JPH07240450A - 担体寿命測定方法 - Google Patents
担体寿命測定方法Info
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- JPH07240450A JPH07240450A JP6030660A JP3066094A JPH07240450A JP H07240450 A JPH07240450 A JP H07240450A JP 6030660 A JP6030660 A JP 6030660A JP 3066094 A JP3066094 A JP 3066094A JP H07240450 A JPH07240450 A JP H07240450A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光によるキャリア励起に伴うマイクロ波帯のコ
ンダクタンス変化を反射電磁波の変化として非接触検出
する方法において、測定される担体寿命の表面再結合成
分を低減するためにコロナ放電による試料表面の帯電を
行う。 【構成】測定すべき被測定物の表面に絶縁膜を形成し、
励起光が照射される表面領域にコロナ放電により帯電層
を形成させ少数キャリアの再結合を抑制した状態で、被
測定物の担体寿命を測定する。
ンダクタンス変化を反射電磁波の変化として非接触検出
する方法において、測定される担体寿命の表面再結合成
分を低減するためにコロナ放電による試料表面の帯電を
行う。 【構成】測定すべき被測定物の表面に絶縁膜を形成し、
励起光が照射される表面領域にコロナ放電により帯電層
を形成させ少数キャリアの再結合を抑制した状態で、被
測定物の担体寿命を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光励起による担体寿命
の測定方法に関する。
の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の担体寿命測定方法の一例
を説明するための装置の概略を示す図である。一般に担
体寿命の測定は、熱平衡状態にある半導体基板の被測定
物８に光励起により過剰担体を発生させ、この過剰担体
濃度の変化をコンダクタンスの変化としてとらえ、マイ
クロ波の反射量の時間的変化を検出することにより行わ
れている。熱平衡状態とは、発生する担体と再結合する
担体の数が等しい状態をいう。ここで、従来の担体寿命
測定方法を図６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２５から発生したマイク
ロ波は、サーキュレータ２６を介して導波管２７を経て
ステージ２８に設置した被測定物８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２６
を介して検出器２９に捕捉される。次に、被測定物８の
表面にパルス駆動のレーザダイオード９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、被測定
物が例えばシリコン基板の場合には９０４ｎｍ程度を用
い、シリコン基板表面近傍の深さ３０μｍ程度の領域中
に過剰担体を励起する。過剰担体は時間経過とともにバ
ルク或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、担体
濃度は熱平衡状態に近づく。このとき被測定物８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担体濃度の変化を
とらえて実効的な担体寿命を求めている。
を説明するための装置の概略を示す図である。一般に担
体寿命の測定は、熱平衡状態にある半導体基板の被測定
物８に光励起により過剰担体を発生させ、この過剰担体
濃度の変化をコンダクタンスの変化としてとらえ、マイ
クロ波の反射量の時間的変化を検出することにより行わ
れている。熱平衡状態とは、発生する担体と再結合する
担体の数が等しい状態をいう。ここで、従来の担体寿命
測定方法を図６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２５から発生したマイク
ロ波は、サーキュレータ２６を介して導波管２７を経て
ステージ２８に設置した被測定物８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２６
を介して検出器２９に捕捉される。次に、被測定物８の
