JPH10311863A - 半導体受光素子の選別方法 - Google Patents
半導体受光素子の選別方法Info
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- JPH10311863A JPH10311863A JP9136060A JP13606097A JPH10311863A JP H10311863 A JPH10311863 A JP H10311863A JP 9136060 A JP9136060 A JP 9136060A JP 13606097 A JP13606097 A JP 13606097A JP H10311863 A JPH10311863 A JP H10311863A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 故障する可能性のある素子を、容易に選別で
きる半導体受光素子の選別方法を提供することにある。 【解決手段】 本発明は、ｐｎ接合を有する半導体受光
素子の選別方法であって、逆方向印加電圧に対する前記
半導体受光素子の電流電圧特性を測定し、この電流電圧
特性を示す曲線１１、１２に雑音成分が含まれているか
否かを判定し、前記曲線１１、１２に雑音成分が含まれ
ていた場合に、その半導体受光素子を不良品として分別
することを特徴としている。
きる半導体受光素子の選別方法を提供することにある。 【解決手段】 本発明は、ｐｎ接合を有する半導体受光
素子の選別方法であって、逆方向印加電圧に対する前記
半導体受光素子の電流電圧特性を測定し、この電流電圧
特性を示す曲線１１、１２に雑音成分が含まれているか
否かを判定し、前記曲線１１、１２に雑音成分が含まれ
ていた場合に、その半導体受光素子を不良品として分別
することを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子の
選別方法に関し、より詳しくは、ｐｎ接合を持つ半導体
受光素子において、特に逆バイアス電圧下で動作する素
子において、マイクロプラズマ等による、ｐｎ接合劣化
による初期故障素子を分別する方法として、素子の初期
特性として測定される逆方向電流電圧特性曲線を用いた
選別方法に関する。
選別方法に関し、より詳しくは、ｐｎ接合を持つ半導体
受光素子において、特に逆バイアス電圧下で動作する素
子において、マイクロプラズマ等による、ｐｎ接合劣化
による初期故障素子を分別する方法として、素子の初期
特性として測定される逆方向電流電圧特性曲線を用いた
選別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信システムに組み込まれて長期間連続
使用される半導体素子においては、長期安定性の確認や
素子寿命の推定と共に、初期故障素子の選別が重要であ
る。例えば、半導体受光素子のような、ｐｎ接合を持
ち、逆バイアス電圧を印加して動作させる素子について
は、初期故障素子を選別する方法として、これまで、通
常使用条件より厳しい温度、あるいはバイアス電圧下で
の素子特性を測定し、その値から、適用されるシステム
に要求されている条件から求められる基準以上の素子
を、選別することが行われている。
使用される半導体素子においては、長期安定性の確認や
素子寿命の推定と共に、初期故障素子の選別が重要であ
る。例えば、半導体受光素子のような、ｐｎ接合を持
ち、逆バイアス電圧を印加して動作させる素子について
は、初期故障素子を選別する方法として、これまで、通
常使用条件より厳しい温度、あるいはバイアス電圧下で
の素子特性を測定し、その値から、適用されるシステム
に要求されている条件から求められる基準以上の素子
を、選別することが行われている。
【０００３】しかしながら、上記初期故障素子を選別す
る方法では、システム要求条件にあらわれる素子特性で
の選別しか行うことができず、必ずしも素子の故障要因
に基づいた選別を行うことが出来るわけではなかった。
る方法では、システム要求条件にあらわれる素子特性で
の選別しか行うことができず、必ずしも素子の故障要因
に基づいた選別を行うことが出来るわけではなかった。
【０００４】ところで、ｐｎ接合を持ち逆バイアス電圧
を印加して動作させる素子、例えば、フォトダイオード
の如き半導体受光素子の初期故障の原因の一つとして、
マイクロプラズマによるｐｎ接合の劣化が報告されてい
る（例えば、Saul他、IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS,1
