JPS59149029A - 化合物半導体結晶基板の評価装置 - Google Patents
化合物半導体結晶基板の評価装置Info
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- JPS59149029A JPS59149029A JP2283283A JP2283283A JPS59149029A JP S59149029 A JPS59149029 A JP S59149029A JP 2283283 A JP2283283 A JP 2283283A JP 2283283 A JP2283283 A JP 2283283A JP S59149029 A JPS59149029 A JP S59149029A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は化合物半導体結晶基板の評価装置に関する。
近年高速電子回路、各稲光、電子素子に対する需要の急
速な増大に伴い、ガリウム砒素（ＧａＡａ）をはじめと
する■−■族化合物半導体結晶に対し、大口径、均質な
結晶基板の量的な要求ばかりでなく、エッチピット密度
、ドナー密度、易動度、準位密度、発光効率等の結晶特
性に関する高度な質的要求も高まり、更にこれらの諸性
質の空間的分布に対しても実用的な見地から大きな関心
が寄せられるようになった。
速な増大に伴い、ガリウム砒素（ＧａＡａ）をはじめと
する■−■族化合物半導体結晶に対し、大口径、均質な
結晶基板の量的な要求ばかりでなく、エッチピット密度
、ドナー密度、易動度、準位密度、発光効率等の結晶特
性に関する高度な質的要求も高まり、更にこれらの諸性
質の空間的分布に対しても実用的な見地から大きな関心
が寄せられるようになった。
現在性なわれている化合物半導体結晶基板の評価方法と
しては、エッチピット密度を顕微鏡、ｊ
−ｊ −“（ ，１ 、′１にて目視観、測する方法、結晶表面の電気伝導度
の空間変化を測定する方法、或いはルミネセンス、光電
流等の空間変化、基板間変化を測定する方法等が知られ
ている。しかし多くの場合、これらの方法が個別に採用
されていて評価方法として、必ずしも充分とは云えず結
局結晶表面上に多数の回路素子を実際に作成して判定す
ることが多かった。
しては、エッチピット密度を顕微鏡、ｊ
−ｊ −“（ ，１ 、′１にて目視観、測する方法、結晶表面の電気伝導度
の空間変化を測定する方法、或いはルミネセンス、光電
流等の空間変化、基板間変化を測定する方法等が知られ
ている。しかし多くの場合、これらの方法が個別に採用
されていて評価方法として、必ずしも充分とは云えず結
局結晶表面上に多数の回路素子を実際に作成して判定す
ることが多かった。
最近化合物半導体を利用したデバイスが高度化、多様化
するに及んで結晶基板のもつ諸性質とその一様性に対す
る要求が高まると共に、実際に電子あるいは光回路素子
を構成する以前に結晶基板の諸特性を非破壊的に評価す
る必要に迫られている。しかし、上述の結晶基板の特性
測定方法では上記の如き高度な評価を行うことができず
、結晶基板の結晶特性を正確且つ迅速に測定し、結晶基
板の適用目的への適否を短時間で判断、評価する方法の
出現が待たれている。
するに及んで結晶基板のもつ諸性質とその一様性に対す
る要求が高まると共に、実際に電子あるいは光回路素子
を構成する以前に結晶基板の諸特性を非破壊的に評価す
る必要に迫られている。しかし、上述の結晶基板の特性
測定方法では上記の如き高度な評価を行うことができず
、結晶基板の結晶特性を正確且つ迅速に測定し、結晶基
板の適用目的への適否を短時間で判断、評価する方法の
出現が待たれている。
この発明の目的はガリウム砒素をはじめとする化合物半
導体結晶基板の諸特性を迅速、正確特開昭５９−１４９
０２９（２） −を提供する。
導体結晶基板の諸特性を迅速、正確特開昭５９−１４９
０２９（２） −を提供する。
−この目的に対応して、この発明による化合物”量、体
結晶基ヵ□価装置は結、基板つ□１工っ以上の波長のレ
ーザ光を照射するレーザ光源と、−該結晶基板と該レー
ザ光の照射位置を相対的に変化させる移動手段と、該レ
ーザ光の照射により結晶基板より発生する出力信号を検
知する手段と、上記各検知手段より得られた出力信号を
数値的に処理、表示する手段とから成ることを特徴とす
る。