表面にパルス駆動のレーザダイオード９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、被測定
物が例えばシリコン基板の場合には９０４ｎｍ程度を用
い、シリコン基板表面近傍の深さ３０μｍ程度の領域中
に過剰担体を励起する。過剰担体は時間経過とともにバ
ルク或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、担体
濃度は熱平衡状態に近づく。このとき被測定物８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担体濃度の変化を
とらえて実効的な担体寿命を求めている。
【０００３】具体的には、マイクロ波の反射出力Ｒの減
衰過程は Ｒ＝（Ｒｍａｘ−Ｒ0 ）ｅｘｐ（−ｔ／τ）＋Ｒ0 …… （１） で表わされる。ここで、Ｒｍａｘは光励起直後の反射出
力のピーク値、Ｒ0 は光励起前の反射出力の定常値、τ
は担体寿命、ｔは経過時間である。このマイクロ波の反
射出力は検出器２９にて電気信号に変換された後、アン
プ１０で増幅され、ＣＰＵ１１にてデータ処理される。
衰過程は Ｒ＝（Ｒｍａｘ−Ｒ0 ）ｅｘｐ（−ｔ／τ）＋Ｒ0 …… （１） で表わされる。ここで、Ｒｍａｘは光励起直後の反射出
力のピーク値、Ｒ0 は光励起前の反射出力の定常値、τ
は担体寿命、ｔは経過時間である。このマイクロ波の反
射出力は検出器２９にて電気信号に変換された後、アン
プ１０で増幅され、ＣＰＵ１１にてデータ処理される。
【０００４】しかしながら、この従来の担体寿命測定方
法では、レーザー光照射時に被測定物８の表面近傍に過
剰担体を励起するため、光照射後特に初期時に光照射面
側の表面結合の影響を強く受けやすいという問題があっ
た。
法では、レーザー光照射時に被測定物８の表面近傍に過
剰担体を励起するため、光照射後特に初期時に光照射面
側の表面結合の影響を強く受けやすいという問題があっ
た。
【０００５】光励起法による担体寿命測定法では、表面
再結合成分とバルクの担体寿命成分が含まれるため（１
／τ＝Ｋb ／τb ＋Ｋs ／τs τ：実効担体寿命、
τb：バルク担体寿命、τs ：表面担体寿命）、担体寿
命測定を行う前にτb とτsを分離するために、種々の
前処理方法が行われている。
再結合成分とバルクの担体寿命成分が含まれるため（１
／τ＝Ｋb ／τb ＋Ｋs ／τs τ：実効担体寿命、
τb：バルク担体寿命、τs ：表面担体寿命）、担体寿
命測定を行う前にτb とτsを分離するために、種々の
前処理方法が行われている。
【０００６】従来の前処理方法として、図７に示すよう
に測定すべき半導体基板１の励起光が照射される表面領
域に透明な絶縁フィルム３１を敷き、電圧制御部７の電
圧の印加により表面領域の多数キャリアを蓄積状態に
し、表面のキャリアの再結合を抑制し、半導体基板の担
体寿命を測定する方法がある（特開平４−２８９４４
２）。この方法は、半導体基板１の表面領域にて多数キ
ャリアの蓄積状態を形成するのに十分な電圧を透明導電
フィルム３０に絶縁フィルム３１を介して予め加えた
後、従来の担体寿命測定方法を行う方法である。この方
法では、光励起前から予め半導体基板の光励起面の表面
の多数キャリアを透明導電フィルムに正または負の電圧
を加えることにより蓄積状態にさせているので、光励起
後の表面再結合成分が減少し光励起直後の著しい表面再
結合による担体寿命の低下は起きず、バルクの担体寿命
に近い値が得られる。
に測定すべき半導体基板１の励起光が照射される表面領
域に透明な絶縁フィルム３１を敷き、電圧制御部７の電
圧の印加により表面領域の多数キャリアを蓄積状態に
し、表面のキャリアの再結合を抑制し、半導体基板の担
体寿命を測定する方法がある（特開平４−２８９４４
２）。この方法は、半導体基板１の表面領域にて多数キ
ャリアの蓄積状態を形成するのに十分な電圧を透明導電
フィルム３０に絶縁フィルム３１を介して予め加えた
後、従来の担体寿命測定方法を行う方法である。この方
法では、光励起前から予め半導体基板の光励起面の表面
の多数キャリアを透明導電フィルムに正または負の電圧
を加えることにより蓄積状態にさせているので、光励起
後の表面再結合成分が減少し光励起直後の著しい表面再
結合による担体寿命の低下は起きず、バルクの担体寿命
に近い値が得られる。
【０００７】別の方法として、半導体基板に電場を付与
して少数キャリアを半導体基板１の端部に追いやって表
面での再結合を避け、従来の担体寿命測定方法を行う方
法がある（特開昭６４−３７８４３）。これを図８を用
いて説明する。この方法は、半導体基板１の表裏両側に