983 年12月号( EDL-4,No.12)pp.467-468）。これは、ｐ
ｎ接合に局部的な不均一部分が生じている場合、逆バイ
アス電界印加時に、ｐｎ接合部分に形成される空乏層の
厚さに局部的な不均一が生じ、この部分にキャリアが集
中する現象である。
を印加して動作させる素子、例えば、フォトダイオード
の如き半導体受光素子の初期故障の原因の一つとして、
マイクロプラズマによるｐｎ接合の劣化が報告されてい
る（例えば、Saul他、IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS,1
983 年12月号( EDL-4,No.12)pp.467-468）。これは、ｐ
ｎ接合に局部的な不均一部分が生じている場合、逆バイ
アス電界印加時に、ｐｎ接合部分に形成される空乏層の
厚さに局部的な不均一が生じ、この部分にキャリアが集
中する現象である。
【０００５】このように、電流が局部的に集中して流れ
やすくなるような不均一な部分があると、この部分の電
流密度が他の部分に比べて非常に大きくなり、ｐｎ接合
の部分的劣化につながる。このようなマイクロプラズマ
が生じやすいような不均一な部分を持つｐｎ接合の評価
方法の一つとして、ＥＢＩＣ（電子ビーム注入電流）法
がある。これは、ｐｎ接合を微小領域ごとに直接電子ビ
ームにより励起し、発生したキャリアによる電流を検出
する方法である。
やすくなるような不均一な部分があると、この部分の電
流密度が他の部分に比べて非常に大きくなり、ｐｎ接合
の部分的劣化につながる。このようなマイクロプラズマ
が生じやすいような不均一な部分を持つｐｎ接合の評価
方法の一つとして、ＥＢＩＣ（電子ビーム注入電流）法
がある。これは、ｐｎ接合を微小領域ごとに直接電子ビ
ームにより励起し、発生したキャリアによる電流を検出
する方法である。
【０００６】このように部分的にｐｎ接合にキャリアを
注入することにより、ｐｎ接合の不均一な部分のみを励
起した場合と、他の均一な部分を励起した場合とで、発
生する電流が異なることから、局部的なｐｎ接合の劣化
部分を検出することが可能である（EBICによるマイクロ
プラズマの評価の報告例として、Chin他、Journal ofAp
plied physics 1984 年3 月号(Vol.55,No.6)pp.1596-16
06 ）。
注入することにより、ｐｎ接合の不均一な部分のみを励
起した場合と、他の均一な部分を励起した場合とで、発
生する電流が異なることから、局部的なｐｎ接合の劣化
部分を検出することが可能である（EBICによるマイクロ
プラズマの評価の報告例として、Chin他、Journal ofAp
plied physics 1984 年3 月号(Vol.55,No.6)pp.1596-16
06 ）。
【０００７】このような評価手段によれば、マイクロプ
ラズマを生じるようなｐｎ接合部分を判別することが可
能であり、素子の故障要因に基づいた選別を行えるよう
になる。
ラズマを生じるようなｐｎ接合部分を判別することが可
能であり、素子の故障要因に基づいた選別を行えるよう
になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、光電流検出機能の付加された走査型電子顕微
鏡などが必要であり、１素子当りの評価に時間がかかる
こと、及び測定のために専用の治具へ素子を装着する必
要があるなど、実際にシステムへの適用を目的とした大
量の素子を、簡易に短時間で評価することは不可能であ
った。
方法では、光電流検出機能の付加された走査型電子顕微
鏡などが必要であり、１素子当りの評価に時間がかかる
こと、及び測定のために専用の治具へ素子を装着する必
要があるなど、実際にシステムへの適用を目的とした大
量の素子を、簡易に短時間で評価することは不可能であ
った。
【０００９】本発明は上記の点に鑑み提案されたもの
で、その目的は、故障する可能性のある素子を、容易に
選別できる半導体受光素子の選別方法を提供することに
ある。
で、その目的は、故障する可能性のある素子を、容易に
選別できる半導体受光素子の選別方法を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたものであり、下記の構成からな
ることを特徴としている。すなわち、本発明によれば、
ｐｎ接合を有する半導体受光素子の選別方法であって、
逆方向印加電圧に対する前記半導体受光素子の電流電圧
