JPH08335618A - 半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法及びその装置 - Google Patents
半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法及びその装置Info
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- JPH08335618A JPH08335618A JP7139036A JP13903695A JPH08335618A JP H08335618 A JPH08335618 A JP H08335618A JP 7139036 A JP7139036 A JP 7139036A JP 13903695 A JP13903695 A JP 13903695A JP H08335618 A JPH08335618 A JP H08335618A
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- H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体試料中のキャリアのライフタイムを表
面再結合の影響を受けることなく，高精度に測定し得る
半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法及びその
装置。 【構成】 本方法及び装置は，予め半導体試料の表面
を，電解質を含む溶液を用いてパッシベーション状態に
しておき（Ｓ１），該パッシベーション状態にされた半
導体試料の表面にマイクロ波を照射しつつ励起光を照射
し（Ｓ２，Ｓ３），該半導体試料からのマイクロ波の透
過波又は反射波を検出し（Ｓ４），該マイクロ波の透過
波又は反射波の変化に基づいて上記半導体試料中に誘起
されたキャリアのライフタイムを測定する（Ｓ５）に際
し，上記パッシベーション状態にされた半導体試料の表
面に，上記励起光とは別の定常的で且つ所定の光強度を
有するバイアス光を照射する（Ｓ３′）ように構成され
ている。上記構成により，半導体試料中のキャリアのラ
イフタイムを高精度に測定できる。
面再結合の影響を受けることなく，高精度に測定し得る
半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法及びその
装置。 【構成】 本方法及び装置は，予め半導体試料の表面
を，電解質を含む溶液を用いてパッシベーション状態に
しておき（Ｓ１），該パッシベーション状態にされた半
導体試料の表面にマイクロ波を照射しつつ励起光を照射
し（Ｓ２，Ｓ３），該半導体試料からのマイクロ波の透
過波又は反射波を検出し（Ｓ４），該マイクロ波の透過
波又は反射波の変化に基づいて上記半導体試料中に誘起
されたキャリアのライフタイムを測定する（Ｓ５）に際
し，上記パッシベーション状態にされた半導体試料の表
面に，上記励起光とは別の定常的で且つ所定の光強度を
有するバイアス光を照射する（Ｓ３′）ように構成され
ている。上記構成により，半導体試料中のキャリアのラ
イフタイムを高精度に測定できる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，半導体試料のキャリア
のライフタイム測定方法及びその装置に係り，特に半導
体の製造工程中等に起こる不純物汚染を検出するために
用いられる半導体試料のキャリア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。
のライフタイム測定方法及びその装置に係り，特に半導
体の製造工程中等に起こる不純物汚染を検出するために
用いられる半導体試料のキャリア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】半導体試料中に注入された電子・正孔
（以下キャリアという）が，消滅するまでのライフタイ
ムを測定する方法として，従来より光導電減衰法が幅広
く用いられている。この光導電減衰法では，半導体試料
にマイクロ波を照射しておき，同時にレーザ光をパルス
状に照射する。この照射されるレーザ光のフォトン・エ
ネルギを試料中のバンドギャップ以上にしておくと，試
料中にキャリアが発生する。発生したキャリアは，半導
体中の欠陥や不純物等がバンドギャップ中に形成される
エネルギ準位の位置を介して再結合し，その数が徐々に
減っていく。このとき，マイクロ波の反射波または透過
波の強度がキャリアの量に伴って変化する。従って，マ
イクロ波の反射波又は透過波の強度を測定し，その強度
が最大の位置からある一定の強度になるまでの時間をキ
ャリアが半導体試料中に存在できる時間，すなわちライ
フタイムとして求める。この測定方法で求められるライ
フタイムは，通常次のような式により表すことができ
る。
（以下キャリアという）が，消滅するまでのライフタイ
ムを測定する方法として，従来より光導電減衰法が幅広
く用いられている。この光導電減衰法では，半導体試料
にマイクロ波を照射しておき，同時にレーザ光をパルス
状に照射する。この照射されるレーザ光のフォトン・エ
ネルギを試料中のバンドギャップ以上にしておくと，試
料中にキャリアが発生する。発生したキャリアは，半導
体中の欠陥や不純物等がバンドギャップ中に形成される
エネルギ準位の位置を介して再結合し，その数が徐々に
減っていく。このとき，マイクロ波の反射波または透過
波の強度がキャリアの量に伴って変化する。従って，マ
イクロ波の反射波又は透過波の強度を測定し，その強度
が最大の位置からある一定の強度になるまでの時間をキ
ャリアが半導体試料中に存在できる時間，すなわちライ
フタイムとして求める。この測定方法で求められるライ
フタイムは，通常次のような式により表すことができ
る。
【０００３】
【数１】 ここで，τT は測定によって求まるライフタイム，τb