透明な電極板３２が設けられ、電極板３２と半導体基板
１の間には若干のスペースまたは絶縁物３３があり、こ
のスペース３３に電場を形成させるような構成となって
いる。この方法では光励起前から予め半導体基板１の光
励起面の表面の多数キャリアを電極板３２と半導体基板
１の間のスペース３３に正または負の電圧を加えること
により蓄積状態にさせているので、光励起後の表面再結
合成分が減少し光励起直後の著しい表面再結合による担
体寿命の低下は起きず、バルクの担体寿命に近い値が得
られる。
して少数キャリアを半導体基板１の端部に追いやって表
面での再結合を避け、従来の担体寿命測定方法を行う方
法がある（特開昭６４−３７８４３）。これを図８を用
いて説明する。この方法は、半導体基板１の表裏両側に
透明な電極板３２が設けられ、電極板３２と半導体基板
１の間には若干のスペースまたは絶縁物３３があり、こ
のスペース３３に電場を形成させるような構成となって
いる。この方法では光励起前から予め半導体基板１の光
励起面の表面の多数キャリアを電極板３２と半導体基板
１の間のスペース３３に正または負の電圧を加えること
により蓄積状態にさせているので、光励起後の表面再結
合成分が減少し光励起直後の著しい表面再結合による担
体寿命の低下は起きず、バルクの担体寿命に近い値が得
られる。
【０００８】この従来の担体寿命測定方法では、前記の
前処理方法を施すことによって半導体基板表面近傍での
過剰担体の励起による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やすいという問題を解決
しているわけであるが、これらには種々の問題がある。
前処理方法を施すことによって半導体基板表面近傍での
過剰担体の励起による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やすいという問題を解決
しているわけであるが、これらには種々の問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】被測定物の励起光が照
射される表面領域に透明な絶縁フィルムを敷き、電圧制
御部の電圧の印加により表面領域の多数キャリアを蓄積
状態にし、被測定物の担体寿命を測定する方法（特開平
４−２８９４４２）では、被測定物表面上にフィルムを
敷くことから非接触で測定できず何らかの汚染が関与す
る可能性が生じてしまうという問題点、また導電体を用
いているため、マイクロ波に対するシールドとなり透過
率が大幅に低下してしまうため（マイクロ波に対し透明
でなくなる）、高精度で再現性のある測定ができないと
いう問題点が挙げられる。また、マイクロ波によるフィ
ルムの劣化も否めず、フィルムから被測定物へのリーク
電流のおそれも考えられる。
射される表面領域に透明な絶縁フィルムを敷き、電圧制
御部の電圧の印加により表面領域の多数キャリアを蓄積
状態にし、被測定物の担体寿命を測定する方法（特開平
４−２８９４４２）では、被測定物表面上にフィルムを
敷くことから非接触で測定できず何らかの汚染が関与す
る可能性が生じてしまうという問題点、また導電体を用
いているため、マイクロ波に対するシールドとなり透過
率が大幅に低下してしまうため（マイクロ波に対し透明
でなくなる）、高精度で再現性のある測定ができないと
いう問題点が挙げられる。また、マイクロ波によるフィ
ルムの劣化も否めず、フィルムから被測定物へのリーク
電流のおそれも考えられる。
【００１０】被測定物に電場を付与して少数キャリアを
被測定物の端部に追いやって表面での再結合を避け、従
来の担体寿命測定方法を行う方法（特開昭６４−３７８
４３）でも、導電体の電極板を用いているためにマイク
ロ波に対するシールドとなり透過率が大幅に低下してし
まうため、高精度で再現性のある測定ができないという
問題が生じる。
被測定物の端部に追いやって表面での再結合を避け、従
来の担体寿命測定方法を行う方法（特開昭６４−３７８
４３）でも、導電体の電極板を用いているためにマイク
ロ波に対するシールドとなり透過率が大幅に低下してし
まうため、高精度で再現性のある測定ができないという
問題が生じる。
【００１１】上記二つの方法では、電圧をかけながらラ
イフタイム測定を行わなければならず、装置を構成する
上で非常に複雑なものとなる。また、マイクロ波の透過
率が減少することは避けられず再現性のある測定は望め
ない。
イフタイム測定を行わなければならず、装置を構成する
上で非常に複雑なものとなる。また、マイクロ波の透過
率が減少することは避けられず再現性のある測定は望め