特性を測定し、この電流電圧特性を示す曲線に雑音成分
が含まれているか否かを判定し、前記曲線に雑音成分が
含まれていた場合に、その半導体受光素子を不良品とし
て分別することを特徴とした半導体受光素子の選別方法
が提供される。
達成するためになされたものであり、下記の構成からな
ることを特徴としている。すなわち、本発明によれば、
ｐｎ接合を有する半導体受光素子の選別方法であって、
逆方向印加電圧に対する前記半導体受光素子の電流電圧
特性を測定し、この電流電圧特性を示す曲線に雑音成分
が含まれているか否かを判定し、前記曲線に雑音成分が
含まれていた場合に、その半導体受光素子を不良品とし
て分別することを特徴とした半導体受光素子の選別方法
が提供される。
【００１１】ｐｎ接合を有する半導体素子において、逆
バイアス電圧印加状態で流れる電流は、他にキャリアを
励起させるような条件がない暗状態の場合、理想的に
は、半導体のバンドギャップエネルギー及び温度によっ
て決まる飽和電流のみで決まる。従って、電流値が飽和
電流に達すると、それ以上の電圧に対する電流の変化は
なくなる。
バイアス電圧印加状態で流れる電流は、他にキャリアを
励起させるような条件がない暗状態の場合、理想的に
は、半導体のバンドギャップエネルギー及び温度によっ
て決まる飽和電流のみで決まる。従って、電流値が飽和
電流に達すると、それ以上の電圧に対する電流の変化は
なくなる。
【００１２】しかし、実際には、半導体内部では、キャ
リア密度、空乏層厚さ、電界強度等によって決まる発生
再結合電流が、また素子の表面では、表面再結合電流や
表面での他の電流リークパスを経た電流が流れるため、
これらの和で表される電流が流れることになる。しかし
これらの要因で決定される電流は、印加電圧に対してそ
れぞれ一定の関係にあるため、電流電圧特性曲線の変化
は滑らかなものになる。
リア密度、空乏層厚さ、電界強度等によって決まる発生
再結合電流が、また素子の表面では、表面再結合電流や
表面での他の電流リークパスを経た電流が流れるため、
これらの和で表される電流が流れることになる。しかし
これらの要因で決定される電流は、印加電圧に対してそ
れぞれ一定の関係にあるため、電流電圧特性曲線の変化
は滑らかなものになる。
【００１３】しかし、マイクロプラズマのような微小領
域へのキャリアの集中が生じた場合、キャリア密度が局
部的に大きく変化するため、全体にながれる電流値をみ
ると微小に変化し、見掛け上、電流電圧特性曲線に雑音
が含まれたような傾向を示すと思われる。このような変
化は、マイクロプラズマの発生領域の大きさや発生する
バイアス電圧に依存する。
域へのキャリアの集中が生じた場合、キャリア密度が局
部的に大きく変化するため、全体にながれる電流値をみ
ると微小に変化し、見掛け上、電流電圧特性曲線に雑音
が含まれたような傾向を示すと思われる。このような変
化は、マイクロプラズマの発生領域の大きさや発生する
バイアス電圧に依存する。
【００１４】このようにして、雑音成分を含んだ電流電
圧特性曲線を持つ素子を判別することによって、従来
は、走査型電子顕微鏡等で判別されていたマイクロプラ
ズマを生じる素子を除外することが可能となる。また、
雑音成分を含んだ電流電圧特性曲線は、微小な変化が含
まれるため、この特性曲線の微分曲線を評価することに
よっても、判別することが可能であることは容易に推察
される。
圧特性曲線を持つ素子を判別することによって、従来
は、走査型電子顕微鏡等で判別されていたマイクロプラ
ズマを生じる素子を除外することが可能となる。また、
雑音成分を含んだ電流電圧特性曲線は、微小な変化が含
まれるため、この特性曲線の微分曲線を評価することに
よっても、判別することが可能であることは容易に推察
される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を詳細に説
明する。図１に示す如く、半絶縁性InP 基板４上に、厚
さ２μｍのｎ型InGaAsP 光ガイド層３、３μｍのノンド
ープInGaAsP 光吸収層２、２μｍのノンドープInGaAsP
光ガイド層１を、順次ＭＯＶＰＥ等の結晶成長装置で形
成し、ｐ型不純物を部分的にＺｎを拡散することによっ
て、ノンドープ半導体層内にｐ型領域６を形成し、pin
型フォトダイオード１０を作製した。なお、図１におい
て、５はｐ側電極金属部、７はｎ側電極金属部である。
明する。図１に示す如く、半絶縁性InP 基板４上に、厚
さ２μｍのｎ型InGaAsP 光ガイド層３、３μｍのノンド