は半導体試料基板中のライフタイム，τS は半導体試料
表面のライフタイムである。通常，半導体試料基板にお
いて，その表面には内部よりも多くの欠陥が存在する。
また，表面に付着する不純物によって多くの欠陥が生
じ，従って表面で多くのキャリアが短い時間中に再結合
するいわゆる表面再結合が支配的となる。そのため，測
定されるライフタイムτT は，ほとんど半導体試料表面
のライフタイムτS によるものになる。そして本来求め
ようとする半導体試料基板中のライフタイムτb を測定
することが困難となる。そこで，上記表面再結合を抑制
する簡便な方法として，例えばヨウ素を有機溶液に溶か
したものに試料を浸した状態でライフタイム測定を行う
いわゆるケミカル・パッシベーションが考案された（Ｉ
ｎｓｉｔｕ ｂｕｌｋ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗｉｔｈ ａ
ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ｐａｓｓｉｖａｔｅｄｓｕｒｆ
ａｃｅ，Ｔ．Ｓ．Ｈｏｒａｌｙｉ，ｅｔｃ．Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ６３（１９９
３）３０６−３１１ Ｎｏｒｔｈ−Ｈｏｌｌａｎｄ 及
び特公平５−５０５８８１号公報参照）。
は半導体試料基板中のライフタイム，τS は半導体試料
表面のライフタイムである。通常，半導体試料基板にお
いて，その表面には内部よりも多くの欠陥が存在する。
また，表面に付着する不純物によって多くの欠陥が生
じ，従って表面で多くのキャリアが短い時間中に再結合
するいわゆる表面再結合が支配的となる。そのため，測
定されるライフタイムτT は，ほとんど半導体試料表面
のライフタイムτS によるものになる。そして本来求め
ようとする半導体試料基板中のライフタイムτb を測定
することが困難となる。そこで，上記表面再結合を抑制
する簡便な方法として，例えばヨウ素を有機溶液に溶か
したものに試料を浸した状態でライフタイム測定を行う
いわゆるケミカル・パッシベーションが考案された（Ｉ
ｎｓｉｔｕ ｂｕｌｋ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗｉｔｈ ａ
ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ｐａｓｓｉｖａｔｅｄｓｕｒｆ
ａｃｅ，Ｔ．Ｓ．Ｈｏｒａｌｙｉ，ｅｔｃ．Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ６３（１９９
３）３０６−３１１ Ｎｏｒｔｈ−Ｈｏｌｌａｎｄ 及
び特公平５−５０５８８１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法では，表
面再結合を抑制し，半導体試料基板中のライフタイムτ
b を求めるために，ケミカル・パッシベーションを行
う。しかし，従来方法では，十分に表面再結合が抑制さ
れず，発生したキャリアの多くはなお表面で再結合す
る。そのため，測定中に光を照射すると，半導体試料表
面中の状態が変化し，測定されるライフタイム値が変化
する。本発明は，上記事情に鑑みてなされたものであ
り，その主たる目的とするところは，試料表面のライフ
タイム値の影響をほとんど受けることなく，本来求めよ
うとする試料基板中のライフタイム値を精度よく測定す
ることができる半導体試料のキャリアのライフタイム測
定方法及びその装置を提供することである。
半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法では，表
面再結合を抑制し，半導体試料基板中のライフタイムτ
b を求めるために，ケミカル・パッシベーションを行
う。しかし，従来方法では，十分に表面再結合が抑制さ
れず，発生したキャリアの多くはなお表面で再結合す
る。そのため，測定中に光を照射すると，半導体試料表
面中の状態が変化し，測定されるライフタイム値が変化
する。本発明は，上記事情に鑑みてなされたものであ
り，その主たる目的とするところは，試料表面のライフ
タイム値の影響をほとんど受けることなく，本来求めよ
うとする試料基板中のライフタイム値を精度よく測定す
ることができる半導体試料のキャリアのライフタイム測
定方法及びその装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は，予め半導体試料の表面を，電解質を含む溶
液を用いてパッシベーション状態にしておき，該パッシ
ベーション状態にされた半導体試料の表面にマイクロ波
を照射しつつ励起光を照射し，該半導体試料からのマイ
クロ波の透過波又は反射波を検出し，該マイクロ波の透
過波又は反射波の変化に基づいて上記半導体試料中の誘
起されたキャリアのライフタイムを測定する半導体試料
のキャリアのライフタイム測定方法において，上記パッ
シベーション状態にされた半導体試料の表面に，上記励
起光とは別の定常的でかつ所定の光強度を有するバイア
ス光を照射してなることを特徴とする半導体試料のキャ
リアのライフタイム測定方法として構成されている。さ
らには，上記バイアス光の所定の光強度が，上記電解質
を含む溶液の種類と濃度とに応じて設定される半導体試
料のキャリアのライフタイム測定方法である。さらに
は，上記電解質を含む溶液中に上記半導体試料を浸漬す
ることにより該半導体試料の表面をパッシベーション状
態にする半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法
である。さらには，上記電解質を含む溶液が，ヨウ素の
エタノールによる溶解液である半導体試料のキャリアの
ライフタイム測定方法である。
に本発明は，予め半導体試料の表面を，電解質を含む溶
液を用いてパッシベーション状態にしておき，該パッシ
ベーション状態にされた半導体試料の表面にマイクロ波