ない。
【００１２】本発明の目的は、表面における再結合を抑
制し、高精度でかつ再現性の高い被測定物の担体寿命の
測定が可能な担体寿命測定方法を提供することにある。
制し、高精度でかつ再現性の高い被測定物の担体寿命の
測定が可能な担体寿命測定方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の担体寿命測定に
おける前処理方法は、半導体基板表面に設けた絶縁膜上
に電荷層を形成させることを特徴とする。電荷層の形成
にはコロナ放電を用いる。コロナ放電装置は、大気中の
放電により半導体基板表面に正または負の電荷を堆積さ
せることのできるタングステン線のグリッドと、半導体
基板を置くグランドに接続された導電性の接地板及び電
流計と電圧計を備えており、グリッドと接地板は電圧制
御部に接続されている。コロナ放電を用いていることに
より、半導体基板表面に電荷層を形成させる際に表面が
汚染されることはなく、また容易に表面のみを帯電させ
ることができるので時間が短縮される。またコロナ放電
装置は印加電圧のコントロールで正または負のいずれか
の電荷を堆積させる機能を有しているため、半導体基板
自体がいずれかの電荷をもっていても、表面を蓄積状態
或いは反転状態にすることができ、表面層を高担体濃度
状態に保ったまま表面再結合速度を低減することが可能
である。
おける前処理方法は、半導体基板表面に設けた絶縁膜上
に電荷層を形成させることを特徴とする。電荷層の形成
にはコロナ放電を用いる。コロナ放電装置は、大気中の
放電により半導体基板表面に正または負の電荷を堆積さ
せることのできるタングステン線のグリッドと、半導体
基板を置くグランドに接続された導電性の接地板及び電
流計と電圧計を備えており、グリッドと接地板は電圧制
御部に接続されている。コロナ放電を用いていることに
より、半導体基板表面に電荷層を形成させる際に表面が
汚染されることはなく、また容易に表面のみを帯電させ
ることができるので時間が短縮される。またコロナ放電
装置は印加電圧のコントロールで正または負のいずれか
の電荷を堆積させる機能を有しているため、半導体基板
自体がいずれかの電荷をもっていても、表面を蓄積状態
或いは反転状態にすることができ、表面層を高担体濃度
状態に保ったまま表面再結合速度を低減することが可能
である。
【００１４】
【実施例】本発明による被測定物（半導体基板）の担体
寿命測定方法の詳細について図面を用いて説明する。本
発明は、半導体基板の表面層をコロナ放電装置を用いる
ことにより高キャリア濃度状態に保ち、しかる後にライ
フタイム測定を行う方法である。まず本発明に使用する
コロナ放電装置の構成を図１を用いて説明する。コロナ
放電装置は、絶縁膜を設けた半導体基板１の表面に大気
中の放電により正または負の電荷２を堆積させることの
できるタングステン線のグリッド３と、Ｓｉなどの半導
体基板１を置くグランドに接続された導電性の接地板４
及び電流計５と電圧計６を備えており、グリッド３と接
地板４は電圧制御部７に接続されている。半導体基板が
Ｓｉのときは表面に絶縁膜としてＳｉＯ2 膜を設ける。
その他Ｇｅ、ＧａＡｓなど他の半導体基板のときはＳｉ
3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 などの絶縁膜を表面に設ければよい。
寿命測定方法の詳細について図面を用いて説明する。本
発明は、半導体基板の表面層をコロナ放電装置を用いる
ことにより高キャリア濃度状態に保ち、しかる後にライ
フタイム測定を行う方法である。まず本発明に使用する
コロナ放電装置の構成を図１を用いて説明する。コロナ
放電装置は、絶縁膜を設けた半導体基板１の表面に大気
中の放電により正または負の電荷２を堆積させることの
できるタングステン線のグリッド３と、Ｓｉなどの半導
体基板１を置くグランドに接続された導電性の接地板４
及び電流計５と電圧計６を備えており、グリッド３と接
地板４は電圧制御部７に接続されている。半導体基板が
Ｓｉのときは表面に絶縁膜としてＳｉＯ2 膜を設ける。
その他Ｇｅ、ＧａＡｓなど他の半導体基板のときはＳｉ
3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 などの絶縁膜を表面に設ければよい。
【００１５】次に測定手順を説明する。電荷源であるタ
ングステン線のグリッド３に一万Ｖ程度の直流電圧を印
加することで、半導体基板１表面に正または負の電荷２
を堆積させることができる。半導体基板１はグリッド３
