JPS58206135A - Mos型ダイオ−ドの界面における少数キヤリアトラツプ準位測定方法 - Google Patents

Mos型ダイオ−ドの界面における少数キヤリアトラツプ準位測定方法

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JPS58206135A
JPS58206135A JP8873982A JP8873982A JPS58206135A JP S58206135 A JPS58206135 A JP S58206135A JP 8873982 A JP8873982 A JP 8873982A JP 8873982 A JP8873982 A JP 8873982A JP S58206135 A JPS58206135 A JP S58206135A
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signal
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JP8873982A
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Akira Usami
宇佐美 晶
Yutaka Tokuda
徳田 豊
Satoshi Kaneshima
金嶋 聡
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SPC Electronics Corp
Shimada Rika Kogyo KK
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SPC Electronics Corp
Shimada Rika Kogyo KK
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はMO8型ダイオードの界面における少数キャリ
アトラップ準位測定方法に関するものである。
MO8型ダイオード、ショトキ−接合のダイオード、P
N接合のダイオード等のキャリアが電圧印加により捕獲
され、電圧遮断後に熱的放出により次第に元の状態に復
帰する現象が、空乏;−の変化を示しており、この空乏
層の変化は高周波容量の過渡現象として測定される。キ
ャリアの熱的放出に関するパラメータは、温度の関数と
して各温度における過渡応答fcZ組の重み付は信号の
差信号として分光分析的に取出し、得られた信号を演算
することにより半導体の諸物埋置が算出される。
この方法はD L T S (Deep Level 
TransientSpectro@cop7 )法と
して標準化されつつある。
DLTS法ばm−半導体の深い準位のみならず、界面単
位をもIl&度良く、しかも非破農で測定できる点で優
れたものである。しかも、この方法では、2つ以上のト
ラップ準位を分離測定でき、またバイアス電圧を順又は
逆に与えることによって少数キャリアトラップ準位又は
多数キャリアドアツブ準位をも判別できる等、多くの利
点を有している。
しかしながら従来の方法では、少数キャリアトラップ準
位及び多数キャリアトラップ準位の双方とb測定でさる
、つ;−m、PN接合やンヨトキー髪会りダイ丁−ドの
各量変iヒを用ハるもDであって、MO8構造のダイγ
−ドでは多数キャリアトラップ準位だけしか測定できな
い欠点があった。
近時、高密度LSIの要求疋よジ基板目身の結晶欠陥や
、高密度1工により発生する欠陥は、深い準位や界面準
立流深い影響を与え、ひいては半導体vf性の不良化又
は省化の原因の1つになってき九。′4に、化合#IJ
手導不でほこの種の準位を測定することに、研究開発、
品質向上、歩留向上の上で重要でおる。ゆえlて、多数
キャリアトラツノ準位のみならず、少数:P−? IJ
アトラップ準位の測定も重要iCiってきてハる。例え
ば、トランジスタζ多数キャリアに対する少数キャリア
の釡舞でその′4性が定することで判るっ 不発明の目的は、MO3型ダイオードの少数キャリアト
ラップ準位を容易に効率二〈測定できる1 ↑1 MO3型ダイ万一ドの界面における少数七テj)アトラ
ップ薄位測定方fj:を提供するにあるっ不発明に係る
MO3型ダイオードの界面、(おける少数キャリアトラ
ップ差位測定方法に、測定をすべきMO3型ダイオード
:(その秦止帯幅以上のエネルギーをもつ次元パルス波
によるエネルギーで少数キャリアのエネルギーレベルを
こげて表面準位を反転させ、前記元パルス波の印加停止
後の前記少数キャリアの熱的放L111iに基〈2乏層