を照射しつつ励起光を照射し，該半導体試料からのマイ
クロ波の透過波又は反射波を検出し，該マイクロ波の透
過波又は反射波の変化に基づいて上記半導体試料中の誘
起されたキャリアのライフタイムを測定する半導体試料
のキャリアのライフタイム測定方法において，上記パッ
シベーション状態にされた半導体試料の表面に，上記励
起光とは別の定常的でかつ所定の光強度を有するバイア
ス光を照射してなることを特徴とする半導体試料のキャ
リアのライフタイム測定方法として構成されている。さ
らには，上記バイアス光の所定の光強度が，上記電解質
を含む溶液の種類と濃度とに応じて設定される半導体試
料のキャリアのライフタイム測定方法である。さらに
は，上記電解質を含む溶液中に上記半導体試料を浸漬す
ることにより該半導体試料の表面をパッシベーション状
態にする半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法
である。さらには，上記電解質を含む溶液が，ヨウ素の
エタノールによる溶解液である半導体試料のキャリアの
ライフタイム測定方法である。
【０００６】また，予め半導体試料の表面を，電解質を
含む溶液によりパッシベーション状態にしておく試料表
面処理手段と，該パッシベーション状態にされた半導体
試料の表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段
と，該マイクロ波を照射された半導体試料の表面に励起
光を照射する励起光照射手段と，該半導体試料からのマ
イクロ波の透過波又は反射波を検出するマイクロ波検出
手段と，該マイクロ波の透過波又は反射波の変化に基づ
いて上記半導体試料中に誘起された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を具備した半導
体試料のキャリアのライフタイム測定装置において，上
記パッシベーション状態にされた半導体試料の表面に，
上記励起光とは別の定常的でかつ所定の光強度を有する
バイアス光を照射するバイアス光照射手段を具備してな
ることを特徴とする半導体試料のキャリアのライフタイ
ム測定装置である。さらには，上記バイアス光照射手段
が，上記バイアス光の所定の光強度を上記電解質を含む
溶液の種類と濃度とに応じて設定する光強度設定手段を
含む半導体試料のキャリアのライフタイム測定装置であ
る。さらには，上記試料表面処理手段が，上記電解質を
含む溶液中に上記半導体試料を浸漬するための浸漬槽を
含み，該浸漬により上記半導体試料の表面をパッシベー
ション状態にする半導体試料のキャリアのライフタイム
測定装置である。
含む溶液によりパッシベーション状態にしておく試料表
面処理手段と，該パッシベーション状態にされた半導体
試料の表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段
と，該マイクロ波を照射された半導体試料の表面に励起
光を照射する励起光照射手段と，該半導体試料からのマ
イクロ波の透過波又は反射波を検出するマイクロ波検出
手段と，該マイクロ波の透過波又は反射波の変化に基づ
いて上記半導体試料中に誘起された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を具備した半導
体試料のキャリアのライフタイム測定装置において，上
記パッシベーション状態にされた半導体試料の表面に，
上記励起光とは別の定常的でかつ所定の光強度を有する
バイアス光を照射するバイアス光照射手段を具備してな
ることを特徴とする半導体試料のキャリアのライフタイ
ム測定装置である。さらには，上記バイアス光照射手段
が，上記バイアス光の所定の光強度を上記電解質を含む
溶液の種類と濃度とに応じて設定する光強度設定手段を
含む半導体試料のキャリアのライフタイム測定装置であ
る。さらには，上記試料表面処理手段が，上記電解質を
含む溶液中に上記半導体試料を浸漬するための浸漬槽を
含み，該浸漬により上記半導体試料の表面をパッシベー
ション状態にする半導体試料のキャリアのライフタイム
測定装置である。
【０００７】
【作用】本発明によれば，予め半導体試料の表面が電解
質を含む溶解液を用いてパッシベーション状態にされ
る。該パッシベーション状態にされた半導体試料の表面
にマイクロ波が照射されつつ励起光が照射される。該半
導体試料のからのマイクロ波の透過波又は反射波が検出
される。該マイクロ波の透過波又は反射波の変化に基づ
いて上記半導体試料中に誘起されたキャリアのライフタ
イムが測定される。この際に，上記パッシベーション状
態にされた半導体試料の表面に，上記励起光とは別の定
常的でかつ所定の光強度を有するバイアス光が照射され
る。このように予め半導体試料の表面をパッシベーショ
ン状態にしておくことにより，表面再結合をある程度抑
制しておいた上で，上記バイアス光を照射すれば，溶液
中のイオン物質の量が増加し，試料の表面電位が大きく
変化するため，上記表面再結合がさらに抑制される。そ
の結果，半導体試料中のキャリアのライフタイムを，表
面再結合の影響を受けることなく高精度に測定すること
ができる。
質を含む溶解液を用いてパッシベーション状態にされ
る。該パッシベーション状態にされた半導体試料の表面
にマイクロ波が照射されつつ励起光が照射される。該半
導体試料のからのマイクロ波の透過波又は反射波が検出
される。該マイクロ波の透過波又は反射波の変化に基づ
いて上記半導体試料中に誘起されたキャリアのライフタ
イムが測定される。この際に，上記パッシベーション状
態にされた半導体試料の表面に，上記励起光とは別の定
常的でかつ所定の光強度を有するバイアス光が照射され
る。このように予め半導体試料の表面をパッシベーショ
ン状態にしておくことにより，表面再結合をある程度抑
制しておいた上で，上記バイアス光を照射すれば，溶液
中のイオン物質の量が増加し，試料の表面電位が大きく
変化するため，上記表面再結合がさらに抑制される。そ