から１０ｍｍ程度離れた接地板４上に置かれ、電圧制御
部７をコントロールすることにより半導体基板１表面の
電荷量の設定ができるようになっている。コロナ放電に
より表面層が帯電された状態の半導体基板１をライフタ
イム測定器にかけるわけであるが、ライフタイム測定器
及び方法は従来の装置及び方法と同一である。即ち、従
来例と同様に半導体基板１の表面にパルス駆動のレーザ
ダイオード９を光源として局所的にレーザ光を照射して
半導体表面近傍即ち深さ約３０μｍの領域に過剰キャリ
アを励起する。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１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
換した後、アンプ１０で増幅しＣＰＵ１１で処理するこ
とにより実効的なライフタイムを求める。
ングステン線のグリッド３に一万Ｖ程度の直流電圧を印
加することで、半導体基板１表面に正または負の電荷２
を堆積させることができる。半導体基板１はグリッド３
から１０ｍｍ程度離れた接地板４上に置かれ、電圧制御
部７をコントロールすることにより半導体基板１表面の
電荷量の設定ができるようになっている。コロナ放電に
より表面層が帯電された状態の半導体基板１をライフタ
イム測定器にかけるわけであるが、ライフタイム測定器
及び方法は従来の装置及び方法と同一である。即ち、従
来例と同様に半導体基板１の表面にパルス駆動のレーザ
ダイオード９を光源として局所的にレーザ光を照射して
半導体表面近傍即ち深さ約３０μｍの領域に過剰キャリ
アを励起する。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１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
換した後、アンプ１０で増幅しＣＰＵ１１で処理するこ
とにより実効的なライフタイムを求める。
【００１６】次に、Ｎ型及びＰ型の半導体基板１表面に
電荷を堆積させた実施例を示す。図２は本発明の第１の
実施例で、Ｐ型シリコン基板の表面にＳｉＯ2 膜を設け
その表面に負電荷１２を堆積させた図を示している。Ｐ
型シリコン基板を図１に示すコロナ放電装置にセット
し、グリッド３から負の大きな電圧を印加すると、Ｐ型
シリコン基板の表面には多数のキャリアである正孔１３
が蓄えられた蓄積状態となる。この状態の時、少数キャ
リアである電子１４は表面近傍へは近づくことができ
ず、ライフタイム測定時にレーザー光により励起された
過剰キャリアは、ＳｉＯ2 中のチャージや界面準位によ
る影響を受けにくくなり、表面近傍における少数キャリ
ア（電子）１４の再結合を軽減することができる。
電荷を堆積させた実施例を示す。図２は本発明の第１の
実施例で、Ｐ型シリコン基板の表面にＳｉＯ2 膜を設け
その表面に負電荷１２を堆積させた図を示している。Ｐ
型シリコン基板を図１に示すコロナ放電装置にセット
し、グリッド３から負の大きな電圧を印加すると、Ｐ型
シリコン基板の表面には多数のキャリアである正孔１３
が蓄えられた蓄積状態となる。この状態の時、少数キャ
リアである電子１４は表面近傍へは近づくことができ
ず、ライフタイム測定時にレーザー光により励起された
過剰キャリアは、ＳｉＯ2 中のチャージや界面準位によ
る影響を受けにくくなり、表面近傍における少数キャリ
ア（電子）１４の再結合を軽減することができる。
【００１７】図３は本発明の第２の実施例で、Ｎ型のシ
リコン基板の表面のＳｉＯ2 膜上に正電荷１５を堆積さ
せた図を示す。グリッド３から正の大きな電圧を印加す
るとＮ型シリコン基板表面には多数のキャリアである電
子１６が蓄えられた蓄積状態となる。前述同様にこの状
態の時、少数キャリアである正孔１７は表面近傍へは近
づくことができず、レーザー光により励起さた過剰キャ
リアはＳｉＯ2 中のチャージや界面準位による影響を受
けにくくなり、表面近傍における少数キャリア（正孔）
１７の再結合を軽減することができる。
リコン基板の表面のＳｉＯ2 膜上に正電荷１５を堆積さ
せた図を示す。グリッド３から正の大きな電圧を印加す
るとＮ型シリコン基板表面には多数のキャリアである電
子１６が蓄えられた蓄積状態となる。前述同様にこの状
態の時、少数キャリアである正孔１７は表面近傍へは近
づくことができず、レーザー光により励起さた過剰キャ
リアはＳｉＯ2 中のチャージや界面準位による影響を受
けにくくなり、表面近傍における少数キャリア（正孔）
１７の再結合を軽減することができる。