ープInGaAsP 光吸収層２、２μｍのノンドープInGaAsP
光ガイド層１を、順次ＭＯＶＰＥ等の結晶成長装置で形
成し、ｐ型不純物を部分的にＺｎを拡散することによっ
て、ノンドープ半導体層内にｐ型領域６を形成し、pin
型フォトダイオード１０を作製した。なお、図１におい
て、５はｐ側電極金属部、７はｎ側電極金属部である。
【００１６】上記の方法で、pin 型フォトダイオード１
０を複数個作製し、各々のpin 型フォトダイオード１０
を、室温で５０Ｖまでの電流電圧特性を測定し、その
後、バイアス温度ストレス試験を行い、初期故障を生じ
た素子を分別した。これらの初期故障を起こした素子を
詳細に評価したところ、長方形に形成されたｐｎ接合の
角部分に、マイクロプラズマによると思われるｐｎ接合
の部分的劣化が認められた。
０を複数個作製し、各々のpin 型フォトダイオード１０
を、室温で５０Ｖまでの電流電圧特性を測定し、その
後、バイアス温度ストレス試験を行い、初期故障を生じ
た素子を分別した。これらの初期故障を起こした素子を
詳細に評価したところ、長方形に形成されたｐｎ接合の
角部分に、マイクロプラズマによると思われるｐｎ接合
の部分的劣化が認められた。
【００１７】これらの素子の、バイアス温度ストレス試
験前の電流電圧特性曲線の例を図２に示す。図中１１
は、劣化が見られなかった素子、１２はバイアス温度ス
トレス試験によって暗電流の増加が見られた素子のそれ
ぞれの電流電圧特性曲線の例である。いずれも、暗電流
の絶対値としては、素子特性として問題はなく、これら
の素子間の差異も少ない。
験前の電流電圧特性曲線の例を図２に示す。図中１１
は、劣化が見られなかった素子、１２はバイアス温度ス
トレス試験によって暗電流の増加が見られた素子のそれ
ぞれの電流電圧特性曲線の例である。いずれも、暗電流
の絶対値としては、素子特性として問題はなく、これら
の素子間の差異も少ない。
【００１８】しかし、図中１１は、バイアス電圧の増加
と共になめらかに電流が増加しているが、１２では、約
３０Ｖ以上のバイアス電圧の増加に伴い、暗電流も１１
のものに比べ、比較的急激に増加してゆき、かつその電
流電圧特性を示す曲線中に雑音が含まれるような微小振
動が見られる。これが、マイクロプラズマによって生じ
た雑音と思われる。
と共になめらかに電流が増加しているが、１２では、約
３０Ｖ以上のバイアス電圧の増加に伴い、暗電流も１１
のものに比べ、比較的急激に増加してゆき、かつその電
流電圧特性を示す曲線中に雑音が含まれるような微小振
動が見られる。これが、マイクロプラズマによって生じ
た雑音と思われる。
【００１９】以上より、これまで、走査型電子顕微鏡等
を使用して判別していたマイクロプラズマの生じる素子
を、通常の電流電圧特性曲線から判別することが可能で
あることがわかる。このため、走査型電子顕微鏡による
評価が不要となると共に１素子当たりの評価に要する時
間を大幅に短縮できる。ここでは、電流の絶対値の変化
で判別したが、これらの微分曲線を用いることによって
も、容易に判別することが可能である。
を使用して判別していたマイクロプラズマの生じる素子
を、通常の電流電圧特性曲線から判別することが可能で
あることがわかる。このため、走査型電子顕微鏡による
評価が不要となると共に１素子当たりの評価に要する時
間を大幅に短縮できる。ここでは、電流の絶対値の変化
で判別したが、これらの微分曲線を用いることによって
も、容易に判別することが可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ｐｎ接合を持つ半導体受光素子において、特に逆バイア
ス電圧下で動作する素子において、通常の素子評価とし
て行われている逆方向の電流電圧特性曲線に、雑音成分
が含まれた特性を持つ素子か否かを選別することによっ
て、故障する可能性のある素子を、素子の故障要因に基
づいて電流電圧特性曲線から容易に選別することができ
る。
ｐｎ接合を持つ半導体受光素子において、特に逆バイア
ス電圧下で動作する素子において、通常の素子評価とし
て行われている逆方向の電流電圧特性曲線に、雑音成分
が含まれた特性を持つ素子か否かを選別することによっ
て、故障する可能性のある素子を、素子の故障要因に基
づいて電流電圧特性曲線から容易に選別することができ
る。
【図１】本発明の選別方法を検証した半導体受光素子の
概略図である。
概略図である。
【図２】半導体受光素子の電流電圧特性曲線である。