の結果，半導体試料中のキャリアのライフタイムを，表
面再結合の影響を受けることなく高精度に測定すること
ができる。
【０００８】
【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は本発明の一実施例に係る半導体試料のキャリアの
ライフタイム測定方法の概略構成を示すフロー図，図２
は上記実施例方法を適用可能な第１の装置Ａ1 の概略構
成を示す模式図，図３は光照射によってライフタイムが
増加する現象示す説明図，図４は上記実施例方法を適用
可能な第２の装置Ａ2 の概略構成を示す模式図，図５は
上記実施例方法を適用可能な第３の装置Ａ3 の概略構成
を示す模式図，図６は上記実施例方法を適用可能な第４
の装置Ａ4 の概略構成を示す模式図である。
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は本発明の一実施例に係る半導体試料のキャリアの
ライフタイム測定方法の概略構成を示すフロー図，図２
は上記実施例方法を適用可能な第１の装置Ａ1 の概略構
成を示す模式図，図３は光照射によってライフタイムが
増加する現象示す説明図，図４は上記実施例方法を適用
可能な第２の装置Ａ2 の概略構成を示す模式図，図５は
上記実施例方法を適用可能な第３の装置Ａ3 の概略構成
を示す模式図，図６は上記実施例方法を適用可能な第４
の装置Ａ4 の概略構成を示す模式図である。
【０００９】図１に示すごとく，本実施例に係る半導体
試料のキャリアのライフタイム測定方法は，予め半導体
試料の表面を電解質を含む溶液を用いてパッシベーショ
ン状態にしておき（Ｓ１），該パッシベーション状態に
された半導体試料の表面にマイクロ波を照射しつつ励起
光を照射し（Ｓ２，Ｓ３），該半導体試料からのマイク
ロ波の透過波又は反射波を検出し（Ｓ４），該マイクロ
波の透過波又は反射波の変化に基づいて上記半導体試料
中に誘起されたキャリアのライフタイムを測定する（Ｓ
５）ように構成されている点で従来例と同様である。し
かし，本実施例では，上記パッシベーション状態にされ
た半導体試料の表面に，上記励起光とは別の定常的でか
つ所定の光強度を有するバイアス光を照射する（Ｓ
３′）点で従来例と異なる。さらに，上記バイアス光の
所定の光強度が，上記電解質を含む溶液の種類と濃度と
に応じて設定されることとしてもよい。さらに，上記電
解質を含む溶液中に上記半導体試料を浸漬することによ
り，該半導体試料の表面をパッシベーション状態にする
こととしてもよい。さらに，上記電解質を含む溶液が，
ヨウ素のエタノールによる溶解液であることとしてもよ
い。これらの点でも従来例と異なる。
試料のキャリアのライフタイム測定方法は，予め半導体
試料の表面を電解質を含む溶液を用いてパッシベーショ
ン状態にしておき（Ｓ１），該パッシベーション状態に
された半導体試料の表面にマイクロ波を照射しつつ励起
光を照射し（Ｓ２，Ｓ３），該半導体試料からのマイク
ロ波の透過波又は反射波を検出し（Ｓ４），該マイクロ
波の透過波又は反射波の変化に基づいて上記半導体試料
中に誘起されたキャリアのライフタイムを測定する（Ｓ
５）ように構成されている点で従来例と同様である。し
かし，本実施例では，上記パッシベーション状態にされ
た半導体試料の表面に，上記励起光とは別の定常的でか
つ所定の光強度を有するバイアス光を照射する（Ｓ
３′）点で従来例と異なる。さらに，上記バイアス光の
所定の光強度が，上記電解質を含む溶液の種類と濃度と
に応じて設定されることとしてもよい。さらに，上記電
解質を含む溶液中に上記半導体試料を浸漬することによ
り，該半導体試料の表面をパッシベーション状態にする
こととしてもよい。さらに，上記電解質を含む溶液が，
ヨウ素のエタノールによる溶解液であることとしてもよ
い。これらの点でも従来例と異なる。
【００１０】上記実施例方法は，例えば図２に示すよう
な第１の装置Ａ1 によって具現化される。即ち，上記実
施例方法のステップＳ１は，同装置Ａ1 の溶液３及び溶
液セル４（浸漬槽に相当）よりなる試料表面処理手段に
より，ステップＳ２は，マイクロ波発生器５，導波管
６，サーキュレータ７及びアンテナ８よりなるマイクロ
波照射手段により，ステップＳ３は，レーザ光源９より
なる励起光照射手段により，ステップＳ４は，マイクロ
波検出器１０よりなるマイクロ波検出手段により，ステ
ップＳ５は，演算器１１及び表示器１２よりなるライフ
タイム測定手段によりそれぞれ実行される。そして，ス
テップＳ３′は，ハロゲン光源１３よりなるバイアス光
照射手段により実行される。以下，本第１の装置Ａ1 の
動作を通じて，上記実施例方法をステップＳ１，Ｓ２，
…順にさらに詳述する。
な第１の装置Ａ1 によって具現化される。即ち，上記実
施例方法のステップＳ１は，同装置Ａ1 の溶液３及び溶
液セル４（浸漬槽に相当）よりなる試料表面処理手段に
より，ステップＳ２は，マイクロ波発生器５，導波管
６，サーキュレータ７及びアンテナ８よりなるマイクロ
波照射手段により，ステップＳ３は，レーザ光源９より
なる励起光照射手段により，ステップＳ４は，マイクロ
波検出器１０よりなるマイクロ波検出手段により，ステ
ップＳ５は，演算器１１及び表示器１２よりなるライフ
タイム測定手段によりそれぞれ実行される。そして，ス
テップＳ３′は，ハロゲン光源１３よりなるバイアス光
照射手段により実行される。以下，本第１の装置Ａ1 の
動作を通じて，上記実施例方法をステップＳ１，Ｓ２，
…順にさらに詳述する。
【００１１】図１，図２において，測定される半導体試
料１は予め溶液セル４中にヨウ素をエタノールで溶解し
た溶液３と共に封入されてその表面が従来例と同様にパ
ッシベーション状態にされている（Ｓ１）。そして，こ
のパッシベーション状態にされた半導体試料１は，ステ
ージ２によりライフタイム測定位置まで移動される。こ
こで，ガンダイオードなどのマイクロ波発生器５によっ
て発生させたマイクロ波が，導波管６及びサーキュレー