【００１８】図４は本発明の第３の実施例で、Ｐ型シリ
コン基板表面に正電荷１８を堆積させた図を示す。グリ
ッド３から正の大きな電圧を印加していくと、Ｐ型シリ
コン基板表面の正孔密度が次第に減少していき、フラッ
ト・バンド状態を経て空乏層１９が現われる。さらに電
圧を上げていくと表面付近の半導体の伝導帯の位置がフ
ェルミ・レベルより低くなりシリコン基板から少数キャ
リアである電子２０がウェーハ１表面の空乏層１９に誘
起され、反転状態が生じてくる。この空乏層１９に誘起
された電子２０は、レーザー光により励起された過剰キ
ャリアの正孔２１による表面近傍での表面再結合の影響
が少ないため、ライフタイム測定時には表面再結合の寄
与はあまり受けず、バルクライフタイムのみを測定する
ことができる。
コン基板表面に正電荷１８を堆積させた図を示す。グリ
ッド３から正の大きな電圧を印加していくと、Ｐ型シリ
コン基板表面の正孔密度が次第に減少していき、フラッ
ト・バンド状態を経て空乏層１９が現われる。さらに電
圧を上げていくと表面付近の半導体の伝導帯の位置がフ
ェルミ・レベルより低くなりシリコン基板から少数キャ
リアである電子２０がウェーハ１表面の空乏層１９に誘
起され、反転状態が生じてくる。この空乏層１９に誘起
された電子２０は、レーザー光により励起された過剰キ
ャリアの正孔２１による表面近傍での表面再結合の影響
が少ないため、ライフタイム測定時には表面再結合の寄
与はあまり受けず、バルクライフタイムのみを測定する
ことができる。
【００１９】図５は本発明の第４の実施例で、Ｎ型のシ
リコン基板表面に負電荷２２を堆積させた図を示す。グ
リッド３から負の大きな電圧を印加していくと、Ｎ型シ
リコン基板表面の電子密度が次第に減少していき、フラ
ット・バンド状態を経て空乏層１９が現われる。さらに
電圧を上げていくと、シリコン基板から少数キャリアで
ある正孔２３が基板表面の空乏層１９に誘起され、反転
状態が生じてくる。この空乏層１９に誘起された正孔２
３は、レーザー光により励起された過剰キャリアの電子
２４による表面近傍での表面再結合の影響がないため、
上記同様にライフタイム測定時には表面再結合の寄与は
あまり受けず、バルクライフタイムのみを測定すること
ができる。
リコン基板表面に負電荷２２を堆積させた図を示す。グ
リッド３から負の大きな電圧を印加していくと、Ｎ型シ
リコン基板表面の電子密度が次第に減少していき、フラ
ット・バンド状態を経て空乏層１９が現われる。さらに
電圧を上げていくと、シリコン基板から少数キャリアで
ある正孔２３が基板表面の空乏層１９に誘起され、反転
状態が生じてくる。この空乏層１９に誘起された正孔２
３は、レーザー光により励起された過剰キャリアの電子
２４による表面近傍での表面再結合の影響がないため、
上記同様にライフタイム測定時には表面再結合の寄与は
あまり受けず、バルクライフタイムのみを測定すること
ができる。
【００２０】以上４つのパターンを説明してきたが、こ
のコロナ放電を用いたライフタイム測定用前処理方法
は、試料がＮ型シリコン基板、Ｐ型シリコン基板のみな
らずＧｅ，ＧａＡｓなど種々の半導体基板にも適用でき
る。半導体基板表面での少数キャリアの再結合を軽減す
ることができ、また正負両方の電荷２を印加することが
できるため、蓄積状態及び反転状態における表面再結合
速度軽減の効果を知ることも可能である。また、電圧制
御部７をコントロールすることによりウェーハ１表面の
電荷量の設定ができるようになっているため、表面電位
を一定にすることができると共に、コロナ放電の特徴で
ある誘電体中の電界が放電電圧の大小に関わらず一定に
なるという現象も利用できるため再現性もある。さらに
ドライプロセスのため、サンプル表面を汚染することな
く再利用できることから再現性のあるデータが得られ、
またコロナ放電による誘電体上への電荷層形成であるた
め表面に接触しない限り効力時間が長く（誘電緩和時間
が長い）、従来技術のように電圧をかけながら測定を行
う必要もなく、従来技術の問題点を解決する手法となっ
ている。
のコロナ放電を用いたライフタイム測定用前処理方法
は、試料がＮ型シリコン基板、Ｐ型シリコン基板のみな
らずＧｅ，ＧａＡｓなど種々の半導体基板にも適用でき
る。半導体基板表面での少数キャリアの再結合を軽減す
ることができ、また正負両方の電荷２を印加することが
できるため、蓄積状態及び反転状態における表面再結合
速度軽減の効果を知ることも可能である。また、電圧制
御部７をコントロールすることによりウェーハ１表面の
電荷量の設定ができるようになっているため、表面電位
