
【図７】各種エピタキシャル構造のウエーハの断面構造
を示す図である。
を示す図である。
１ キャリヤ励起用光源 ２，２１，２２，２３ 反射ミラー ３ 集光光学系 ４ ミリ波乃至サブミリ波導波管 ５ 信号処理回路 ６ 被計測半導体材料 ７ 検波器 ８ 信号変換手段 ９ 表面再結合抑制手段 １０ ＣＰＵ １１ サンプルステージ
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体材料にエネルギーを注入して発生
するキャリヤのライフタイムを計測して品質評価を行な
うライフタイム評価方法において、評価すべき半導体材
料の表面に短波長域の光を短時間照射してキャリヤを発
生させると共に、前記表面にミリ波〜サブミリ波領域の
電磁波を入射し、その反射波を計測することによって得
た前記キャリヤの減衰波形から前記半導体材料の表面及
び表面薄層部のライフタイムを評価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評価方法。 - 【請求項２】 前記キャリア発生部の表面又は表面近傍
に負バイアスを加えるようにしたことを特徴とする請求
項１に記載の半導体材料のライフタイム評価方法。 - 【請求項３】 半導体材料にエネルギーを注入して発生
するキャリアのライフタイムを計測して品質評価を行な
うライフタイム評価装置において、短波長域のパルス光
を発するキャリア励起用光源と、前記光源からの光を集
光して被計測半導体材料の表面を照射する光路を形成す
る集光光学系と、ミリ波乃至サブミリ波発振器が発する
電磁波を前記表面に供給し、その反射波を反射波検出用
検波器へ導くミリ波乃至サブミリ波導波管と、前記検波
器が出力する検出信号を処理し、キャリヤ減衰波形から
表面及び表面薄層部のライフタイムを評価する信号処理
回路とから構成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評価装置。 - 【請求項４】 前記表面または表面近傍に負イオンを発
生させる負バイアス印加手段又は表面の自然酸化膜を利
用する強電界形成用電源手段を具備したことを特徴とす
る請求項３に記載の半導体材料のライフタイム評価装
置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4306147A JPH07105427B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 半導体材料のライフタイム評価方法とその装置 |
| US08/077,062 US5451886A (en) | 1992-10-19 | 1993-06-16 | Method of evaluating lifetime of semiconductor material and apparatus for the same |
| GB9325087A GB2284675B (en) | 1992-10-19 | 1993-12-07 | Method of evaluating lifetime of semiconductor material and apparatus for the same |
| FR9314971A FR2713826B1 (fr) | 1992-10-19 | 1993-12-14 | Procédé d'évaluation de la durée de vie d'un matériau semiconducteur et dispositif pour la mise en Óoeuvre de ce procédé. |
| TW82111089A TW273042B (ja) | 1992-10-19 | 1993-12-28 | |
| DE19944400097 DE4400097B4 (de) | 1992-10-19 | 1994-01-04 | Vorrichtung zum Abschätzen der Lebensdauer von Halbleiter-Material |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4306147A JPH07105427B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 半導体材料のライフタイム評価方法とその装置 |
| GB9325087A GB2284675B (en) | 1992-10-19 | 1993-12-07 | Method of evaluating lifetime of semiconductor material and apparatus for the same |
| FR9314971A FR2713826B1 (fr) | 1992-10-19 | 1993-12-14 | Procédé d'évaluation de la durée de vie d'un matériau semiconducteur et dispositif pour la mise en Óoeuvre de ce procédé. |
| DE19944400097 DE4400097B4 (de) | 1992-10-19 | 1994-01-04 | Vorrichtung zum Abschätzen der Lebensdauer von Halbleiter-Material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132373A true JPH06132373A (ja) | 1994-05-13 |
| JPH07105427B2 JPH07105427B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=27435898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4306147A Expired - Fee Related JPH07105427B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 半導体材料のライフタイム評価方法とその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5451886A (ja) |
| JP (1) | JPH07105427B2 (ja) |
| DE (1) | DE4400097B4 (ja) |
| FR (1) | FR2713826B1 (ja) |
| GB (1) | GB2284675B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5612539A (en) * | 1994-11-14 | 1997-03-18 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of evaluating lifetime related quality of semiconductor surface |
| JP2008051719A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Kobe Steel Ltd | 薄膜半導体の結晶性測定装置及びその方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6369603B1 (en) * | 1997-09-02 | 2002-04-09 | Midwest Research Institute | Radio frequency coupling apparatus and method for measuring minority carrier lifetimes in semiconductor materials |
| US5929652A (en) * | 1997-09-02 | 1999-07-27 | Midwest Research Institute | Apparatus for measuring minority carrier lifetimes in semiconductor materials |
| US6275060B1 (en) | 1997-09-02 | 2001-08-14 | Midwest Research Institute | Apparatus and method for measuring minority carrier lifetimes in semiconductor materials |
| TW587332B (en) * | 2000-01-07 | 2004-05-11 | Canon Kk | Semiconductor substrate and process for its production |
| CN101943667B (zh) * | 2005-02-10 | 2013-06-19 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体器件 |
| DE102006051577B4 (de) | 2006-11-03 | 2011-07-21 | Deutsche Solar AG, 09599 | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung elektrischer Eigenschaften einer Probe aus einem anregbaren Material |
| US7898280B2 (en) * | 2008-09-08 | 2011-03-01 | Emil Kamieniecki | Electrical characterization of semiconductor materials |
| US8581613B2 (en) * | 2009-01-27 | 2013-11-12 | Colorado School Of Mines | Transmission-modulated photoconductive decay measurement system |
| US8093916B2 (en) * | 2009-06-05 | 2012-01-10 | United Microelectronics Corp, | Method of characterizing a semiconductor device and semiconductor device |
| DE102016005478B3 (de) * | 2016-05-03 | 2016-12-29 | Lpcon Gmbh | Verfahren und Anordnung zur Messung der Lebensdauer von Ladungsträgern in Halbleitern |