タ７を通り，マイクロ波照射及び検出用のアンテナ８を
介して上記パッシベーション状態にされた半導体試料１
の表面に照射される（Ｓ２）。また，半導体試料１には
レーザ光源９からのレーザ光（励起光に相当）の照射に
よってキャリアが注入される（Ｓ３）。半導体試料１か
らのマイクロ波の反射波は，再びアンテナ８及びサーキ
ュレータ７を通った後，マイクロ波検出器１０によって
検出される（Ｓ４）。このとき検出されたマイクロ波の
反射強度の時間変化が演算器１１により演算される。そ
して，この演算結果からライフタイムが求められ，表示
部１２に表示される（Ｓ５）。ここまでは従来例と同様
である。この際，本実施例ではパッシベーション状態に
された半導体試料１に，さらにハロゲンランプ１３から
のバイアス光が照射される（Ｓ３′）。
料１は予め溶液セル４中にヨウ素をエタノールで溶解し
た溶液３と共に封入されてその表面が従来例と同様にパ
ッシベーション状態にされている（Ｓ１）。そして，こ
のパッシベーション状態にされた半導体試料１は，ステ
ージ２によりライフタイム測定位置まで移動される。こ
こで，ガンダイオードなどのマイクロ波発生器５によっ
て発生させたマイクロ波が，導波管６及びサーキュレー
タ７を通り，マイクロ波照射及び検出用のアンテナ８を
介して上記パッシベーション状態にされた半導体試料１
の表面に照射される（Ｓ２）。また，半導体試料１には
レーザ光源９からのレーザ光（励起光に相当）の照射に
よってキャリアが注入される（Ｓ３）。半導体試料１か
らのマイクロ波の反射波は，再びアンテナ８及びサーキ
ュレータ７を通った後，マイクロ波検出器１０によって
検出される（Ｓ４）。このとき検出されたマイクロ波の
反射強度の時間変化が演算器１１により演算される。そ
して，この演算結果からライフタイムが求められ，表示
部１２に表示される（Ｓ５）。ここまでは従来例と同様
である。この際，本実施例ではパッシベーション状態に
された半導体試料１に，さらにハロゲンランプ１３から
のバイアス光が照射される（Ｓ３′）。
【００１２】このとき得られた測定結果の一例を図３に
示す。ここでは，半導体試料１に，照射強度の異なるバ
イアス光を照射し，それぞれライフタイムを測定した。
その測定結果より，バイアス光を照射すれば，ライフタ
イムは大きく増加することがわかる。これは，上記バイ
アス光の照射により，溶液３中のイオン物質の量が増加
し，試料の表面電位が大きく変化する結果，半導体試料
表面での再結合が大きく抑制されるためである。これに
より本来求めようとする半導体試料基板中のライフタイ
ムτb が測定できるようになった。また，図３より試料
を浸す電解液の濃度によって，ライフタイムが飽和する
バイアス光の光強度が異なることもわかる。このことは
電解液の種類が異なる場合も同様である。そこで，使用
する電解質の種類と濃度とによってライフタイムが飽和
する光強度の例えばテーブルを予め求めておく。そし
て，このテーブルを用いて最適な強度のバイアス光を試
料に照射することにより表面再結合のほとんど無い，本
来求めようとする半導体試料基板中のライフタイムτb
を精度よく求めることができる。
示す。ここでは，半導体試料１に，照射強度の異なるバ
イアス光を照射し，それぞれライフタイムを測定した。
その測定結果より，バイアス光を照射すれば，ライフタ
イムは大きく増加することがわかる。これは，上記バイ
アス光の照射により，溶液３中のイオン物質の量が増加
し，試料の表面電位が大きく変化する結果，半導体試料
表面での再結合が大きく抑制されるためである。これに
より本来求めようとする半導体試料基板中のライフタイ
ムτb が測定できるようになった。また，図３より試料
を浸す電解液の濃度によって，ライフタイムが飽和する
バイアス光の光強度が異なることもわかる。このことは
電解液の種類が異なる場合も同様である。そこで，使用
する電解質の種類と濃度とによってライフタイムが飽和
する光強度の例えばテーブルを予め求めておく。そし
て，このテーブルを用いて最適な強度のバイアス光を試
料に照射することにより表面再結合のほとんど無い，本
来求めようとする半導体試料基板中のライフタイムτb
を精度よく求めることができる。
【００１３】上記実施例方法は図４に示すような第２の
装置Ａ2 によっても具現化することができる。図４にお
いて，測定される半導体試料１は，ステージ２によりラ
イフタイム測定位置まで移動される。測定位置で半導体
試料１には，レーザ光源９によってキャリアが注入さ
れ，マイクロ波照射及び検出用アンテナ８からはマイク
ロ波が照射され，ライフタイムが測定される。ここまで
は，上記第１の装置Ａ1 と同様である。しかし本第２の
装置Ａ2 では，ハロゲンランプ１３からのバイアス光は
レンズ１４，光ファイバ１５及び光導入孔１６を介し
て，測定位置で半導体試料１に照射される。この場合に
は，ヨウ素を溶解した溶液３と共に溶液セル４中に封入
された半導体試料１に直接バイアス光を照射することが
できるため，効率よく表面再結合を抑制できる。上記実
施例方法は図５に示すような第３の装置Ａ3 によっても
具現化できる。
装置Ａ2 によっても具現化することができる。図４にお
いて，測定される半導体試料１は，ステージ２によりラ
イフタイム測定位置まで移動される。測定位置で半導体
試料１には，レーザ光源９によってキャリアが注入さ
れ，マイクロ波照射及び検出用アンテナ８からはマイク
ロ波が照射され，ライフタイムが測定される。ここまで
は，上記第１の装置Ａ1 と同様である。しかし本第２の
装置Ａ2 では，ハロゲンランプ１３からのバイアス光は
レンズ１４，光ファイバ１５及び光導入孔１６を介し
て，測定位置で半導体試料１に照射される。この場合に
は，ヨウ素を溶解した溶液３と共に溶液セル４中に封入
された半導体試料１に直接バイアス光を照射することが
できるため，効率よく表面再結合を抑制できる。上記実
施例方法は図５に示すような第３の装置Ａ3 によっても
具現化できる。