を一定にすることができると共に、コロナ放電の特徴で
ある誘電体中の電界が放電電圧の大小に関わらず一定に
なるという現象も利用できるため再現性もある。さらに
ドライプロセスのため、サンプル表面を汚染することな
く再利用できることから再現性のあるデータが得られ、
またコロナ放電による誘電体上への電荷層形成であるた
め表面に接触しない限り効力時間が長く（誘電緩和時間
が長い）、従来技術のように電圧をかけながら測定を行
う必要もなく、従来技術の問題点を解決する手法となっ
ている。
【００２１】本発明は構成が簡素であるため、コロナ放
電前処理法とライフタイム測定装置とを一体化すること
により、さらに一層効果のある測定が可能となる。
電前処理法とライフタイム測定装置とを一体化すること
により、さらに一層効果のある測定が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、コロナ放
電により被測定物表面を蓄積状態あるいは反転状態にす
ることで表面領域における少数キャリアの再結合が抑制
され、表面再結合の影響を最小限に押さえた状態で測定
できるため、被測定物表面に煩雑な電荷膜形成処理する
ことなく、被測定物のキャリア寿命を正確に測定できる
担体寿命測定方法が得られるという効果がある。本発明
の前処理方法は非接触方法という見地、またコロナ放電
によって形成された電荷層の効力時間が長いという見
地、さらに透明導電フィルムや透明電極板を使用しない
ため、マイクロ波の透過率の減少がないという見地か
ら、電場を付与してライフタイム測定を行う従来技術の
弱点を解決しており、被測定物のキャリア寿命を正確か
つ簡便に測定できる担体寿命測定方法が得られるという
効果がある。
電により被測定物表面を蓄積状態あるいは反転状態にす
ることで表面領域における少数キャリアの再結合が抑制
され、表面再結合の影響を最小限に押さえた状態で測定
できるため、被測定物表面に煩雑な電荷膜形成処理する
ことなく、被測定物のキャリア寿命を正確に測定できる
担体寿命測定方法が得られるという効果がある。本発明
の前処理方法は非接触方法という見地、またコロナ放電
によって形成された電荷層の効力時間が長いという見
地、さらに透明導電フィルムや透明電極板を使用しない
ため、マイクロ波の透過率の減少がないという見地か
ら、電場を付与してライフタイム測定を行う従来技術の
弱点を解決しており、被測定物のキャリア寿命を正確か
つ簡便に測定できる担体寿命測定方法が得られるという
効果がある。
【図１】本発明の担体寿命測定方法に用いるコロナ放電
装置の概略を示す図である。
装置の概略を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図４】本発明の第３の実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図５】本発明の第４の実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図６】従来の担体寿命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。
の装置の概略を示す図である。
【図７】従来の担体寿命測定方法の一例を説明するため
の図で、透明導電フィルムを用いた前処理法の装置の概
略を示す図である。
の図で、透明導電フィルムを用いた前処理法の装置の概
略を示す図である。
【図８】従来の担体寿命測定方法の一例を説明するため
の図で、被測定物に電場を付与させる前処理法の装置の
概略を示す図である。
の図で、被測定物に電場を付与させる前処理法の装置の
概略を示す図である。
１ 半導体基板 ２ 正負電荷 ３ グリッド ４ 接地板 ５ 電流計 ６ 電圧計 ７ 電圧制御部 ８ 被測定物 ９ レーザダイオード １０ アンプ １１ ＣＰＵ １２，２２ 堆積させた負電荷 １３ Ｐ型基板中の正孔 １４，２０ Ｐ型基板中の電子 １５，１８ 堆積させた正電荷 １６ Ｎ型基板中の電子 １７，２３ Ｎ型基板中の正孔 １９ 空乏層 ２１ 励起された正孔 ２４ 励起された電子 ２５ ガンダイオード ２６ サーキュレータ ２７ 導波管 ２８ ステージ ２９ 検出器
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
ロ波の反射量の時間的変化を検出して測定する光励起法
による担体寿命測定方法において、担体寿命の測定に先
立って、半導体基板の表面に絶縁膜を設け、その上に電
荷層を形成させることを特徴とする担体寿命測定方法。 - 【請求項２】 半導体基板に設けた絶縁膜表面に正また