１ ノンドープInGaAsP 光ガイド層 ２ ノンドープInGaAsP 光吸収層 ３ ｎ型InGaAsP 光ガイド層 ４ 半絶縁性InP 基板 ５ ｐ側電極金属部 ６ Ｚｎ拡散によるｐ型領域 ７ ｎ側電極金属部 １０ Pin フォトダイオード １１ バイアス温度ストレス試験後、劣化が見られな
かった素子の、試験前の電流電圧特性曲線 １２ バイアス温度ストレス試験２０時間後、特性劣
化を示した素子の、試験前の電流電圧特性曲線
かった素子の、試験前の電流電圧特性曲線 １２ バイアス温度ストレス試験２０時間後、特性劣
化を示した素子の、試験前の電流電圧特性曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 和利 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ｐｎ接合を有する半導体受光素子の選別
方法であって、 逆方向印加電圧に対する前記半導体受光素子の電流電圧
特性を測定し、 この電流電圧特性を示す曲線に雑音成分が含まれている
か否かを判定し、 前記曲線に雑音成分が含まれていた場合に、その半導体
受光素子を不良品として分別することを特徴とした半導
体受光素子の選別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9136060A JPH10311863A (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 半導体受光素子の選別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9136060A JPH10311863A (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 半導体受光素子の選別方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10311863A true JPH10311863A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=15166271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9136060A Pending JPH10311863A (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | 半導体受光素子の選別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10311863A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014119379A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Sharp Corp | 半導体トランジスタのテスト方法 |
| CN113960438A (zh) * | 2021-08-30 | 2022-01-21 | 中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂） | 一种pn结反向特性曲线合格判别测试系统及其测试方法 |
-
1997
- 1997-05-09 JP JP9136060A patent/JPH10311863A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014119379A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Sharp Corp | 半導体トランジスタのテスト方法 |
| CN113960438A (zh) * | 2021-08-30 | 2022-01-21 | 中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂） | 一种pn结反向特性曲线合格判别测试系统及其测试方法 |
| CN113960438B (zh) * | 2021-08-30 | 2023-11-17 | 中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂） | 一种pn结反向特性曲线合格判别测试系统及其测试方法 |
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