JPH06151538A - 半導体ウエハの評価方法及びその装置 - Google Patents

半導体ウエハの評価方法及びその装置

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JPH06151538A
JPH06151538A JP4017649A JP1764992A JPH06151538A JP H06151538 A JPH06151538 A JP H06151538A JP 4017649 A JP4017649 A JP 4017649A JP 1764992 A JP1764992 A JP 1764992A JP H06151538 A JPH06151538 A JP H06151538A
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Japan
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semiconductor wafer
change
irradiation
lifetime
excitation light
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JP4017649A
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English (en)
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Morin Michel
モラン ミッシェル
Fried Jean
フリード ジャン
Masataka Hirose
全孝 広瀬
Yasuhide Nakai
康秀 中井
Hidehisa Hashizume
英久 橋爪
Chiyo Fujihira
千代 藤平
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LEO GIKEN KK
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LEO GIKEN KK
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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Priority to DE69329351T priority patent/DE69329351T2/de
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Priority to US08/012,405 priority patent/US5430386A/en
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    • 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
    • G01R31/2648—Characterising semiconductor materials

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 半導体ウエハを評価する半導体ウエハの評価
方法及びその装置。 【構成】 励起光発生器４にて発生させた励起光を照射
条件設定器９により照射条件を変化させて半導体ウエハ
２に照射し，該ウエハ２にマイクロ波発生器５から放射
されたマイクロ波の反射波のレベル変化を検波器６にて
検出し，推定回路１０′により上記照射条件の変化と上
記マイクロ波のレベル変化に対応する少数キャリアのラ
イフタイムの変化とに基づいて該ウエハ２のドーパント
レベルを推定し，照射条件検出回路１１によりこのドー
パントレベルに応じて検出された照射条件の下に，測定
回路１２にて少数キャリアのライフタイムを測定せしめ
る。上記構成により，半導体ウエハ２のドーパントレベ
ルを推定し得ると共に，ショックレーリードホール統計
に基づいたライフタイムを得て半導体ウエハ２の適切な
評価を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウエハの評価方法
及びその装置に係り，詳しくは半導体ウエハのドーパン
トレベルの推定方法及びその装置並びに半導体ウエハの