【００１４】本第３の装置Ａ3 では，ハロゲンランプ１
３からの光はハーフミラー１６により半導体試料１に照
射される。この場合にも，半導体試料１に直接バイアス
光を照射することができ，効率よく表面再結合を抑制で
きる。上記実施例方法は，図６に示すような第４の装置
Ａ4 によっても具現化できる。本第４の装置Ａ4 では，
マイクロ波の透過波を検出することにより，ライフタイ
ム測定を行うようになっている。この場合も上記第１の
装置と同様，試料の表面再結合を抑制できる。以上のよ
うに，半導体試料１を測定する際に電解質を含む溶液３
中に浸しながら測定すると，溶液３中のイオン物質が試
料１の表面電位を変化させ，表面再結合を抑制する。そ
こで，半導体試料１にレーザ光を照射してライフタイム
を測定すると同時に，レーザ光以外のバイアス光を照射
すれば，溶液３中のイオン物質の量がさらに増加する。
これにより，試料１の表面電位はさらに大きく変化し，
表面再結合抑制効果がさらに増加する。そこで，電解質
を含む溶液３の種類・濃度に応じて最適な強度の光を照
射することにより，表面再結合を最大限抑制することが
できる。
３からの光はハーフミラー１６により半導体試料１に照
射される。この場合にも，半導体試料１に直接バイアス
光を照射することができ，効率よく表面再結合を抑制で
きる。上記実施例方法は，図６に示すような第４の装置
Ａ4 によっても具現化できる。本第４の装置Ａ4 では，
マイクロ波の透過波を検出することにより，ライフタイ
ム測定を行うようになっている。この場合も上記第１の
装置と同様，試料の表面再結合を抑制できる。以上のよ
うに，半導体試料１を測定する際に電解質を含む溶液３
中に浸しながら測定すると，溶液３中のイオン物質が試
料１の表面電位を変化させ，表面再結合を抑制する。そ
こで，半導体試料１にレーザ光を照射してライフタイム
を測定すると同時に，レーザ光以外のバイアス光を照射
すれば，溶液３中のイオン物質の量がさらに増加する。
これにより，試料１の表面電位はさらに大きく変化し，
表面再結合抑制効果がさらに増加する。そこで，電解質
を含む溶液３の種類・濃度に応じて最適な強度の光を照
射することにより，表面再結合を最大限抑制することが
できる。
【００１５】その結果，測定されるライフタイムの値
は，試料表面のライフタイム値の影響をほとんど受け
ず，本来求めようとする試料基板中のライフタイム値を
示すことになる。よって，半導体試料中のキャリアのラ
イフタイムを表面再結合の影響を受けることなく高精度
に測定することができる。尚，上記各実施例装置Ａ1 〜
Ａ4 では，いずれも半導体試料１はヨウ素をエタノール
で溶解した溶液３と共に，溶液セル４中に封入したが，
試料表面上に溶液を塗布する状態でライフタイムを測定
してもよい。その場合も，同様に表面再結合を抑制し
て，ライフタイムを高精度に測定できる。
は，試料表面のライフタイム値の影響をほとんど受け
ず，本来求めようとする試料基板中のライフタイム値を
示すことになる。よって，半導体試料中のキャリアのラ
イフタイムを表面再結合の影響を受けることなく高精度
に測定することができる。尚，上記各実施例装置Ａ1 〜
Ａ4 では，いずれも半導体試料１はヨウ素をエタノール
で溶解した溶液３と共に，溶液セル４中に封入したが，
試料表面上に溶液を塗布する状態でライフタイムを測定
してもよい。その場合も，同様に表面再結合を抑制し
て，ライフタイムを高精度に測定できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明に係る半導体試料のキャリアのラ
イフタイム測定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，半導体試料のキャリアのライフタイ
ムを，表面再結合の影響を受けることなく高精度に測定
することができる。
イフタイム測定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，半導体試料のキャリアのライフタイ
ムを，表面再結合の影響を受けることなく高精度に測定
することができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る半導体試料のキャリ
アのライフタイム測定方法の概略構成を示すフロー図。
アのライフタイム測定方法の概略構成を示すフロー図。
【図２】 上記実施例方法を適用可能な第１の装置Ａ1
の概略構成を示す模式図。
の概略構成を示す模式図。
【図３】 光照射によってライフタイムが増加する現象
示す説明図。
示す説明図。
【図４】 上記実施例方法を適用可能な第２の装置Ａ2
の概略構成を示す模式図。
の概略構成を示す模式図。
【図５】 上記実施例方法を適用可能な第３の装置Ａ3
の概略構成を示す模式図。
の概略構成を示す模式図。
【図６】 上記実施例方法を適用可能な第４の装置Ａ4
の概略構成を示す模式図。
の概略構成を示す模式図。
Ｓ１…試料表面処理工程 Ｓ２…マイクロ波照射工程 Ｓ３′…バイアス光照射工程 Ｓ３…励起光照射工程 Ｓ４…マイクロ波検出工程 Ｓ５…ライフタイム測定工程
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住江 伸吾 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 川田 豊 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 橋爪 英久 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号神 戸製鋼５号館 ジェネシス・テクノロジー 株式会社内 (72)発明者 尾嶋 太 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号神 戸製鋼５号館 ジェネシス・テクノロジー 株式会社内 (72)発明者 平尾 祐司 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号神 戸製鋼５号館 ジェネシス・テクノロジー 株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 予め半導体試料の表面を，電解質を含む