の変化を高周波容量の過渡変化として、前記MO8O8
型ダイビード度全変化させながら2組の重み付は信号の
差信号として取出すことを特徴とするものである。
以下本発明の具体flJを図面を参照して詳細に説明す
る。第1図v′i不発明の方法を実施するMO8型ダイ
オードの界面に2ける少数キャリアトラップ準位測定装
置の具体例を示したものである。図において、1はレー
ザ光発生器、2ぼレーザ光をffr続して元パルス波を
形成するチョッパー機構、37+Lレ一ザ光発主器1と
チョッパー機構2とからなる元パルス7ft発三部、4
は元パルス彼発生部3から出さnる光パルス波の一部は
透過させ一部に90度方向に反射させる半透反射板、5
/i温度掃引用クライ丁スタンド、6はフライ丁スタノ
i5内て配設さnて半透反射板4全経て元パルス波が照
射さ9るj!l+定用J: M OS型グイ万一ド、7
 l−= cpI犬・8理装崖 CPU +全含む信号
制御・処理装置、8ぼ半透反射板4で反射さnt元パル
ス波波力充電遺して同期1号を咋9出し、こn?1言号
別号制御〕処理装童7に与える光検出器である。9はク
ライオスタット5.内を信号制御・処理装置7の制御プ
Cニジ1度制御するためのヒータ、10−信号制御・処
理装gL7こヒータ9とをつなぐ加熱用プイーダ、11
.cクライオスタット5内の温度を検出するための@蔓
;ンプー、1?σ温度七ノサー11から温度信号を信号
制御・処理装置7に伝える温度信号ラインである0 1
3は測定用MO8型ダイ万−F” 6の扁周及各量を測
定する高周波容量計、14.(高周波容量計130出力
を信号制御・処理装置7.て与える容量出力之イ/、1
5/i同期信号、・ζδじてバイアスパルス電圧を信号
l111御・処理装置7から高周波容量計13を経て測
定用MO8型ダイ万−r’ 6 fc与えるバイアスパ
ルス供給ラインであるっ 16は信号制御・処理装置7
から出さnる出力信号全記録するX−Yンコーダ又1ζ
X−Yプコノター等ニジなる記録器、17d信号制御・
処理装置7.c投;jらnている外部ホストコ/こユー
タ接伏バスでちる。
久1ζ、このニリな装置音用ハ:’cMO3型ダイ万一
ドの界面、ζ2?σる夕数キでリアトラップ薄2測定方
法の具体例を第1ス及び第2図′へ〜D)を参照して説
明する。信号制御・処理装#7.−1温度掃引時間を設
定し、加熱用フィーダ10全通してクライオスタット5
円のヒータ9を@御し、タライオスメット570温度を
可変し、その刻々D1度を@度量ンプー11で検出し、
温度1号ライ/12全経て(別号′!IJ@・処理装置
7.′こ送9、こ、〕〕襞11−7円(メモリーするう
 この二う、ζMO8型メ°イオード6つ温度金町変じ
ている吠悪で、元′4ルス波発主器3から第2図・E)
+・C示すよう、こ尤/くルス及を出し、これ七半透反
射板↓全経て’xXO8型メ°1万−r゛6、つゲート
1極:[、C照射する。こ、3元)くルス波ζ、MO8
型ダイ万一ド6.ζ照射さユを伏態で、このMO8型ダ
イオード6内の禁止帯の幅以上のエネルギー金もつよう
に予め設定しておく。
光パルス波発生部3から出される光パルス波の一部は、
半透反射板4で反射されて光検出器8に入射され、こ\
で同期信号が作られて信号制御・処理装置7に与えられ
る。同期信号が与えらnると、この信号制御・処理装置
7は、光パルス波に同期して第2図囚に示すようにバイ
アスパルス電圧を出し、これをバイアスパルス供給之イ
ン15及び高周波容量計13を経てMO3型ダイオード
60両電極間に与える。光パルス波のもつエネルギーで
MO8型ダイオード6内の少数キャリアのエネルギーレ
ベルが上げられ、表面準位が反転される。
第2図(C)の18で示す立上り部分はキャリアがトラ
ップされた状態を示す。光パルス波の照射が停止される
と、MO8型ダイ万一ド6内で少数キャリアの熱的放出
が第2図(C)の19の部分で示すようンこ生ずる。M
O8型ダイオード6内の少数キャリアの熱的放出に基〈
空乏層の変化を高周波容量の過渡変化として高周波容量
計13で測定し、容量出力ライン14t−経て信号制御
・処理装置7に与える。信号制御・処理装置7では、高
周波容量計13から与えられる高周波容量過If変化信
号に第2図D)に示すような2組の矩形波よりなる重み
付は信号を掛は合せる、この場合の重み付は信号は、光
パルス波の印加停止から第1の重み付はイ百号の立上り
までの時間幅Tdの間はピーク値が零で、第1の重み付
は信号と第2の重み付は信号が与えられている時間幅T
w内での第1.第2の重み付は信号のピーク値は+1.