ライフタイム測定方法及びその装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年の超ＬＳＩに代表される半導体デバ
イスの超精密化傾向に伴い，そこに使用される半導体ウ
エハはより厳しい品質管理を要求されるようになった。
この管理のための半導体ウエハの評価方法としては該ウ
エハの汚染や損傷のおそれがない非接触式の測定方法が
望ましく，その一例としてマイクロ波による半導体特性
測定方法が知られている（特公昭６１−６０５７６）。
図１０は従来の半導体特性測定装置の一例における測定
原理を示すブロック図，図３は半導体特性測定装置の入
出力等を示すタイムチャート，図４は半導体ウエハの抵
抗率とマイクロ波の検波電流値の変化との関係を示すグ
ラフ，図５はシンクロスコープに表示される減衰曲線で
ある。図１０に示す如く，従来の半導体特性測定装置Ａ
は試料保持台１と，試料保持台１上に保持された被測定
試料である半導体ウエハ２に照射する励起光を発生させ
る励起光発生器４と，半導体ウエハ２に放射するマイク
ロ波を発生させるマイクロ波発生器５と，マイクロ波発
生器５により放射されるマイクロ波を半導体ウエハ２に
放射する導波管３と，半導体ウエハ２の表面で反射され
たマイクロ波を導波管３を介して検出する検波器６と，
検波器６により検出されたマイクロ波のレベル変化を表
示するシンクロスコープ７と，励起光発生器４，マイク
ロ波発生器５，検波器６及びシンクロスコープ７を制御
する制御回路８とから構成されている。以下，図３を参
照して測定原理を説明する。マイクロ波発生器５により
放射された一定レベルのマイクロ波ｂは導波管３の放射
端から半導体ウエハ２の表面に放射される。このマイク
ロ波ｂが放射された半導体ウエハ２の表面に，励起光発
生器４の出力である一定のレベル，幅及び間隔を有する
パルス光ａを励起光として照射することにより，半導体
ウエハ２内に自由電子と正孔との対であるキャリアを励
起させる。このキャリアの内，半導体ウエハ２にもとも
と多数含まれていた多数キャリアは，上記励起光の照射
により生じる濃度変化が比較的小さいため，濃度変化が
顕著となる少数キャリアの濃度変化を検出した方が半導
体ウエハ２の特性を高精度に検出することができる。従
って，以下主として少数キャリアについて述べる。上記
のように励起された少数キャリアは半導体ウエハ２の熱
平衡状態におけるキャリア濃度よりも過剰なものとな
る。このため，少数キャリア濃度ｄは上昇する。次に，
光照射が中断されるパルス間に上記過剰キャリアは再結
合して次第に減少する。これに伴い，少数キャリア濃度
ｄも熱平衡状態における濃度に達するまで徐々に低下す
る。このように少数キャリアが熱平衡状態からずれた
後，熱平衡状態に復帰する時間は，光照射を中断してか
らの時間ｔに対して指数関数exp(-t／τ) で表される。
このτは少数キャリアのライフタイム（寿命）とよば
れ，半導体ウエハの不純物濃度を表すパラメータの一つ
である。また，少数キャリア濃度ｄの変化は半導体ウエ
ハ２の電気伝導度（即ち，抵抗率）を変化させるため，
半導体ウエハ２に入射されたマイクロ波のレベル変化に
対応する検波電流値と抵抗率との間には図４に示すよう
な関係がある。レベル変化後のマイクロ波は，半導体ウ
エハ２の表面で反射された反射波ｃとなって導波管３を
再び通り，検波器６に伝達される。シンクロスコープ７
により検出されるマイクロ波（反射波）の減衰は，例え
ば図５に示されるような減衰曲線として表示される。こ
の減衰曲線に基づいて少数キャリアのライフタイムを測
定することより，半導体ウエハ２の重金属等の汚染レベ
ルを評価することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したようなマイク
ロ波による半導体特性測定方法において，半導体ウエハ
２に励起光を照射して過剰少数キャリアを発生させる際
の照射量に対応するキャリア注入密度を下げれば，マイ
クロ波のレベル変化の検出精度が低下する。即ち，キャ
リア注入密度を下げれば，熱平衡状態と注入状態との間
の少数キャリアの濃度変化度合が小さくなる。このた
め，マイクロ波の反射波のレベル変化も小さくなり，Ｓ
／Ｎ比が低下し検出精度が低下するのである。このた
め，従来の測定方法におけるキャリア注入密度は半導体
特性測定装置Ａの検出精度からみた検出限界に安全率を