溶液を用いてパッシベーション状態にしておき，該パッ
シベーション状態にされた半導体試料の表面にマイクロ
波を照射しつつ励起光を照射し，該半導体試料からのマ
イクロ波の透過波又は反射波を検出し，該マイクロ波の
透過波又は反射波の変化に基づいて上記半導体試料中の
誘起されたキャリアのライフタイムを測定する半導体試
料のキャリアのライフタイム測定方法において，上記パ
ッシベーション状態にされた半導体試料の表面に，上記
励起光とは別の定常的でかつ所定の光強度を有するバイ
アス光を照射してなることを特徴とする半導体試料のキ
ャリアのライフタイム測定方法。 - 【請求項２】 上記バイアス光の所定の光強度が，上記
電解質を含む溶液の種類と濃度とに応じて設定される請
求項１記載の半導体試料のキャリアのライフタイム測定
方法。 - 【請求項３】 上記電解質を含む溶液中に上記半導体試
料を浸漬することにより該半導体試料の表面をパッシベ
ーション状態にする請求項１又は２記載の半導体試料の
キャリアのライフタイム測定方法。 - 【請求項４】 上記電解質を含む溶液が，ヨウ素のエタ
ノールによる溶解液である請求項１〜３のいずれかに記
載の半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法。 - 【請求項５】 予め半導体試料の表面を，電解質を含む
溶液によりパッシベーション状態にしておく試料表面処
理手段と，該パッシベーション状態にされた半導体試料
の表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と，
該マイクロ波を照射された半導体試料の表面に励起光を
照射する励起光照射手段と，該半導体試料からのマイク
ロ波の透過波又は反射波を検出するマイクロ波検出手段
と，該マイクロ波の透過波又は反射波の変化に基づいて
上記半導体試料中に誘起された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を具備した半導体試
料のキャリアのライフタイム測定装置において，上記パ
ッシベーション状態にされた半導体試料の表面に，上記
励起光とは別の定常的でかつ所定の光強度を有するバイ
アス光を照射するバイアス光照射手段を具備してなるこ
とを特徴とする半導体試料のキャリアのライフタイム測
定装置。 - 【請求項６】 上記バイアス光照射手段が，上記バイア
ス光の所定の光強度を上記電解質を含む溶液の種類と濃
度とに応じて設定する光強度設定手段を含む請求項５記
載の半導体試料のキャリアのライフタイム測定装置。 - 【請求項７】 上記試料表面処理手段が，上記電解質を
含む溶液中に上記半導体試料を浸漬するための浸漬槽を
含み，該浸漬により上記半導体試料の表面をパッシベー
ション状態にする請求項５又は６記載の半導体試料のキ
ャリアのライフタイム測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13903695A JP3670051B2 (ja) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | 半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法及びその装置 |
| TW085106456A TW418481B (en) | 1995-06-06 | 1996-05-30 | Method of and apparatus for measuring lifetime of carriers in semiconductor sample |
| US08/659,515 US5760597A (en) | 1995-06-06 | 1996-06-06 | Method of and apparatus for measuring lifetime of carriers in semiconductor sample |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13903695A JP3670051B2 (ja) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | 半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08335618A true JPH08335618A (ja) | 1996-12-17 |
| JP3670051B2 JP3670051B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=15235967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13903695A Expired - Lifetime JP3670051B2 (ja) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | 半導体試料のキャリアのライフタイム測定方法及びその装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5760597A (ja) |
| JP (1) | JP3670051B2 (ja) |
| TW (1) | TW418481B (ja) |
Cited By (5)
| 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 |