は負の電荷を堆積させるのにコロナ放電を利用すること
を特徴とする請求項１記載の担体寿命測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6030660A JPH07240450A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 担体寿命測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6030660A JPH07240450A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 担体寿命測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240450A true JPH07240450A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12309915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6030660A Pending JPH07240450A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 担体寿命測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07240450A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2003045926A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンエピタキシャル層のキャリア濃度測定方法 |
| DE112010003968T5 (de) | 2009-10-06 | 2012-12-06 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Einrichtung und Verfahren zum Messen einer Halbleiterträgerlebensdauer |
| JP2016178122A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-10-06 | 株式会社Sumco | 半導体基板の評価方法及び半導体基板の製造方法 |
| JP2017009307A (ja) * | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 信越半導体株式会社 | 半導体基板の評価方法 |
| JP2017103275A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハの評価方法およびその利用 |
| CN112005353A (zh) * | 2018-04-25 | 2020-11-27 | 信越半导体株式会社 | 单晶硅基板的分选方法及单晶硅基板 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6469024A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-15 | Ibm | Non-contact test method of semiconductor wafer |
| JPH04289442A (ja) * | 1991-03-19 | 1992-10-14 | Nec Corp | ライフタイム測定方法 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP6030660A patent/JPH07240450A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6469024A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-15 | Ibm | Non-contact test method of semiconductor wafer |
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|---|---|---|---|
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