結晶基ヵ□価装置は結、基板つ□１工っ以上の波長のレ
ーザ光を照射するレーザ光源と、−該結晶基板と該レー
ザ光の照射位置を相対的に変化させる移動手段と、該レ
ーザ光の照射により結晶基板より発生する出力信号を検
知する手段と、上記各検知手段より得られた出力信号を
数値的に処理、表示する手段とから成ることを特徴とす
る。
次にこの発明の図示の実施例に基いて説明すると、第１
図において、固定波長のレーザ光を発振するレーザ／の
発振光と固定または可変のレーザ光を発振するレーザー
の発振光はハーフミラ−３によシ同−光路上に導かれ、
光学系ｔによシ化合物半導体結晶基板！上に集光、照射
する。レーザとしては、−例として、Ｈａ Ｎｇレーザ
（波長ｏ、ｓｓμｍ）とＹＡＧ Ｖ−ザ（波長１．ｏｇ
ｗ）を組合せて用いたり、或いは図面では二本のレＪ−
− 一ザを示しているが、一本のレーザで複数の発振波長を
発振するレーザ、例えば、２倍高周波ユニットを持つＹ
ＡＧレーザまたは有機色素レーザの如き波長可変レーザ
が用い得る。
図において、固定波長のレーザ光を発振するレーザ／の
発振光と固定または可変のレーザ光を発振するレーザー
の発振光はハーフミラ−３によシ同−光路上に導かれ、
光学系ｔによシ化合物半導体結晶基板！上に集光、照射
する。レーザとしては、−例として、Ｈａ Ｎｇレーザ
（波長ｏ、ｓｓμｍ）とＹＡＧ Ｖ−ザ（波長１．ｏｇ
ｗ）を組合せて用いたり、或いは図面では二本のレＪ−
− 一ザを示しているが、一本のレーザで複数の発振波長を
発振するレーザ、例えば、２倍高周波ユニットを持つＹ
ＡＧレーザまたは有機色素レーザの如き波長可変レーザ
が用い得る。
結晶基板ｊは適ｆｉ−／に試料台／Ｊによシ照射して来
るレーザ光に対して相対的に移動し得石ように支持され
ており（移動機構は図示せず）、結晶基板表面を順次走
査させ、その位置はデータ処理回路１０へ記憶される。
るレーザ光に対して相対的に移動し得石ように支持され
ており（移動機構は図示せず）、結晶基板表面を順次走
査させ、その位置はデータ処理回路１０へ記憶される。
勿論、結晶基板を固定するように保持し、照射するレー
ザ光を振るようにして、結晶基板表面を走査するように
しても良い。
ザ光を振るようにして、結晶基板表面を走査するように
しても良い。
上記のレーザ光の照射により結晶基板よ多発生する出力
信号を検知するための手段の一例として、結晶基板ｊの
上部に結晶基板表面よりの反射光、散乱光或はルミネセ
ンス光を集光するための光検出器４’？設け、検出した
光信号は光ファイバーによシ必要に応じて光フィルター
を通って光電子増倍管等の光電変換器ＰＫ導かれ、電気
信号に変換されてデータ処理回路１０へ送らＡ− れる。更に結晶基板よりの出力信号を検知する他の手段
として結晶基板の下面に所定の面積を有する光検出器ｒ
を設置し、結晶基板を透過したレーザ光を検知する。と
のようにして検知された光信号は電気信号に変換され、
データ処理回路１０へ送られる。上述の如く用いられる
光電するが、これらの信号を検知するため、電気プロー
ブ７を結晶基板へ接触するように設け、バイアス電圧を
印加し、電気プローブ７で得られた信号はデータ処理回
路ｌθへ送られる。データ処理回路１０では入力される
それぞれの信号を数値的に処理し、処理された信号は表
示装置／／へ送られ、例えば、強度の２次元的分布を等
廃線の形で表示することができる。
信号を検知するための手段の一例として、結晶基板ｊの
上部に結晶基板表面よりの反射光、散乱光或はルミネセ
ンス光を集光するための光検出器４’？設け、検出した
光信号は光ファイバーによシ必要に応じて光フィルター
を通って光電子増倍管等の光電変換器ＰＫ導かれ、電気
信号に変換されてデータ処理回路１０へ送らＡ− れる。更に結晶基板よりの出力信号を検知する他の手段
として結晶基板の下面に所定の面積を有する光検出器ｒ
を設置し、結晶基板を透過したレーザ光を検知する。と
のようにして検知された光信号は電気信号に変換され、
データ処理回路１０へ送られる。上述の如く用いられる
光電するが、これらの信号を検知するため、電気プロー
ブ７を結晶基板へ接触するように設け、バイアス電圧を
印加し、電気プローブ７で得られた信号はデータ処理回
路ｌθへ送られる。データ処理回路１０では入力される
それぞれの信号を数値的に処理し、処理された信号は表
示装置／／へ送られ、例えば、強度の２次元的分布を等
廃線の形で表示することができる。
レーザ光の照射によう結晶基板よ多発生する出力信号を
検知する手段として、反射光、散乱−７− 光、ルミネセンス光を検知する手段、透過光を検知する
手段、光電流、光起電力を検知する手段を挙げたが、こ
れらの検知手段は単独で用いても良いし、適宜組合せて
用いても良い。
検知する手段として、反射光、散乱−７− 光、ルミネセンス光を検知する手段、透過光を検知する
手段、光電流、光起電力を検知する手段を挙げたが、こ
れらの検知手段は単独で用いても良いし、適宜組合せて
用いても良い。
上述の如き構成の結晶基板の評価装置において、評価す
る結晶基板がＧＩＺＡ８の場合は可変レーザコの発振波
長はＧａｐｓの吸収端附近の波長に設定する。次いで両
方のレーザｌ１．２よシレーザ光を発振すると、両レー
ザ光は同一光路を通って結晶基板ｊを照射する。結晶基
板は照射して一板へ照射する方法としては同一場所にお
いて波長を変化させるか、或は測定波長毎に空間的に走
査を行うようにする。
る結晶基板がＧＩＺＡ８の場合は可変レーザコの発振波
長はＧａｐｓの吸収端附近の波長に設定する。次いで両
方のレーザｌ１．２よシレーザ光を発振すると、両レー
ザ光は同一光路を通って結晶基板ｊを照射する。結晶基
板は照射して一板へ照射する方法としては同一場所にお
いて波長を変化させるか、或は測定波長毎に空間的に走
査を行うようにする。
結晶基板表面或は表面附近に欠陥が存在する場合、複数
のレーザ光がその欠陥部分を照射すると、反射光は減少
し、散乱光は増大する。ルミネセンス光は発光強度が低
下するが、照射す石；レーザ光の波長が吸収端附近の波
長である場合°波長が僅かに変化すると、光の入射距離
が大巾に変化するためルミネセンスが励起される部分が
変化し、これによって深さ方向の情報も得られることと
なる。
のレーザ光がその欠陥部分を照射すると、反射光は減少
し、散乱光は増大する。ルミネセンス光は発光強度が低
下するが、照射す石；レーザ光の波長が吸収端附近の波
長である場合°波長が僅かに変化すると、光の入射距離
が大巾に変化するためルミネセンスが励起される部分が
変化し、これによって深さ方向の情報も得られることと
なる。
結晶基板内部に欠陥が存在する場合、内部に欠陥部分が
存在する結晶表面にレーザ光が照射すると、透過率は一
般に減少し、光電流値は高くかり、或は光起電力値も一
般に増大する傾向を示す。これらの光電流、光起電力値
の変化は電気プローブによって検知されることとなり、
これにより検知手段が光学的手段のみに依存している場
合と比較し、情報量が増大するだけでなく、実際に結晶
基板上に素子を構成した時の正確な評価を行ない得るこ
とになる。
存在する結晶表面にレーザ光が照射すると、透過率は一
般に減少し、光電流値は高くかり、或は光起電力値も一
般に増大する傾向を示す。これらの光電流、光起電力値
の変化は電気プローブによって検知されることとなり、
これにより検知手段が光学的手段のみに依存している場
合と比較し、情報量が増大するだけでなく、実際に結晶
基板上に素子を構成した時の正確な評価を行ない得るこ
とになる。
化合物半導体の光吸収は、周知のように、固１有吸収端
において大きく変化しているため複数の波長のレーザ光
を同時に結晶基板へ照射するととによ沙、各レーザ光の
到達する深さは異なシ、これによって得られる情報は光
強度と材料２− 特性の積分値と関係するため、照射するレーザ光の波長
を変化させることにより、上述のように、結晶基板表面
から基板全体に亘って欠陥に係る情報が得られるととＫ
なる。
において大きく変化しているため複数の波長のレーザ光
を同時に結晶基板へ照射するととによ沙、各レーザ光の
到達する深さは異なシ、これによって得られる情報は光
強度と材料２− 特性の積分値と関係するため、照射するレーザ光の波長
を変化させることにより、上述のように、結晶基板表面
から基板全体に亘って欠陥に係る情報が得られるととＫ
なる。
第２図は本発明による評価装置を用いて電界効果型トラ
ンジスタ用のＧａＡｓ結晶基板を評価する方法を示し、
半絶縁性のＧａＡｓ結晶基板、２／の表面にはイオン注
入法または酸化錫等のスパッタリングによって薄い電導
層ココを形成し、底面には一様に電極：１３を蒸着させ
る。
ンジスタ用のＧａＡｓ結晶基板を評価する方法を示し、
半絶縁性のＧａＡｓ結晶基板、２／の表面にはイオン注
入法または酸化錫等のスパッタリングによって薄い電導
層ココを形成し、底面には一様に電極：１３を蒸着させ
る。
結晶基板：１１の表面には２種類以上の波長を持つレー
ザ光２≠を光学系コ！で集光して照射する。
ザ光２≠を光学系コ！で集光して照射する。
また電導層：１コと電極コ３の間にはバイアス電圧を印
加して通過する電流を検出するような検出装置ムを接続
する。レーザ光源としてはＧａｐｓ吸収端附近に発振光
領域のレーザ光を発振する色素レーザとＹＡＧレーザを
用い得る。このよう外方法によって検出された光電流の
場所的変化は結晶内部に存在する格子欠陥の量によって
変化し、これによって欠陥の分布を知ることができる。
加して通過する電流を検出するような検出装置ムを接続
する。レーザ光源としてはＧａｐｓ吸収端附近に発振光
領域のレーザ光を発振する色素レーザとＹＡＧレーザを
用い得る。このよう外方法によって検出された光電流の
場所的変化は結晶内部に存在する格子欠陥の量によって
変化し、これによって欠陥の分布を知ることができる。
１０−
レーザ光の照射位置を結晶基板に対して相対的に移動さ
せて走査を行い、結晶基板、２７に存在している欠陥に
対しては短波長光の内部に一様による差異をも把握する
ことができる。
せて走査を行い、結晶基板、２７に存在している欠陥に
対しては短波長光の内部に一様による差異をも把握する
ことができる。
この発明の結晶基板の評価装置は上記の説明で・明らか
力ように、評価する結晶基板に対して複数の波長のレー
ザ光を照射して、反射光、散乱光、ルミネセンス光、透
過光を検出し、結晶基板間に流れる電流値を検出するの
であるから、結晶基板の特性、欠陥状態を正確且つ迅速
に非破壊的に測定することができ、結晶基板の目的への
適用の判断を容易に行うことができる。
力ように、評価する結晶基板に対して複数の波長のレー
ザ光を照射して、反射光、散乱光、ルミネセンス光、透
過光を検出し、結晶基板間に流れる電流値を検出するの
であるから、結晶基板の特性、欠陥状態を正確且つ迅速
に非破壊的に測定することができ、結晶基板の目的への
適用の判断を容易に行うことができる。
第１図は本発明による結晶基板評価装置の一実施例を示
す概略説明図、第２図は本発明の評価装置の他の実施例
を示す概略説明図。 −／／− 図中、ｌ、コはレーザ、夕は結晶基板、乙。 ｒは光検出器、７は電気プローブ、１０はデータ処理回
路、コｌは結晶基板、ココは電導層、コ３は電極、評は
レーザ光１．２乙は電流検出装置を示す。 特許出願人 工 業 技 術 院 長石板誠−
す概略説明図、第２図は本発明の評価装置の他の実施例
を示す概略説明図。 −／／− 図中、ｌ、コはレーザ、夕は結晶基板、乙。 ｒは光検出器、７は電気プローブ、１０はデータ処理回
路、コｌは結晶基板、ココは電導層、コ３は電極、評は
レーザ光１．２乙は電流検出装置を示す。 特許出願人 工 業 技 術 院 長石板誠−
Claims (4)
- （１）化合物半導体結晶基板面上に複数の波長のレーザ
光を照射するレーザ光源と、該結晶基板と該レーザ光の
照射位置を相対的に変化させる移動手段と、該レーザ光
の照射によ多結晶基板より発生する出力信号を検知する
手段と、該検知手段より得られた信号を数値的に処理表
示する手段とから成ることを特徴とする化合物半導体結
晶基板の評価装置。 - （２） 出力信号を検知すを手段はレーザ光の照射に
より結晶基板より発生する反射光、散乱光、ルミネセン
ス光を検出する手段であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の評価装置。 - （３） 出力信号を検知する手段はレーザ光の照射に
よ多結晶基板よりの透過光を検出する手段−コー であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の評
価装置。 - （４） 出力信号を検知する手段はレーザ光の照射に
より結晶基板に誘起した光電流を検出する手段であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2283283A JPS59149029A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 化合物半導体結晶基板の評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2283283A JPS59149029A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 化合物半導体結晶基板の評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59149029A true JPS59149029A (ja) | 1984-08-25 |
Family
ID=12093667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2283283A Pending JPS59149029A (ja) | 1983-02-16 | 1983-02-16 | 化合物半導体結晶基板の評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59149029A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01151243A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-14 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 欠陥分布測定法および装置 |
| JPH09246337A (ja) * | 1996-03-11 | 1997-09-19 | Toshiba Microelectron Corp | 結晶欠陥検出方法及び結晶欠陥検出装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193665A (ja) * | 1975-02-14 | 1976-08-17 | ||
| JPS5582447A (en) * | 1978-12-16 | 1980-06-21 | Toshiba Corp | Evaluating method for semiconductor |
| JPS56100438A (en) * | 1980-01-16 | 1981-08-12 | Fujitsu Ltd | Evaluating device for crystal |
| JPS57149739A (en) * | 1981-03-12 | 1982-09-16 | Jeol Ltd | Controller for annealing treatment |
-
1983
- 1983-02-16 JP JP2283283A patent/JPS59149029A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193665A (ja) * | 1975-02-14 | 1976-08-17 | ||
| JPS5582447A (en) * | 1978-12-16 | 1980-06-21 | Toshiba Corp | Evaluating method for semiconductor |
| JPS56100438A (en) * | 1980-01-16 | 1981-08-12 | Fujitsu Ltd | Evaluating device for crystal |
| JPS57149739A (en) * | 1981-03-12 | 1982-09-16 | Jeol Ltd | Controller for annealing treatment |
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|---|---|---|---|---|
| JPH01151243A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-14 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 欠陥分布測定法および装置 |
| JPH09246337A (ja) * | 1996-03-11 | 1997-09-19 | Toshiba Microelectron Corp | 結晶欠陥検出方法及び結晶欠陥検出装置 |
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