| JP2007048959A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウェーハのライフタイム測定方法 |
| JP2010040813A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン基板の評価方法、汚染検出方法及びエピタキシャル基板の製造方法 |
| JP2010539678A (ja) * | 2007-09-11 | 2010-12-16 | エス． オー． アイ． テック シリコン オン インシュレーター テクノロジーズ | 電荷キャリアの寿命を測定するための方法及び装置 |
| WO2014125751A1 (ja) * | 2013-02-15 | 2014-08-21 | 信越半導体株式会社 | シリコン基板の再結合ライフタイム測定方法 |
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| 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 |
| HU227170B1 (en) | 2000-02-17 | 2010-09-28 | Semilab Felvezetoe Fiz Lab Rt | Surface passivation method and arrangement for measuring life time of minority carrier of semiconductors |
| WO2011043048A1 (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 半導体キャリア寿命測定装置および該方法 |
| KR101704624B1 (ko) * | 2010-02-15 | 2017-02-08 | 고꾸리쯔 다이가꾸호우징 도쿄노우코우다이가쿠 | 광 유기 캐리어 수명 측정 방법, 광 입사 효율 측정 방법, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치, 및 광 입사 효율 측정 장치 |
| US8941390B2 (en) * | 2012-03-01 | 2015-01-27 | Neuronexus Technologies, Inc. | System and method for testing electrical circuits using a photoelectrochemical effect |
| US11346818B2 (en) * | 2020-05-22 | 2022-05-31 | Intel Corporation | Method, device and system for non-destructive detection of defects in a semiconductor die |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5236817B2 (ja) * | 1973-07-27 | 1977-09-19 | ||
| 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 |
| JPH0770578B2 (ja) * | 1990-03-27 | 1995-07-31 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 半導体基板の表面状態評価方法およびその装置 |
| 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 |
| US5406214A (en) * | 1990-12-17 | 1995-04-11 | Semilab Felvezeto Fizikai Lab, Rt | Method and apparatus for measuring minority carrier lifetime in semiconductor materials |
| JPH06151538A (ja) * | 1992-02-03 | 1994-05-31 | Leo Giken:Kk | 半導体ウエハの評価方法及びその装置 |
| JP3121938B2 (ja) * | 1992-05-14 | 2001-01-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 半導体ウエハの少数キャリアのライフタイム測定装置 |
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-
1995
- 1995-06-06 JP JP13903695A patent/JP3670051B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-05-30 TW TW085106456A patent/TW418481B/zh not_active IP Right Cessation
- 1996-06-06 US US08/659,515 patent/US5760597A/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2010040813A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン基板の評価方法、汚染検出方法及びエピタキシャル基板の製造方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW418481B (en) | 2001-01-11 |
| US5760597A (en) | 1998-06-02 |
| JP3670051B2 (ja) | 2005-07-13 |
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