−1であるっこれらの処理によって2組の重み付は信号
の差信号として次式の如きDLTS信号V信号上得る。
こ\で、ΔCは第2図(Qに示す過渡容量変化量、Tw
、Tdは第2図◎に示す重み付は信号の各部の時間幅、
τは過渡容量特性の時定数、enはエレクトロンの放出
割合、σユはエレクトロンの捕獲断面積、Ncは伝導帯
の実効準位密度、Ecは伝導帯の準位、ETは求める不
純物単位、νnはエレクトロンの平均熱速度、Tは試料
の絶対温度、kはボルツマン常数でアル。
また、シ□→シp1σユ→σp1Nc→Nv1Ec−+
Evとかえることにより価電帯に対するホールの単位も
測定できる。こ\で、νpはホールの平均熱速度、σp
はホールの捕獲断面積、Nvは充満帯の実効準位密度、
Evは充満帯の準位である。
上記2式よりν。、Nc、Ec等は半導体により一定で
あるので、縦°軸にtnr 、横軸に1000/’I’
を尺度とすることにより得られた直線関係(アレーウス
プロット)よりσ。及びEc を得る。
第3図は、MO8型ダイオード6に光照射をして測定し
たとさく少数キャリアDLTS信号が得ら扛る)と、光
照射をしないで測定したとき(多数キャリアDLTS信
号が傅らGる2の少数子ヤリアDLTS信号20と、多
数キャリアDLTS信号21とを求めたFJを示したも
のである。こ几らの信号から下記式により界面1立密度
Nss全身ることができる。
こ\で、εはSiの誘28、Ns nドーパノドa度、
Coは定常状態における本位面潰当ジの容量、Coxは
単位面積当りの酸化膜の容量、kはポルツマン定数、T
は絶対温度、VoはDLTS信号、Td、Twは重み付
は信号の時間幅である。第2図D)に示すように少数キ
ャリアトラップ準位の測定の場合MO8容量は減少する
形の過渡応答を示すので、PN接合の場合と同様DLT
S信号は正となる。一方、多数キャリアトラップ準位の
測定では容量は増加する形の過渡応答となるので、DL
TS信号は負となる。(3)式での正、負の符号はそγ
Lぞれ少数そヤリアトラッグ4!位、多数キャリアトラ
ップ準位の測定シこ対応する。
第5図は界面準位密度Nssを示す(3)式に第3図に
おける少数キャリアトラップDLTS信号20の値と多
数キャリアトラップ信号21の値を代入して信号制御・
処理菌1i1t7にて演算した結果を記録器16で描か
せた結果を示したもので、22は少数キャリア界面準位
密度対温度特性を示し、23は多数キャリア界面準位対
温度特性を示したものである。この例によれば、多数キ
ャリア界面準位密度の値が、少数キャリア界面単位の場
合より常温附近では約1桁少ないことがわかる。
以上により界面準位密度の全禁止帯にわたるエネルギー
分7fを算出することが可能となる。第5図はこの界面
準位密度分布特性の1例を示したものである。こ\で、
Ev ’a価亀帯準位である。これによりエレクトロン
及びホールの界面準位密度分相を容易かつ正確に描かせ
ることができる。
なお、重み付は信号としては、2組の矩形波信号のみな
らず、2組のパルス信号、或は2組の指数関数信号等を
用いてもよいことは勿論である。
以上説明したように本発明によnば、MO8型ダイオー
ドの界面における少数キャリアトラップ準位を容易に且
つ正確に測定することができる。
従って、従来のパルス電圧を用いる方法と合わせること
により、全禁止帯内にわたる界j$位を測定することが
できる。%に本発明の方法は、噴出感度の点及び測定が
界面ボテン/fルの斐勅の彪響を受けない点でアドミタ
ンス去より優れているっ
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明:tc ff、る1]定方去を実権する
装置の一例を示すブロック図、@2図(5)〜■ri、
本発明の詳細な説明する各部の波形図、第5図はDLT
 S信号対温度特注図、第4図は少数キャリア界面準位
密度対温度特性図、第5図は界面準位密度のエネルギー
分布図である。 3・・・光パルス波発生部、4・・・半透反射板、5・
・温度掃引用クライオスメノト、6・・・MO3型夕′
1オード、7・・・信号制御・逃理装置、8・・光検出
器、13・・・高岡?皮答量計。 甫1図 第3図 第5 →萌間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 測定をすべきMO8型ダイオードにその禁止帯幅以上の
    エネルギーをもった光パルス波をバイアスパルス電圧と
    同時に印加して前記元パルス波によるエネルギーで少数
    キャリアのエネルギーレベルを上げて表面準位を反転さ
    せ、前記光パルス波の印加停止後の前記少数キャリアの
    熱的放出に基〈空乏層の変化を高周波容量の過度変化と
    して、前記MO8型ダイオードの温度を変化させながら
    2組の重み付は信号の差信号として取出すことを特徴と
    するMO3型ダイオードの界面における少数キャリアト
    ラップ単位測定方法。
JP8873982A 1982-05-27 1982-05-27 Mos型ダイオ−ドの界面における少数キヤリアトラツプ準位測定方法 Granted JPS58206135A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5922337A (ja) * 1982-07-28 1984-02-04 Fujitsu Ltd 界面電気伝導評価方法
JP2008014668A (ja) * 2006-07-03 2008-01-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 有機材料の評価装置及び評価方法
JP2015040816A (ja) * 2013-08-23 2015-03-02 株式会社Screenホールディングス 検査装置および検査方法

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