見込んで設定されていた。そして，このように設定され
たキャリア注入密度に固定して少数キャリアのライフタ
イムを測定し，半導体特性の評価がなされていた。しか
し，キャリア注入密度を所定以上の高注入状態に設定し
た場合，注入キャリアの密度が支配的となるため半導体
ウエハ２内の多数キャリアと少数キャリアとの両密度が
近い値となり，双極性拡散と呼ばれるキャリアの移動現
象を生じてくる。双極性拡散は少数キャリアのライフタ
イムに著しい影響を及ぼす。高注入状態では，この双極
性拡散の他にも，キャリアの移動距離（拡散長）とライ
フタイムとの関係を示す拡散係数の変化，上記光励起再
結合以外の現象により電子−正孔対が再結合するオージ
ェ再結合，過剰キャリアによる再結合中心の占有状態の
飽和等の非線形な諸現象が生じ，これらが複雑に影響し
あうことにより，公知の理論式であるショックレーリー
ドホール統計（W.Schockley & W.T.Read:Phys.Rev.,87,
835(1952); R.N.Hall:Phys. Rev.,87,387(1952))から導
き出される本来の少数キャリアのライフタイムとは異な
るものが測定されるおそれがあった。このため，半導体
ウエハ２の正確な評価がなされない場合があった。ま
た，高注入状態では，マイクロ波の検波カーブの非線形
部にまでマイクロ波のレベル変化が及ぶために少数キャ
リアのライフタイムの測定誤差を生じるおそれがあっ
た。本発明はこのような従来の技術における課題を解決
するためになされたものであり，その第１の目的はＰ型
又はＮ型半導体にもともと含まれる不純物濃度であり，
過剰少数キャリアの注入密度が高注入状態となる境界値
に相当するドーパントレベルを推定する半導体ウエハの
ドーパントレベル推定方法及びその装置を提供すること
である。さらに，第２の目的は，上記ドーパントレベル
に応じた低注入状態の照射条件にて少数キャリアのライ
フタイムを測定する半導体ウエハのライフタイム測定方
法及びその装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために，本発明が採用する主たる手段は，その要旨と
するところが，半導体ウエハに照射条件を変化させて励
起光を照射すると共に，上記半導体ウエハに放射された
マイクロ波の透過波又は反射波を検出し，上記照射条件
の変化と上記マイクロ波のレベル変化に対応する少数キ
ャリアのライフタイムの変化とに基づいて上記半導体ウ
エハのドーパントレベルを推定する半導体ウエハのドー
パントレベル推定方法及びその装置である。更には，上
記照射条件の変化に伴う上記半導体ウエハの少数キャリ
アのライフタイムの変化が上昇に転じる点での励起光の
照射量に対応する少数キャリアの注入密度の約０．８〜
２０倍の注入密度を上記ドーパントレベルと推定する半
導体ウエハのドーパントレベル推定方法及びその装置で
ある。また，上記第２の目的を達成するために，本発明
が採用する主たる手段は，その要旨とするところが，半
導体ウエハに照射条件を変化させて励起光を照射すると
共に，上記半導体ウエハに放射されたマイクロ波の透過
波又は反射波を検出し，上記照射条件の変化と上記マイ
クロ波のレベル変化に対応する少数キャリアのライフタ
イムの変化とに基づいて上記半導体ウエハのドーパント
レベルに応じた照射条件を検出し，上記ドーパンドレベ
ルに応じた照射条件にて上記半導体ウエハの少数キャリ
アのライフタイムを測定する半導体ウエハのライフタイ
ム測定方法及びその装置である。更には，上記照射条件
の変化に伴う上記半導体ウエハの少数キャリアのライフ
タイムの変化が上昇に転じる点での励起光の照射光に対
応する少数キャリアの注入密度の約０．５倍以下の注入
密度を上記ドーパントレベルに応じた照射条件とする半
導体ウエハのライフタイム測定方法及びその装置であ
る。更には，上記照射条件を変化させる変化手段が，上
記半導体ウエハと上記励起光を照射する照射手段との間
に配置されて該照射手段から照射された励起光を断続お
よび／または減衰させる調節手段である半導体ウエハの
ドーパントレベル推定装置又は半導体ウエハのライフタ
イム測定装置である。更には，上記半導体ウエハと上記
励起光を照射する照射手段との間に上記照射条件を変化
させる変化手段により照射条件を変化させて照射された
励起光を断続および／または減衰させる調節手段を設け
た半導体ウエハのドーパントレベル推定装置又は半導体
ウエハのライフタイム測定装置である。更には，上記励
起光を照射する照射手段による励起光のビームサイズを
上記マイクロ波を放射する放射手段のマイクロ波放射端
の面積と略同一とするビームサイズ調節手段を設けた半
導体ウエハのドーパントレベル推定装置又は半導体ウエ
ハのライフタイム測定装置である。
【０００５】
【作用】本発明の半導体ウエハのドーパントレベル推定
方法及びその装置によれば，半導体ウエハに照射条件を
変化させて励起光が照射され，上記半導体ウエハに放射
されたマイクロ波の透過波または反射波が検出される。
上記照射条件の変化と上記マイクロ波のレベル変化に対
応する少数キャリアのライフタイムの変化とに基づいて
上記半導体ウエハのドーパントレベルが推定される。そ
の結果，過剰少数キャリアの注入密度が高注入状態とな
る境界値を推定できる。また，本発明の半導体ウエハの
ライフタイム測定方法及びその装置によれば，半導体ウ
エハに照射条件を変化させて励起光が照射され，上記半
導体ウエハに放射されたマイクロ波が検出される。上記
照射条件の変化と上記マイクロ波のレベル変化に対応す
る少数キャリアのライフタイムの変化とに基づいて半導
体ウエハのドーパントレベルに応じた照射条件が検出さ
れる。上記ドーパントレベルに応じた低注入状態の照射
条件にて励起光を照射しつつマイクロ波を検出すること
により，適度の注入密度における上記半導体ウエハの少
数キャリアのライフタイムが測定される。これにより，
ショックレーリードホール統計に基づいた不純物濃度に
対応する少数キャリアのライフタイムが確実に得られ
る。その結果，従来例に比べてより正確な半導体ウエハ
の評価が可能となる。
【０００６】
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の第１の実施例に係る半導体特性測定
装置の測定原理を示すブロック図，図２は本発明の第２
の実施例に係る半導体特性測定装置の測定原理を示すブ
ロック図，図６はキャリア注入密度とライフタイムとの
関係を示すグラフ，図７は各種半導体ウエハにおけるＡ
点での注入密度とドーパントレベルとの比率を示す実験
結果の説明図，図８は励起光発生器廻りの他の実施例を
示すブロック図，図９はマイクロ波の導波管廻りの他の
実施例を示すブロック図である。また，前記図１０に示
した従来の半導体特性測定装置の一例における測定原理
を示すブロック図と共通する要素には同一符号を使用す
る。まず，第１の実施例に係る半導体特性測定装置Ａ1
は，図１に示す如く従来例と同様の試料保持台１，半導
体ウエハ２，照射手段の一例である励起光発生器４，放
射手段の一例であるマイクロ波発生器５，導波管３，検
出手段の一例である検波器６及びシンクロスコープ７に
加え，励起光の照射条件を変化させる変化手段の一例で
ある照射条件設定器９と，半導体ウエハ２のドーパント
レベルを推定する推定手段の一例である推定回路１０と
を備えている。以下に図６及び図７を参照して測定原理
を説明する。但し，従来例と同様の部分については前述
の通りであるのでその詳細説明を省略する。マイクロ波
発生器５により放射された一定レベルのマイクロ波ｂを
導波管３を介して半導体ウエハ２の表面に放射する。こ
の表面に励起光発生器４の出力である励起光を例えばパ
ルス光として照射する際，照射条件設定器９によりパル
ス光のパルス強度又はパルス幅又はパルス間隔のいずれ
か又はこれらの組合せによる照射条件を変化させる。こ
の時のキャリア注入密度の変化と少数キャリアのライフ
タイムの変化との相関関係を実験にて求めた結果を図６
に示す。ドーパントレベルが既知（Ｃ点）の半導体ウエ
ハについて，キャリア注入密度を高注入状態から徐々に
小さくしていくと，それまで減少を示していた少数キャ
リアのライフタイムが増加傾向を示しはじめた（Ａ
点）。Ａ点とＣ点とにおけるキャリア注入密度の比率Ａ
／Ｃは，８種類の半導体ウエハについて測定したＡ点と
Ｃ点の密度比を例記した図７に示す実験結果より約１．
２〜０．０５の範囲に存在するということがわかった。
【０００７】さらに，図６においてＡ点の約０．５倍以
下のキャリア注入密度になると，少数キャリアのライフ
タイムは増加しなくなり飽和状態になる（Ｂ点）。従っ
て図６からＢ点とＣ点との間のキャリア密度では前述の
ような高注入状態における双極性拡散，拡散係数の変
化，オージェ再結合，高注入キャリアによる再結合中心
の占有状態飽和及びマイクロ波検波カーブの非線形性等
による本来の少数キャリアのライフタイム測定を阻害す
る要因を取り除いた低注入状態での測定が行われている
ことがわかる。上述の第１実施例は，上記のようなキャ
リア注入密度の変化と少数キャリアのライフタイムの変
化との間の相関関係に着目してなされたものである。即
ち，照射条件設定器９により変化させた励起光の照射条
件（注入密度）毎に少数キャリアのライフタイムを測定
し，注入密度の減少に伴ってライフタイムが増加に転じ
る点（Ａ点）を検出し，このＡ点における注入密度に基
づいて半導体ウエハ２のドーパントレベルを推定する。
この一連の工程は推定回路１０が受け持つ。尚，Ａ点で
の注入密度に前述のＡ／Ｃの逆数である約０．８〜２０
を乗じてドーパントレベルとすることができる。次に，
第２の実施例に係る半導体特性測定装置Ａ2 は図２に示
す如く，前記第１の実施例の構成に加えて，半導体ウエ
ハのドーパントレベルに応じた照射条件を検出する照射
条件検出手段の一例である照射条件検出回路１１と，照
射条件検出回路１１より検出された照射条件にて半導体
ウエハ２の少数キャリアのライフタイムを測定するライ
フタイム測定手段の一例である測定回路１２とを備えて
いる。但し，第２実施例における推定回路１０′として
は，上記Ａ点を検出するまでの機能があれば良い。この
実施例では，推定回路１０′により検出されたＡ点での
注入密度に基づいて，照射条件検出回路１１により最適
な低注入状態での照射条件が検出される。そして検出さ
れた照射条件にて半導体ウエハ２にキャリア注入が行わ
れ，測定回路１２により少数キャリアライフタイムが測
定される。このようにして測定された少数キャリアのラ
イフタイムは前述の如く本来のライフタイム測定を阻害
する要因を取り除いた不純物のみによるショックレーリ
ードホール統計に基づいた少数キャリアのライフタイム
の測定となる。従って，このライフタイムから半導体ウ
エハの重金属等の汚染レベルの評価を行うことができ
る。
【０００８】尚，照射条件検出回路１１による最適な低
注入状態での照射条件としてはＡ点でのキャリア注入密
度の約０．５倍以下の注入密度とすることが好適であ
る。次に，上記第１又は第２実施例におけるパルス光の
照射条件を変化させる照射条件設定器９として，図８に
示す如く半導体ウエハ２と励起光発生器４との間に，励
起光を断続および／または減衰させる調節手段の一例で
ある調節器１３を設けてもよい。この調節器１３は，例
えばフィルタ又はアッテネータ又はレンズ又は拡散板又
は光学的シャッタのいずれか又はこれらの組み合せにて
構成される。また，上記調節器１３は上記第１又は第２
実施例における照射条件設定器９とは別個に設けること
もできる。この場合，照射条件設定器９により照射条件
を変化させて照射された励起光を調節器１３により断続
および／または減衰させることにより照射条件の微調整
を行うことが可能となり，より正確な条件設定を行うこ
とができる。又は，機能分担して，照射条件設定器９及
び調節器１３の両方により照射条件を変化させることも
できる。以下に低注入状態における半導体特性測定装置
Ａ1 ，Ａ2 の検出精度について述べる。即ち，上記第１
又は第２実施例においても，低注入状態にて半導体ウエ
ハ２にキャリア注入を行った場合には，前述の如く，マ
イクロ波のレベル変化の検出精度が低下する。この検出
精度からみた半導体特性測定装置Ａ1 ，Ａ2 の検出限界
を超えて，さらに低注入を実現するためには，図９に示
す如く励起光のビームサイズをマイクロ波の導波管３の
放射端の面積と略同一とするビームサイズ調節手段の一
例であるビームサイズ調節器１４を設けることが有効で
ある。この理由は以下の通りである。即ち，導波管３の
マイクロ波放射端の面積Ｓ1 に比べて励起光の照射面積
Ｓ2が小さい場合には，半導体ウエハ２の表面上の励起
光の照射による過剰少数キャリアが励起されない範囲Δ
Ｓ（＝Ｓ1 −Ｓ2 ）からのマイクロ波の反射波も検出さ
れる。この時，励起されてレベル変化を生じたマイクロ
波の反射波に比べてΔＳの占める割合が大きくなれば，
検波器６に伝達されるマイクロ波の反射波にはノイズが
多くなる。このため，Ｓ／Ｎ比が低下し，装置の検出精
度が低下する。従って，両面積Ｓ1 ，Ｓ2 を一致させる
ことにより装置の精度を向上させることができる。ビー
ムサイズ調節器１４の具体例としては以下のものが挙げ
られる。
【０００９】即ち，図９（ａ）に示す如く，励起光を光
学レンズ１４′等により集光し，マイクロ波の導波管３
内へ導く。ここで導圧管３の内壁にて励起光を乱反射さ
せることにより，導波管３の放射端の面積と略同一のビ
ームサイズが得られる。この例では光学レンズ１４′及
び導波管３がビームサイズ調節手段に相当する。また，
図９（ｂ）に示す如く，マイクロ波の導波管３に導かれ
た励起光を導波管３の内部に設けられた拡散板１４″に
より拡散させることにより，導波管３の放射端の面積と
略同一のビームサイズを得ることも可能である。この例
では拡散板１４″および導波管３がビームサイズ調節手
段に相当する。また，逆に導波管３の放射端を狭めて，
ビームサイズに合わせてもよい。尚，以上の実施例にお
ける制御回路８，推定回路１０（１０′），照射条件検
出回路１１及び測定回路１２等の機能を集中して少なく
とも１台のコンピュータにて実行させることもできる。
尚，以上の実施例において，反射マイクロ波をプローブ
として少数キャリアの変化を測定する方法について述べ
たが，実使用に際しては，赤外線レーザや透過マイクロ
波等あらゆる少数キャリアの増減を感知し得る方法を適
用しても支障はない。以上のように，本発明によれば，
半導体ウエハのドーパントレベルを推定して半導体ウエ
ハへのキャリア注入密度が高注入状態となる境界値を推
定し得ると共に，このドーパントレベルに応じた低注入
状態にて少数キャリアのライフタイムを測定することに
よりショックレーリードホール統計に基づいたライフタ
イムが得られ，これに基づいて半導体ウエハの重金属等
の汚染レベルを評価することができる。その結果，半導
体ウエハの適切な評価を行うことができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明に係る半導体ウエハの評価方法及
びその装置は，上記したように構成されているため，半
導体ウエハのドーパントレベルを推定して半導体ウエハ
へのキャリア注入密度が高注入状態となる境界値を推定
し得ると共に，このドーパントレベルに応じた低注入状
態の照射条件にて少数キャリアのライフタイムを測定す
ることによりショックレーリードホール統計に基づいた
ライフタイムが得られ，これに基づいて半導体ウエハの
重金属等の汚染レベルを評価することができる。その結
果，半導体ウエハの適切な評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例に係る半導体特性測定
装置の測定原理を示すブロック図。
【図２】 本発明の第２の実施例に係る半導体特性測定
装置の測定原理を示すブロック図。
【図３】 半導体特性測定装置の入出力等を示すタイム
チャート。
【図４】 半導体ウエハの抵抗率とマイクロ波の検波電
流値の変化との関係を示すグラフ。
【図５】 シンクロスコープに表示される減衰曲線。
【図６】 キャリア注入密度とライフタイムとの関係を
示すグラフ。
【図７】 各種半導体ウエハにおけるＡ点でのキャリア
注入密度とドーパントレベルとの比率を示す実験結果の
説明図。
【図８】 励起光発生器廻りの他の実施例を示すブロッ
ク図。
【図９】 マイクロ波の導波管廻りの他の実施例を示す
ブロック図。
【図１０】 従来の半導体特性測定装置の一例における
測定原理を示すブロック図。
【符号の説明】
Ａ1 ，Ａ2 …半導体特性測定装置 ２…半導体ウエハ ４…励起光発生器 ５…マイクロ波発生器 ６…検波器 ９…照射条件設定器 １０，１０′…推定回路 １１…照射条件検出回路 １２…測定回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン フリード 東京都新宿区市ヶ谷船河原町19 マノアー ル古河104号 (72)発明者 広瀬 全孝 広島市中区白島中町６−４−401 (72)発明者 中井 康秀 神戸市須磨区西落合５−11−４ (72)発明者 橋爪 英久 三木市志染町青山４−５−９ (72)発明者 藤平 千代 明石市東野町2056 朝霧パークホームズ 209号

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハに照射条件を変化させて励
    起光を照射すると共に，上記半導体ウエハに放射された
    マイクロ波の透過波又は反射波を検出し，上記照射条件
    の変化と上記マイクロ波のレベル変化に対応する少数キ
    ャリアのライフタイムの変化とに基づいて上記半導体ウ
    エハのドーパントレベルを推定する半導体ウエハのドー
    パントレベル推定方法。
  2. 【請求項２】 半導体ウエハに照射条件を変化させて励
    起光を照射すると共に，上記半導体ウエハに放射された
    マイクロ波の透過波又は反射波を検出し，上記照射条件
    の変化と上記マイクロ波のレベル変化に対応する少数キ
    ャリアのライフタイムの変化とに基づいて上記半導体ウ
    エハのドーパントレベルに応じた照射条件を検出し，上
    記ドーパントレベルに応じた照射条件にて上記半導体ウ
    エハの少数キャリアのライフタイムを測定する半導体ウ
    エハのライフタイム測定方法。
  3. 【請求項３】 上記照射条件の変化に伴う上記半導体ウ
    エハの少数キャリアのライフタイムの変化が上昇に転じ
    る点での励起光の照射量に対応する少数キャリアの注入
    密度の約０．８〜２０倍の注入密度を上記ドーパントレ
    ベルと推定する請求項１記載の半導体ウエハのドーパン
    トレベル推定方法。
  4. 【請求項４】 上記照射条件の変化に伴う上記半導体ウ
    エハの少数キャリアのライフタイムの変化が上昇に転じ
    る点での励起光の照射量に対応する少数キャリアの注入
    密度の約０．５倍以下の注入密度を上記ドーパントレベ
    ルに応じた照射条件とする請求項２記載の半導体ウエハ
    のライフタイム測定方法。
  5. 【請求項５】 半導体ウエハに励起光を照射する照射手
    段と，上記照射手段により照射される励起光の照射条件
    を変化させる変化手段と，上記励起光を上記変化手段に
    より照射条件を変化させて照射された上記半導体ウエハ
    にマイクロ波を放射する放射手段と，上記放射手段によ
    り放射されたマイクロ波の透過波又は反射波を検出する
    検出手段と，上記照射条件の変化と上記検出手段により
    検出されたマイクロ波のレベル変化に対応する少数キャ
    リアのライフタイムの変化とに基づいて上記半導体ウエ
    ハのドーパントレベルを推定するドーパントレベル推定
    手段とからなる半導体ウエハのドーパントレベル推定装
    置。
  6. 【請求項６】 半導体ウエハに励起光を照射する照射手
    段と，上記照射手段により照射される励起光の照射条件
    を変化させる変化手段と，上記励起光を上記変化手段に
    より照射条件を変化させて照射された上記半導体ウエハ
    にマイクロ波を放射する放射手段と，上記放射手段によ
    り放射されたマイクロ波の透過波又は反射波を検出する
    検出手段と，上記照射条件の変化と上記マイクロ波のレ
    ベル変化に対応する少数キャリアのライフタイムの変化
    とに基づいて上記半導体ウエハのドーパントレベルに応
    じた照射条件を検出する照射条件検出手段と，上記照射
    条件検出手段により検出された上記ドーパントレベルに
    応じた照射条件にて上記半導体ウエハの少数キャリアの
    ライフタイムを測定するライフタイム測定手段とからな
    る半導体ウエハのライフタイム測定装置。
  7. 【請求項７】 上記変化手段が，上記半導体ウエハと上
    記照射手段との間に配設されて該照射手段から照射され
    た励起光を断続および／または減衰させる調節手段であ
    る請求項５記載の半導体ウエハのドーパントレベル推定
    装置又は請求項６記載の半導体ウエハのライフタイム測
    定装置。
  8. 【請求項８】 上記半導体ウエハと上記照射手段との間
    に上記変化手段により照射条件を変化させて照射された
    励起光を断続および／または減衰させる調節手段を設け
    た請求項５記載の半導体ウエハのドーパントレベル推定
    装置又は請求項６記載の半導体ウエハのライフタイム測
    定装置。
  9. 【請求項９】 上記照射手段による励起光のビームサイ
    ズを上記放射手段のマイクロ波放射端の面積と略同一と
    するビームサイズ調節手段を設けた請求項５記載の半導
    体ウエハのドーパントレベル推定装置又は請求項６記載
    の半導体ウエハのライフタイム測定装置。
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