| EP3788713A4 (en) | 2018-04-30 | 2022-02-23 | Alliance for Sustainable Energy, LLC | MICROWAVE PHOTOCONDUCTANCE SPECTROMETER AND METHOD OF ITS USE |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5314913A (en) * | 1976-07-27 | 1978-02-10 | Satoru Tagami | Pile for foundation work |
| JPS53118373A (en) * | 1977-03-25 | 1978-10-16 | Mitsubishi Metal Corp | Method of measuring characteristic of semiconductor by microwave |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141238A (ja) * | 1983-02-01 | 1984-08-13 | Hitachi Ltd | キヤリア寿命測定装置 |
| DE3407850A1 (de) * | 1984-02-29 | 1985-09-05 | Hahn-Meitner-Institut für Kernforschung Berlin GmbH, 1000 Berlin | Mikrowellen-messverfahren und -messapparatur zur kontaktlosen und zerstoerungsfreien untersuchung photoempfindlicher materialien |
| JPH067564B2 (ja) * | 1988-09-07 | 1994-01-26 | 三菱マテリアル株式会社 | ウェーハ表面の半導体特性測定方法 |
| US5138255A (en) * | 1989-03-20 | 1992-08-11 | Semitex Co., Ltd. | Method and apparatus for measuring lifetime of semiconductor material including waveguide tuning means |
| US5049816A (en) * | 1990-05-31 | 1991-09-17 | Texas Instruments Incorporated | Semiconductor substrate minority carrier lifetime measurements |
| JP2702807B2 (ja) * | 1990-08-09 | 1998-01-26 | 東芝セラミックス株式会社 | 半導体中の深い不純物準位の測定方法及びその装置 |
| HUT63497A (en) * | 1990-12-17 | 1993-08-30 | Semilab Felvezetoe Fiz Lab Rt | Method and apparatus for measuring minority charge carrier in semiconductor material |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP4306147A patent/JPH07105427B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-06-16 US US08/077,062 patent/US5451886A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-07 GB GB9325087A patent/GB2284675B/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-14 FR FR9314971A patent/FR2713826B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-04 DE DE19944400097 patent/DE4400097B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5314913A (en) * | 1976-07-27 | 1978-02-10 | Satoru Tagami | Pile for foundation work |
| JPS53118373A (en) * | 1977-03-25 | 1978-10-16 | Mitsubishi Metal Corp | Method of measuring characteristic of semiconductor by microwave |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5612539A (en) * | 1994-11-14 | 1997-03-18 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of evaluating lifetime related quality of semiconductor surface |
| JP2008051719A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Kobe Steel Ltd | 薄膜半導体の結晶性測定装置及びその方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2713826B1 (fr) | 1996-06-07 |
| US5451886A (en) | 1995-09-19 |
| DE4400097A1 (de) | 1995-07-06 |
| GB2284675B (en) | 1997-11-12 |
| GB2284675A (en) | 1995-06-14 |
| FR2713826A1 (fr) | 1995-06-16 |
| JPH07105427B2 (ja) | 1995-11-13 |
| GB9325087D0 (en) | 1994-02-02 |
| DE4400097B4 (de) | 2010-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4712057A (en) | Method of examining and testing an electric device such as an integrated or printed circuit | |
| KR100443856B1 (ko) | 반도체샘플검사장치및그방법 | |
| KR950010389B1 (ko) | 반도체 결함 검출 방법 | |
| US8952338B2 (en) | Crystalline quality evaluation apparatus for thin-film semiconductors, using μ-PCD technique | |
| JPH06132373A (ja) | 半導体材料のライフタイム評価方法とその装置 | |
| US4259574A (en) | Microanalysis by pulse laser emission spectroscopy | |
| JPH0272646A (ja) | ウェーハ表面の半導体特性測定方法 | |
| JP2007333640A (ja) | 半導体電気特性の測定装置と測定方法 | |
| US7158284B2 (en) | Apparatus and methods of using second harmonic generation as a non-invasive optical probe for interface properties in layered structures | |
| JPH06331559A (ja) | 異物検査方法および異物検査装置 | |
| Reed et al. | Silicon on insulator optical waveguides formed by direct wafer bonding | |
| JP3730289B2 (ja) | 半導体ウェーハの欠陥測定方法及び同装置 | |
| Sumie et al. | Lifetime mapping technique for ultrathin silicon-on-insulator wafers | |
| JPH0719844A (ja) | ウエーハの表面粗さ測定方法 | |
| JP3650917B2 (ja) | 表面光電圧による半導体表面評価方法及び装置 | |
| JPH0685023A (ja) | 半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置 | |
| JP2005142359A (ja) | 半導体ウェーハのライフタイム評価方法 | |
| JPS59150443A (ja) | 半導体のキヤリアライフタイム計測装置 | |
| JPH0697249A (ja) | シリコンウェーハの評価方法及びその装置 | |
| JPS61101045A (ja) | 半導体評価方法 | |
| JPH05136241A (ja) | 半導体ウエハのキヤリアのライフタイム測定方法 | |
| JPH08264609A (ja) | 半導体のライフタイム測定方法 | |
| RU2009575C1 (ru) | Способ бесконтактного определения характеристик кремниевых пластин с внутренним геттером | |
| JPS61174733A (ja) | ガリウム砒素半導体ウエハのｅｌ２分布測定方法 | |
| JPH0410578B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081113 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091113 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101113 Year of fee payment: 15 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |