JPH0697508A - 発光素子製造用ウエーハの検査方法 - Google Patents
発光素子製造用ウエーハの検査方法Info
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- JPH0697508A JPH0697508A JP26822292A JP26822292A JPH0697508A JP H0697508 A JPH0697508 A JP H0697508A JP 26822292 A JP26822292 A JP 26822292A JP 26822292 A JP26822292 A JP 26822292A JP H0697508 A JPH0697508 A JP H0697508A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/265—Contactless testing
- G01R31/2656—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
- H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光素子製造用ウエーハの欠陥のウエーハ段
階での検査を非破壊試験で且つ短時間で行う。 【構成】 半導体基板１０上にｐ型クラッド層１１、ｐ
型活性層１２及びｎ型クラッド層１３が順次形成された
ダブルヘテロ構造を有する発光素子製造用ウエーハに、
ｎ型クラッド層１３で吸収されず且つｐ型活性層１２で
吸収される波長を含む照射光１５を照射し、例えばｎ型
反転層１４のような導電型反転層が生成されたことによ
り増大したフォトルミネッセンス光１６を検出すること
により欠陥を発見する。ダブルヘテロ構造がＧａＡlＡ
ｓ混晶型化合物半導体からなる場合は、６００ｎｍ〜６
５０ｎｍの波長を含む照射光１５を照射する。欠陥部分
が活性層の欠損である場合は、半導体基板１０面の反射
光により検出する。
階での検査を非破壊試験で且つ短時間で行う。 【構成】 半導体基板１０上にｐ型クラッド層１１、ｐ
型活性層１２及びｎ型クラッド層１３が順次形成された
ダブルヘテロ構造を有する発光素子製造用ウエーハに、
ｎ型クラッド層１３で吸収されず且つｐ型活性層１２で
吸収される波長を含む照射光１５を照射し、例えばｎ型
反転層１４のような導電型反転層が生成されたことによ
り増大したフォトルミネッセンス光１６を検出すること
により欠陥を発見する。ダブルヘテロ構造がＧａＡlＡ
ｓ混晶型化合物半導体からなる場合は、６００ｎｍ〜６
５０ｎｍの波長を含む照射光１５を照射する。欠陥部分
が活性層の欠損である場合は、半導体基板１０面の反射
光により検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発光素子製造用ウエーハ
の検査方法に関し、さらに詳しくはダブルヘテロ構造が
形成された発光素子製造用ウエーハの欠陥の有無を検査
する方法に関する。
の検査方法に関し、さらに詳しくはダブルヘテロ構造が
形成された発光素子製造用ウエーハの欠陥の有無を検査
する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景技術】発光ダイオード等の発光素子は、通
常、半導体基板上に複数の半導体層をエピタキシャル成
長により積層してｐｎ接合を有する発光素子製造用ウエ
ーハを作製し、これを素子化することによって得られ
る。
常、半導体基板上に複数の半導体層をエピタキシャル成
長により積層してｐｎ接合を有する発光素子製造用ウエ
ーハを作製し、これを素子化することによって得られ
る。
【０００３】図１１は、本発明の一例であり、ダブルヘ
テロ（ＤＨ）構造を有するＧａＡｌＡｓ系発光素子製造
用ウエーハの断面を示す。図において、ＧａＡｓからな
る半導体基板１０上には、Ｇａ1-zＡｌzＡｓ（但しｚは
０＜ｚ＜１なる数）で表される混晶型化合物半導体から
なるｐ型クラッド層１１、Ｇａ1-xＡｌxＡｓ（但しｘは
０＜ｘ＜０．７なる数）で表される混晶型化合物半導体
からなるｐ型活性層１２、及びＧａ1-yＡｌyＡｓ（但し
ｙは０＜ｙ＜１なる数）で表される混晶型化合物半導体
からなるｎ型クラッド層１３が順次形成されている。こ
こで、上記ｘ、ｙ、ｚはｘ＜ｙ且つｘ＜ｚの関係にあ
る。
テロ（ＤＨ）構造を有するＧａＡｌＡｓ系発光素子製造
用ウエーハの断面を示す。図において、ＧａＡｓからな
る半導体基板１０上には、Ｇａ1-zＡｌzＡｓ（但しｚは
０＜ｚ＜１なる数）で表される混晶型化合物半導体から
なるｐ型クラッド層１１、Ｇａ1-xＡｌxＡｓ（但しｘは
０＜ｘ＜０．７なる数）で表される混晶型化合物半導体
からなるｐ型活性層１２、及びＧａ1-yＡｌyＡｓ（但し
ｙは０＜ｙ＜１なる数）で表される混晶型化合物半導体
からなるｎ型クラッド層１３が順次形成されている。こ
こで、上記ｘ、ｙ、ｚはｘ＜ｙ且つｘ＜ｚの関係にあ
る。
【０００４】前記ｐ型活性層１２近傍のｐ型クラッド層
１１には、ｎ型不純物が混入する等により、図１１に示
すようなｎ型反転層１４が部分的に形成されることがあ
る。このｎ型反転層１４が形成されると、発光素子とし
ての構造が崩れ、その部分が欠陥となる。一方、前記ｐ
型活性層１２近傍のｎ型クラッド層１３には、ｐ型不純
物が混入する等により、図に示すようなｐ型反転層９が
部分的に形成されることがある。このｐ型反転層９が形
成されると、発光素子としての構造が崩れ、その部分も
欠陥となる。
１１には、ｎ型不純物が混入する等により、図１１に示
すようなｎ型反転層１４が部分的に形成されることがあ
る。このｎ型反転層１４が形成されると、発光素子とし
ての構造が崩れ、その部分が欠陥となる。一方、前記ｐ
型活性層１２近傍のｎ型クラッド層１３には、ｐ型不純
物が混入する等により、図に示すようなｐ型反転層９が
部分的に形成されることがある。このｐ型反転層９が形
成されると、発光素子としての構造が崩れ、その部分も
欠陥となる。
【０００５】また、ｐ型活性層１２は比較的薄いので、
エピタキシャル成長時の成長条件の異常等により、図１
１に示すようなｐ型活性層１２が部分的に欠損した活性
層欠損領域１７が生じる場合もある。この領域も欠陥と
なる。
エピタキシャル成長時の成長条件の異常等により、図１
１に示すようなｐ型活性層１２が部分的に欠損した活性
層欠損領域１７が生じる場合もある。この領域も欠陥と
なる。
【０００６】このように発光素子製造用ウエーハに前記
欠陥が形成されると、それらを含んだ領域を用いて作製
した発光素子は電気特性や発光特性等で不良となり、用
いることができない。
欠陥が形成されると、それらを含んだ領域を用いて作製
した発光素子は電気特性や発光特性等で不良となり、用
いることができない。
【０００７】そこで、従来、上記のような発光素子製造
用ウエーハの欠陥の有無をその電気的特性を測定して調
べていた。その方法は、例えば、製造された発光素子製
造用ウエーハに電極を付け、ダイシングして素子毎に分
離し、これらをランプとして組み立て、これに一定の電
流を流し、その電圧特性を調べるものであった。なお、
この検査は破壊試験となるので、ウエーハ全面での検査
ではなく部分検査となる。
用ウエーハの欠陥の有無をその電気的特性を測定して調
べていた。その方法は、例えば、製造された発光素子製
造用ウエーハに電極を付け、ダイシングして素子毎に分
離し、これらをランプとして組み立て、これに一定の電
流を流し、その電圧特性を調べるものであった。なお、
この検査は破壊試験となるので、ウエーハ全面での検査
ではなく部分検査となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の発光素子製造用
ウエーハの検査方法は、上記のように、発光素子製造用
ウエーハの所定の部分をランプとして組み立てた後にそ
の電気的特性を検査する方法であったので、ウエーハ段
階では不良部分を判定することができなかった。
ウエーハの検査方法は、上記のように、発光素子製造用
ウエーハの所定の部分をランプとして組み立てた後にそ
の電気的特性を検査する方法であったので、ウエーハ段
階では不良部分を判定することができなかった。
【０００９】従って、この方法は、発光素子製造用ウエ
ーハの検査方法としては、破壊試験であること、部分検
査なのでウエーハ全面の特性を保証することができない
こと、検査結果を得るまでに多大の時間を要すること等
の点で問題があった。
ーハの検査方法としては、破壊試験であること、部分検
査なのでウエーハ全面の特性を保証することができない
こと、検査結果を得るまでに多大の時間を要すること等
の点で問題があった。
【００１０】
【発明の目的】そこで本発明は、発光素子製造用ウエー
ハの欠陥検査を非破壊で且つ短時間に行うことができる
方法を提供することを目的とする。
ハの欠陥検査を非破壊で且つ短時間に行うことができる
方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に活性層及びこの活性層を上下に挟む上層側及び下層側
クラッド層からなるダブルヘテロ構造が形成されてなる
発光素子製造用ウエーハの検査方法において、前記上層
側クラッド層で吸収されず且つ前記活性層で吸収される
波長の光を含む照射光を前記発光素子製造用ウエーハに
照射し、照射に伴って生じる前記発光素子製造用ウエー
ハからの二次光を観察することにより前記発光素子製造
用ウエーハの欠陥の有無を検査するものである。
に活性層及びこの活性層を上下に挟む上層側及び下層側
クラッド層からなるダブルヘテロ構造が形成されてなる
発光素子製造用ウエーハの検査方法において、前記上層
側クラッド層で吸収されず且つ前記活性層で吸収される
波長の光を含む照射光を前記発光素子製造用ウエーハに
照射し、照射に伴って生じる前記発光素子製造用ウエー
ハからの二次光を観察することにより前記発光素子製造
用ウエーハの欠陥の有無を検査するものである。
【００１２】前記照射光は、具体的には、前記上層側ク
ラッド層を構成する半導体のバンドギャップよりも小さ
いエネルギーを有し、且つ前記活性層を構成する半導体
のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する光を
含むものである。
ラッド層を構成する半導体のバンドギャップよりも小さ
いエネルギーを有し、且つ前記活性層を構成する半導体
のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する光を
含むものである。
【００１３】また、検査対象となる発光素子製造用ウエ
ーハの各層は、例えば前記活性層がＧａ1-xＡｌxＡｓ
（但しｘは０＜ｘ＜０．７なる数）で表される混晶型化
合物半導体からなり、前記上層側クラッド層がＧａ1-y
ＡｌyＡｓ（但しｙは０＜ｙ＜１且つｘ＜ｙなる数）で
表される混晶型化合物半導体からなり、さらに前記下層
側クラッド層がＧａ1-zＡｌzＡｓ（但しｚは０＜ｚ＜１
且つｘ＜ｚなる数）で表される混晶型化合物半導体から
なるものである。
ーハの各層は、例えば前記活性層がＧａ1-xＡｌxＡｓ
（但しｘは０＜ｘ＜０．７なる数）で表される混晶型化
合物半導体からなり、前記上層側クラッド層がＧａ1-y
ＡｌyＡｓ（但しｙは０＜ｙ＜１且つｘ＜ｙなる数）で
表される混晶型化合物半導体からなり、さらに前記下層
側クラッド層がＧａ1-zＡｌzＡｓ（但しｚは０＜ｚ＜１
且つｘ＜ｚなる数）で表される混晶型化合物半導体から
なるものである。
【００１４】前記発光素子製造用ウエーハに生じた欠陥
が、前記活性層近傍の前記上層側クラッド層内又は前記
下層側クラッド層内に生じた導電型反転層（例えば図１
１における符号９又は１４で示す部分）である場合は、
前記二次光はフォトルミネッセンス光であり、その強度
は前記導電型反転層の作用により正常部と比べて著しく
増大する。
が、前記活性層近傍の前記上層側クラッド層内又は前記
下層側クラッド層内に生じた導電型反転層（例えば図１
１における符号９又は１４で示す部分）である場合は、
前記二次光はフォトルミネッセンス光であり、その強度
は前記導電型反転層の作用により正常部と比べて著しく
増大する。
【００１５】前記発光素子製造用ウエーハに生じた欠陥
が、前記活性層が部分的に欠損した活性層欠損領域であ
る場合は、前記二次光は前記照射光が前記活性層欠損領
域を透過して前記半導体基板面に達してその面で反射し
た反射光である。
が、前記活性層が部分的に欠損した活性層欠損領域であ
る場合は、前記二次光は前記照射光が前記活性層欠損領
域を透過して前記半導体基板面に達してその面で反射し
た反射光である。
【００１６】前記照射光の光源は、例えばハロゲンラン
プ等、上述した所定波長を含む光を出力するものであれ
ばいかなる種類の光源でも使用することができる。例え
ば、前記活性層がＧａ1-xＡｌxＡｓ（但しｘは０．２５
＜ｘ＜０．７なる数）で表される混晶型化合物半導体か
らなり、前記上層側クラッド層がＧａ1-yＡｌyＡｓ（但
しｙは０．２５＜ｙ＜１且つｘ＜ｙなる数）で表される
混晶型化合物半導体からなり、前記下層側クラッド層が
Ｇａ1-zＡｌzＡｓ（但しｚは０．２５＜ｚ＜１且つｘ＜
ｚなる数）で表される混晶型化合物半導体からなるダブ
ルヘテロ構造の発光素子製造用ウエーハの場合、波長が
６００ｎｍないし７２０ｎｍの光を含むハロゲンランプ
を使用する。そして、前記二次光を肉眼で観察する場合
には、二次光がフォトルミネッセンス光であればその強
度のコントラストから前記欠陥を前記導電型反転層であ
ると判別することができ、また、二次光が反射光であれ
ばフォトルミネッセンス光との色の違いから前記欠陥を
前記活性層欠損領域であると判別することができる。
プ等、上述した所定波長を含む光を出力するものであれ
ばいかなる種類の光源でも使用することができる。例え
ば、前記活性層がＧａ1-xＡｌxＡｓ（但しｘは０．２５
＜ｘ＜０．７なる数）で表される混晶型化合物半導体か
らなり、前記上層側クラッド層がＧａ1-yＡｌyＡｓ（但
しｙは０．２５＜ｙ＜１且つｘ＜ｙなる数）で表される
混晶型化合物半導体からなり、前記下層側クラッド層が
Ｇａ1-zＡｌzＡｓ（但しｚは０．２５＜ｚ＜１且つｘ＜
ｚなる数）で表される混晶型化合物半導体からなるダブ
ルヘテロ構造の発光素子製造用ウエーハの場合、波長が
６００ｎｍないし７２０ｎｍの光を含むハロゲンランプ
を使用する。そして、前記二次光を肉眼で観察する場合
には、二次光がフォトルミネッセンス光であればその強
度のコントラストから前記欠陥を前記導電型反転層であ
ると判別することができ、また、二次光が反射光であれ
ばフォトルミネッセンス光との色の違いから前記欠陥を
前記活性層欠損領域であると判別することができる。
【００１７】一方、前記二次光を検出器等で定量的に測
定し、その強度分布或いは波長分布を求めることもでき
る。その場合は、レーザ光源から出力される励起レーザ
光により前記発光素子製造用ウエーハ面を走査して前記
二次光の特定波長の強度を測定し、前記発光素子製造用
ウエーハ面上における前記二次光の強度分布を求めるよ
うにする。この二次光の強度分布より前記欠陥の分布を
検出することができる。
定し、その強度分布或いは波長分布を求めることもでき
る。その場合は、レーザ光源から出力される励起レーザ
光により前記発光素子製造用ウエーハ面を走査して前記
二次光の特定波長の強度を測定し、前記発光素子製造用
ウエーハ面上における前記二次光の強度分布を求めるよ
うにする。この二次光の強度分布より前記欠陥の分布を
検出することができる。
【００１８】
【作用】図１は本発明の原理を説明する図である。図に
おいて、半導体基板１０上にｐ型クラッド層１１、ｐ型
活性層１２、及びｎ型クラッド層１３が順次形成され、
発光素子製造用ウエーハを形成している。そして、図の
ように、ｐ型活性層１２近傍のｐ型クラッド層１１内に
ｎ型反転層１４が形成されているとする。
おいて、半導体基板１０上にｐ型クラッド層１１、ｐ型
活性層１２、及びｎ型クラッド層１３が順次形成され、
発光素子製造用ウエーハを形成している。そして、図の
ように、ｐ型活性層１２近傍のｐ型クラッド層１１内に
ｎ型反転層１４が形成されているとする。
【００１９】この場合に、ｎ型クラッド層１３では吸収
されず且つｐ型活性層１２で吸収される光を含む照射光
１５を発光素子製造用ウエーハに照射する。すなわち、
この照射光１５は、ｎ型クラッド層１３を構成する半導
体のバンドギャップよりも小さなエネルギー（長波長）
を有し、且つｐ型活性層１２を構成するバンドギャップ
よりも大きなエネルギー（短波長）を有する光を含む。
されず且つｐ型活性層１２で吸収される光を含む照射光
１５を発光素子製造用ウエーハに照射する。すなわち、
この照射光１５は、ｎ型クラッド層１３を構成する半導
体のバンドギャップよりも小さなエネルギー（長波長）
を有し、且つｐ型活性層１２を構成するバンドギャップ
よりも大きなエネルギー（短波長）を有する光を含む。
【００２０】このとき、ｎ型反転層１４を含む領域上の
ｐ型活性層１２において強いフォトルミネッセンス光１
６が生じる。これを確認することによりｎ型反転層１４
の存在を知ることができる。
ｐ型活性層１２において強いフォトルミネッセンス光１
６が生じる。これを確認することによりｎ型反転層１４
の存在を知ることができる。
【００２１】次に、図１〜図６を参照しながら、６５０
ｎｍ赤色発光ダイオード用ＧａＡｌＡｓダブルヘテロ型
エピタキシャルウエーハを例にとり、さらに具体的に説
明する。
ｎｍ赤色発光ダイオード用ＧａＡｌＡｓダブルヘテロ型
エピタキシャルウエーハを例にとり、さらに具体的に説
明する。
【００２２】図３に示すように、ｐ型クラッド層１１に
ｎ型反転層が形成されていない発光素子製造用ウエーハ
に、ｎ型クラッド層１３に吸収されず且つｐ型活性層１
２に吸収される光として６００〜６５０ｎｍの波長を含
む照射光１５を照射すると、照射光のうち上記波長の光
は、ｎ型クラッド層１３を透過した後、ｐ型活性層１２
に達してここで吸収される。そして、６５０ｎｍ付近の
波長のフォトルミネッセンス発光は生じるが、その強度
は極めて小さい。
ｎ型反転層が形成されていない発光素子製造用ウエーハ
に、ｎ型クラッド層１３に吸収されず且つｐ型活性層１
２に吸収される光として６００〜６５０ｎｍの波長を含
む照射光１５を照射すると、照射光のうち上記波長の光
は、ｎ型クラッド層１３を透過した後、ｐ型活性層１２
に達してここで吸収される。そして、６５０ｎｍ付近の
波長のフォトルミネッセンス発光は生じるが、その強度
は極めて小さい。
【００２３】ところが、図１に示すように、ｐ型活性層
１２近傍のｐ型クラッド層１１内にｎ型反転層１４が生
じている発光素子製造用ウエーハでは、その領域に照射
光１５を照射すると、ｐ型活性層１２で吸収されるとと
もに、６５０ｎｍ付近の波長で赤色の強いフォトルミネ
ッセンス光１６が生じる。このフォトルミネッセンス光
１６は、正常部よりも赤色の強い発光であるので、肉眼
でも識別することができる。
１２近傍のｐ型クラッド層１１内にｎ型反転層１４が生
じている発光素子製造用ウエーハでは、その領域に照射
光１５を照射すると、ｐ型活性層１２で吸収されるとと
もに、６５０ｎｍ付近の波長で赤色の強いフォトルミネ
ッセンス光１６が生じる。このフォトルミネッセンス光
１６は、正常部よりも赤色の強い発光であるので、肉眼
でも識別することができる。
【００２４】これを半導体のエネルギーバンド構造で説
明すると、図４〜図６となる。すなわち、図３に示すよ
うにｎ型反転層１４が形成されていない発光素子製造用
ウエーハのダブルヘテロ構造部分のエネルギーバンド構
造は、図４に示すような構造となる。ここで、図の右側
から順にｐ、ｐ、ｎとなっているのはそれぞれｐ型クラ
ッド層１１、ｐ型活性層１２、及びｎ型クラッド層１３
に対応する。
明すると、図４〜図６となる。すなわち、図３に示すよ
うにｎ型反転層１４が形成されていない発光素子製造用
ウエーハのダブルヘテロ構造部分のエネルギーバンド構
造は、図４に示すような構造となる。ここで、図の右側
から順にｐ、ｐ、ｎとなっているのはそれぞれｐ型クラ
ッド層１１、ｐ型活性層１２、及びｎ型クラッド層１３
に対応する。
【００２５】上記の場合において、図の左側から入射し
たｈνのエネルギーを持つ光は、ｎ型クラッド層１３を
透過してｐ型活性層１２に達し、ここで吸収されて電子
及び正孔の対を生じさせる。
たｈνのエネルギーを持つ光は、ｎ型クラッド層１３を
透過してｐ型活性層１２に達し、ここで吸収されて電子
及び正孔の対を生じさせる。
【００２６】上記のようにして生じた電子及び正孔は、
それぞれｎ型クラッド層１３側及びｐ型クラッド層１１
側に拡散し、ｐ型活性層１２に留まる電子と正孔の対の
数は減少する。従って、これらの電子と正孔の対が再結
合して発光を生じる確率は非常に小さく、そのフォトル
ミネッセンス光の強度は極めて小さい。
それぞれｎ型クラッド層１３側及びｐ型クラッド層１１
側に拡散し、ｐ型活性層１２に留まる電子と正孔の対の
数は減少する。従って、これらの電子と正孔の対が再結
合して発光を生じる確率は非常に小さく、そのフォトル
ミネッセンス光の強度は極めて小さい。
【００２７】しかし、図１に示すようにｐ型クラッド層
１１に部分的にｎ型反転層１４が形成されると、そのエ
ネルギーバンド構造は図５に示すような構造となる。こ
こで、ｐ型活性層１２に対応する領域の価電子帯には井
戸構造が形成され、正孔の閉じ込め効果が現れる。従っ
て、正孔はｐ型クラッド層１１側に拡散せずにｐ型活性
層１２に留まり、電子との再結合の確率が高まる。この
結果、図３に示す正常な場合よりも強度の大きいフォト
ルミネッセンス光が生じるので、ｎ型反転層１４をフォ
トルミネッセンス光の測定によって検出することができ
る。
１１に部分的にｎ型反転層１４が形成されると、そのエ
ネルギーバンド構造は図５に示すような構造となる。こ
こで、ｐ型活性層１２に対応する領域の価電子帯には井
戸構造が形成され、正孔の閉じ込め効果が現れる。従っ
て、正孔はｐ型クラッド層１１側に拡散せずにｐ型活性
層１２に留まり、電子との再結合の確率が高まる。この
結果、図３に示す正常な場合よりも強度の大きいフォト
ルミネッセンス光が生じるので、ｎ型反転層１４をフォ
トルミネッセンス光の測定によって検出することができ
る。
【００２８】一方、図２に示すようにｎ型クラッド層１
３に部分的にｐ型反転層９が形成されると、そのエネル
ギーバンド構造は図６に示すような構造となる。ここ
で、ｐ型活性層１２に対応する領域の伝導帯には井戸構
造が形成され、電子の閉じ込め効果が表れる。従って、
電子はｎ型クラッド層１３側に拡散せずにｐ型活性層１
２に留まり、正孔との再結合の確率が高まる。この結
果、図３に示す正常な場合よりも強度の大きいフォトル
ミネッセンス光が生じるので、ｐ型反転層９もフォトル
ミネッセンス光の測定によって検出することができる。
３に部分的にｐ型反転層９が形成されると、そのエネル
ギーバンド構造は図６に示すような構造となる。ここ
で、ｐ型活性層１２に対応する領域の伝導帯には井戸構
造が形成され、電子の閉じ込め効果が表れる。従って、
電子はｎ型クラッド層１３側に拡散せずにｐ型活性層１
２に留まり、正孔との再結合の確率が高まる。この結
果、図３に示す正常な場合よりも強度の大きいフォトル
ミネッセンス光が生じるので、ｐ型反転層９もフォトル
ミネッセンス光の測定によって検出することができる。
【００２９】前記の再結合の確率を式で説明すると、下
記のようになる。再結合の確率Ｒは、上記のような正孔
の閉じ込め効果がない場合には、 Ｒ＝Ｂ・ｎ・ｐ となる。ここで、Ｂは発光再結合定数、ｎ及びｐはそれ
ぞれ電子及び正孔の濃度である。しかし、正孔の閉じ込
め効果がある場合には、 Ｒ＝Ｂ・ｎ・（ｐ＋Δｐ） となる。ここでΔｐは、上記閉じ込め効果により増大し
た励起正孔の濃度である。このように再結合の確率は高
まり、発光が生じやすくなる。また、伝導帯に電子を閉
じ込める井戸構造が形成された場合も同様に再結合の確
率が高まり、発光が生じやすくなる。その場合は、 Ｒ＝Ｂ・（ｎ＋Δｎ）・ｐ となる。ここで、Δｎは閉じ込め効果により増大した励
起電子の濃度である。
記のようになる。再結合の確率Ｒは、上記のような正孔
の閉じ込め効果がない場合には、 Ｒ＝Ｂ・ｎ・ｐ となる。ここで、Ｂは発光再結合定数、ｎ及びｐはそれ
ぞれ電子及び正孔の濃度である。しかし、正孔の閉じ込
め効果がある場合には、 Ｒ＝Ｂ・ｎ・（ｐ＋Δｐ） となる。ここでΔｐは、上記閉じ込め効果により増大し
た励起正孔の濃度である。このように再結合の確率は高
まり、発光が生じやすくなる。また、伝導帯に電子を閉
じ込める井戸構造が形成された場合も同様に再結合の確
率が高まり、発光が生じやすくなる。その場合は、 Ｒ＝Ｂ・（ｎ＋Δｎ）・ｐ となる。ここで、Δｎは閉じ込め効果により増大した励
起電子の濃度である。
【００３０】次に、図７に示すように、ｐ型活性層１２
が部分的に欠損している活性層欠損領域１７が生じてい
る場合には、この領域に達した照射光１５はそのまま透
過して半導体基板１０の基板面に達し、その一部はここ
で反射されて反射光１８として再びウエーハ外に出る。
この場合、照射光１５のうちｐ型活性層１２で吸収され
るべき６００〜６５０ｎｍの波長の光が吸収されないの
で、反射光１８を測定してこの波長の光の有無から活性
層欠損領域１７の有無を知ることができる。なお、上記
反射光１８の波長の光は赤橙色であり、前述のｎ型反転
層（導電型反転層）１４又はｐ型反転層９に基づく赤色
発光とは区別することができる。
が部分的に欠損している活性層欠損領域１７が生じてい
る場合には、この領域に達した照射光１５はそのまま透
過して半導体基板１０の基板面に達し、その一部はここ
で反射されて反射光１８として再びウエーハ外に出る。
この場合、照射光１５のうちｐ型活性層１２で吸収され
るべき６００〜６５０ｎｍの波長の光が吸収されないの
で、反射光１８を測定してこの波長の光の有無から活性
層欠損領域１７の有無を知ることができる。なお、上記
反射光１８の波長の光は赤橙色であり、前述のｎ型反転
層（導電型反転層）１４又はｐ型反転層９に基づく赤色
発光とは区別することができる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例について、レーザ光で
発光素子製造用ウエーハ面を走査してその二次光を検出
器で定量的に測定する場合を例にとり、添付図面を参照
しながら説明する。図８は、本実施例の方法において用
いる装置を示す。
発光素子製造用ウエーハ面を走査してその二次光を検出
器で定量的に測定する場合を例にとり、添付図面を参照
しながら説明する。図８は、本実施例の方法において用
いる装置を示す。
【００３２】図において、発光素子製造用ウエーハ２１
はＸ，Ｙの両方向に駆動可能に制御されるＸ・Ｙステー
ジ２０上に載置される。Ｈｅ−Ｎｅ系のレーザ光源２２
からは波長が６３２．８ｎｍの励起レーザ光２３が発光
素子製造用ウエーハ２１上に照射される。Ｘ・Ｙステー
ジ２０の上方には分光器２５が配置され、発光素子製造
用ウエーハからの二次光２４を所定の波長で分光する。
検出器２６は分光された光を検出して電気信号に変換す
る。増幅器２７はこの信号を増幅し、動作制御、演算等
に用いられるコンピュータ２８に出力する。コンピュー
タ２８はこの信号からウエーハマップ等を作製するため
の処理を行う。
はＸ，Ｙの両方向に駆動可能に制御されるＸ・Ｙステー
ジ２０上に載置される。Ｈｅ−Ｎｅ系のレーザ光源２２
からは波長が６３２．８ｎｍの励起レーザ光２３が発光
素子製造用ウエーハ２１上に照射される。Ｘ・Ｙステー
ジ２０の上方には分光器２５が配置され、発光素子製造
用ウエーハからの二次光２４を所定の波長で分光する。
検出器２６は分光された光を検出して電気信号に変換す
る。増幅器２７はこの信号を増幅し、動作制御、演算等
に用いられるコンピュータ２８に出力する。コンピュー
タ２８はこの信号からウエーハマップ等を作製するため
の処理を行う。
【００３３】次に、上記装置を用いた具体的な検査方法
について説明する。まず、導電型反転層の生成の有無を
フォトルミネッセンス光の検出により検査する場合につ
いて説明する。この場合には、前記分光器２５のグレー
ティング分光による受光選択波長を６５０ｎｍに設定
し、発光素子製造用ウエーハ２１全面を励起レーザ光２
３が走査するようにＸ・Ｙステージ２０を駆動させなが
ら励起レーザ光２３の照射を行う。
について説明する。まず、導電型反転層の生成の有無を
フォトルミネッセンス光の検出により検査する場合につ
いて説明する。この場合には、前記分光器２５のグレー
ティング分光による受光選択波長を６５０ｎｍに設定
し、発光素子製造用ウエーハ２１全面を励起レーザ光２
３が走査するようにＸ・Ｙステージ２０を駆動させなが
ら励起レーザ光２３の照射を行う。
【００３４】発光素子製造用ウエーハ２１からの二次光
２４は分光器２５で分光され、波長が６５０ｎｍのフォ
トルミネッセンス光のみが検出器２６で検出され、その
強度に対応する大きさの光強度信号に変換される。この
信号は増幅器２７で増幅された後にコンピュータ２８に
送られ、発光素子製造用ウエーハ２１面上の位置関数と
して処理されてウエーハマップが形成される。
２４は分光器２５で分光され、波長が６５０ｎｍのフォ
トルミネッセンス光のみが検出器２６で検出され、その
強度に対応する大きさの光強度信号に変換される。この
信号は増幅器２７で増幅された後にコンピュータ２８に
送られ、発光素子製造用ウエーハ２１面上の位置関数と
して処理されてウエーハマップが形成される。
【００３５】図９は、上記方法により得られた発光素子
製造用ウエーハのフォトルミネッセンス光のウエーハ上
の強度分布を立体的に示したマップである。図におい
て、鋭く針状に延びた部分はフォトルミネッセンス光の
強度が大きい部分である。この領域は、図１１に示した
ｎ型反転層９又はｐ型反転層１４が形成された領域に対
応している。
製造用ウエーハのフォトルミネッセンス光のウエーハ上
の強度分布を立体的に示したマップである。図におい
て、鋭く針状に延びた部分はフォトルミネッセンス光の
強度が大きい部分である。この領域は、図１１に示した
ｎ型反転層９又はｐ型反転層１４が形成された領域に対
応している。
【００３６】参考として、従来行われていたランプ組み
立て後のＩF＝１００μＡ通電時の電圧ＶF特性のマップ
を図１０に示す。各数字は、図右上に示すような判別値
を設定した場合のランク値である。本実施例で得られた
図９のフォトルミネッセンス光の強度マップはこの図１
０のＶF特性マップとほぼ相関し、従来のような破壊試
験を行わずに導電型反転層の生成の有無をウエーハ全面
で検査することができる。
立て後のＩF＝１００μＡ通電時の電圧ＶF特性のマップ
を図１０に示す。各数字は、図右上に示すような判別値
を設定した場合のランク値である。本実施例で得られた
図９のフォトルミネッセンス光の強度マップはこの図１
０のＶF特性マップとほぼ相関し、従来のような破壊試
験を行わずに導電型反転層の生成の有無をウエーハ全面
で検査することができる。
【００３７】なお、ｐ型活性層１２の欠損領域を検査す
る場合には、分光器２５の分光波長を励起レーザ光２３
の波長と同じ６３２．８ｎｍに設定し、上記と同様の検
査を行えばよい。
る場合には、分光器２５の分光波長を励起レーザ光２３
の波長と同じ６３２．８ｎｍに設定し、上記と同様の検
査を行えばよい。
【００３８】上記実施例では、レーザ光によりウエーハ
面を走査する方法について説明したが、照射光の光源と
してハロゲンランプ等を用いた肉眼による観察でも十分
検査を行うことができることは言うまでもない。この場
合、導電型反転層の生成による欠陥と活性層の欠損によ
る欠陥とを同時に判別することができる。すなわち、前
述のように、赤色の発光が観察された場合は導電型反転
層の生成があり、赤橙色の反射光が観察された場合は活
性層の欠損が生じていると判別することができる。
面を走査する方法について説明したが、照射光の光源と
してハロゲンランプ等を用いた肉眼による観察でも十分
検査を行うことができることは言うまでもない。この場
合、導電型反転層の生成による欠陥と活性層の欠損によ
る欠陥とを同時に判別することができる。すなわち、前
述のように、赤色の発光が観察された場合は導電型反転
層の生成があり、赤橙色の反射光が観察された場合は活
性層の欠損が生じていると判別することができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光素子製造用ウエーハの欠陥検査を非破壊で且つ短時
間に行うことができるという効果がある。
発光素子製造用ウエーハの欠陥検査を非破壊で且つ短時
間に行うことができるという効果がある。
【図１】ｐ型クラッド層内にｎ型反転層が生成した発光
素子製造用ウエーハに光を照射した場合を示す図であ
る。
素子製造用ウエーハに光を照射した場合を示す図であ
る。
【図２】ｎ型クラッド層内にｐ型反転層が生成した発光
素子製造用ウエーハに光を照射した場合を示す図であ
る。
素子製造用ウエーハに光を照射した場合を示す図であ
る。
【図３】欠陥のない発光素子製造用ウエーハに光を照射
した場合を示す図である。
した場合を示す図である。
【図４】通常の欠陥の無いダブルヘテロ構造に対応する
エネルギーバンド構造を示す図である。
エネルギーバンド構造を示す図である。
【図５】ｐ型活性層近傍のｐ型クラッド層内にｎ型反転
層が形成された場合のエネルギーバンド構造を示す図で
ある。
層が形成された場合のエネルギーバンド構造を示す図で
ある。
【図６】ｐ型活性層近傍のｎ型クラッド層内にｐ型反転
層が形成された場合のエネルギーバンド構造を示す図で
ある。
層が形成された場合のエネルギーバンド構造を示す図で
ある。
【図７】活性層が欠損した発光素子製造用ウエーハに光
を照射した場合を示す図である。
を照射した場合を示す図である。
【図８】本発明の一実施例の検査方法において使用する
装置の一例を示す概略ブロック図である。
装置の一例を示す概略ブロック図である。
【図９】本発明の一実施例の検査方法によって得られる
フォトルミネッセンス光の強度分布を示すマップであ
る。
フォトルミネッセンス光の強度分布を示すマップであ
る。
【図１０】従来の電圧ＶF特性検査により得られるＶF特
性の分布を示すマップである。
性の分布を示すマップである。
【図１１】ｐ型クラッド層内に各種の欠陥が生じた発光
素子製造用ウエーハを示す断面図である。
素子製造用ウエーハを示す断面図である。
９ ｐ型反転層 １０ 半導体基板 １１ ｐ型クラッド層 １２ ｐ型活性層 １３ ｎ型クラッド層 １４ ｎ型反転層 １５ 照射光 １６ フォトルミネッセンス光 １７ 活性層欠損領域 １８ 反射光 ２０ Ｘ・Ｙステージ ２１ 発光素子製造用ウエーハ ２２ レーザ光源 ２３ 励起レーザ光 ２４ 二次光 ２５ 分光器 ２６ 検出器 ２７ 増幅器 ２８ コンピュータ
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板上に活性層及びこの活性層を
上下に挟む上層側及び下層側クラッド層からなるダブル
ヘテロ構造が形成されてなる発光素子製造用ウエーハの
検査方法において、前記上層側クラッド層で吸収されず
且つ前記活性層で吸収される波長の光を含む照射光を前
記発光素子製造用ウエーハに照射し、照射に伴って生じ
る前記発光素子製造用ウエーハからの二次光を観察する
ことにより前記発光素子製造用ウエーハの欠陥の有無を
検査することを特徴とする発光素子製造用ウエーハの検
査方法。 - 【請求項２】 前記照射光は、前記上層側クラッド層を
構成する半導体のバンドギャップよりも小さいエネルギ
ーを有し、且つ前記活性層を構成する半導体のバンドギ
ャップよりも大きなエネルギーを有する光を含むもので
ある、請求項１に記載の発光素子製造用ウエーハの検査
方法。 - 【請求項３】 前記発光素子製造用ウエーハにおいて、
前記活性層はＧａ1-xＡｌxＡｓ（但しｘは０＜ｘ＜０．
７なる数）で表される混晶型化合物半導体からなり、前
記上層側クラッド層はＧａ1-yＡｌyＡｓ（但しｙは０＜
ｙ＜１且つｘ＜ｙなる数）で表される混晶型化合物半導
体からなり、さらに前記下層側クラッド層はＧａ1-zＡ
ｌzＡｓ（但しｚは０＜ｚ＜１且つｘ＜ｚなる数）で表
される混晶型化合物半導体からなる、請求項１又は請求
項２に記載の発光素子製造用ウエーハの検査方法。 - 【請求項４】 前記発光素子製造用ウエーハに生じた欠
陥は、前記活性層近傍の前記上層側クラッド層内又は前
記下層側クラッド層内に生じた導電型反転層であり、前
記二次光は、前記照射光が前記活性層に入射することに
より発光するフォトルミネッセンス光であり、前記導電
型反転層の作用により前記フォトルミネッセンス光の強
度が正常部と比べて著しく増大することを利用して欠陥
の有無を検査するものである、請求項１ないし請求項３
のいずれかに記載の発光素子製造用ウエーハの検査方
法。 - 【請求項５】 前記発光素子製造用ウエーハに生じた欠
陥は、前記活性層が部分的に欠損した活性層欠損領域で
あり、前記二次光は前記照射光が前記活性層欠損領域を
透過して前記半導体基板面に達してその面で反射した反
射光である、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の発光素子製造用ウエーハの検査方法。 - 【請求項６】 前記発光素子製造用ウエーハにおいて、
前記活性層はＧａ1-xＡｌxＡｓ（但しｘは０．２５＜ｘ
＜０．７なる数）で表される混晶型化合物半導体からな
り、前記上層側クラッド層はＧａ1-yＡｌyＡｓ（但しｙ
は０．２５＜ｙ＜１且つｘ＜ｙなる数）で表される混晶
型化合物半導体からなり、さらに前記下層側クラッド層
はＧａ1-zＡｌzＡｓ（但しｚは０．２５＜ｚ＜１且つｘ
＜ｚなる数）で表される混晶型化合物半導体からなり、
前記照射光の光源は、波長が６００ｎｍないし７２０ｎ
ｍの光を含むハロゲンランプであり、前記二次光を肉眼
で観察し、前記活性層近傍の前記上層側クラッド層内又
は前記下層側クラッド層内に生じた導電型反転層を正常
部とのフォトルミネッセンス光強度差から判別し、前記
活性層が部分的に欠損した活性層欠損領域を前記半導体
基板面からの反射光から判別するものである、請求項１
に記載の発光素子製造用ウエーハの検査方法。 - 【請求項７】 前記照射光はレーザ光源から出力される
励起レーザ光であり、この励起レーザ光により前記発光
素子製造用ウエーハ面を走査して前記二次光の強度を測
定し、前記発光素子製造用ウエーハ面上における前記二
次光の強度分布を求めることにより前記欠陥の有無を検
査するものである、請求項１ないし請求項５のいずれか
に記載の発光素子製造用ウエーハの検査方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26822292A JP2711966B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 発光素子製造用ウエーハの検査方法 |
| US08/113,189 US5440384A (en) | 1992-09-10 | 1993-08-30 | Methods of inspecting wafers for manufacturing light emitting elements |
| EP93114275A EP0587091B1 (en) | 1992-09-10 | 1993-09-06 | Method of inspecting wafers for manufacturing light emitting elements |
| DE69322029T DE69322029T2 (de) | 1992-09-10 | 1993-09-06 | Methode zur Untersuchung von Wafern für das Herstellen von lichtemittierenden Elementen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26822292A JP2711966B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 発光素子製造用ウエーハの検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697508A true JPH0697508A (ja) | 1994-04-08 |
| JP2711966B2 JP2711966B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=17455612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26822292A Expired - Fee Related JP2711966B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 発光素子製造用ウエーハの検査方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5440384A (ja) |
| EP (1) | EP0587091B1 (ja) |
| JP (1) | JP2711966B2 (ja) |
| DE (1) | DE69322029T2 (ja) |
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1993
- 1993-08-30 US US08/113,189 patent/US5440384A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-06 EP EP93114275A patent/EP0587091B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-06 DE DE69322029T patent/DE69322029T2/de not_active Expired - Fee Related
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