JPS5918650A - 半導体単結晶の評価装置 - Google Patents

半導体単結晶の評価装置

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JPS5918650A
JPS5918650A JP57127866A JP12786682A JPS5918650A JP S5918650 A JPS5918650 A JP S5918650A JP 57127866 A JP57127866 A JP 57127866A JP 12786682 A JP12786682 A JP 12786682A JP S5918650 A JPS5918650 A JP S5918650A
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single crystal
absorption
semiconductor single
filter
light
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Katsuyoshi Fukuda
福田 勝義
Yoshihiro Kokubu
国分 義弘
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、GaP + GaAsその他これらと類似の
バンド構造をもつ半導体単結晶の電気的特性を光学的手
法を用いて非破壊的に評価する装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体単結晶のキャリア濃度や移動度等の電気的特性を
評価するのに、従来はホール係数を測定する方法が一般
に用いられている。しかしこの方法では、評価すべき半
導体部結晶に対してオーミック電極を設けることが不n
」欠であり、その測定評価が非常に煩雑になる。また、
半導体単結晶に対して圧着、蒸着的によりオーミック電
極を設けると、その半導体単結晶に少なからず損傷を与
えることになり好ましくない。
そこで本発明者等は、上記問題を解決するものとして、
光学的手法を用い半導体単結晶の電気的特性を非接触、
非破壊で、かつ迅速に測定できる半導体単結晶の評価装
置を先に提案した。
この装置は、バンド内遷移による光吸収及び自由キャリ
ア光吸収を分離して測定することができるバンド構造を
持つ半導体単結晶の評価装置であって、上記半導体単結
晶に赤外光を照射する赤外線光源と、この光源から前記
2つの光吸収を測定するための各波長成分を抽出すべく
選択的に光路に挿脱される2個のフィルタと、これらの
フィルタを通った光を前記半導体単結晶に照射したとき
のその透過光を検出する光検出器と、この光検出器の出
力から前記2つの光吸収に対応する吸収係数を求めこれ
を基に前記半導体単結晶のキャリア濃度及び移動度を算
出する演算器とを備えたものである。
以1、この装置の基本原理となる光学的手法を説明する
。GaP単結晶の赤外線吸収スペクトルを測定すると、
その分布からバンド内遷移による光吸収と自由キャリア
による光吸収の2つを分離することができる。第1図は
GaP単結晶の赤外線吸収?ベクトルの一例であり、波
長3.2〔μm〕近傍にバンド内遷移による光吸収Bの
ピークが認められ、これよシ長波長1Hすの直線的に透
過率が変化している部分が自由キャリアによる光吸収F
を示している。そこで本発明者らけ釉々のキャリア濃度
を有するGaP単結晶の赤外線吸収スペクトルを測定し
て、光吸収係数とキャリア濃度および移動度との関係を
定慟−的に求めたところ、次のような結果が得られた。
まず、波長32〔μm〕でのバンド内遷移による光吸収
Bの吸収係数αBはキャリア濃度nに比例し、 n=9.7X10  ・α、   Ccm  ]  −
・−(1)なる関係がある。一方、波長7.0〔μm〕
での自由キャリアによる光吸収Fの吸収係数α2けキャ
リア濃度nに比例し移動度μに反比例して1、a/n 
= 1.3 X 10− ’ ”aa、″0・95〔c
rn2/μ・8〕・・・・・・(2)なる関係がある。
従ってGaP単結晶に対して赤外光を照射し、その透過
光から上記した2つの光吸収係数α、。
α、を求めれば、上記第1式及び第2式に基づいてキャ
リア濃度nと移動度μとを求めることができる。つまり
、半導体単結晶にオーミック電極を設けることなく、キ
ャリア濃度n及び移動度μを非接触、非破壊で、かつ迅
速に測定できることになる。
しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。すなわち、前記吸収係数α、、α、は周囲温
度によって僅かではあるが異なる。このため、周囲温度
の変化によりキャリア濃度及び移動度の測定誤差が生じ
ると言う問題があった。捷だ、赤外透過率を測定するた
め、光フィルタで分光して赤外線を半導体単結晶に照射
する場合、赤外光源から輻射される赤外線がブランクの
輻射式に従うので、各波長での分光強度が異なる。この
ため、検出感度を一定とすると各波長でのS庫比が異な
シ、測定精度か低下する等の欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、半導体単結晶のキャリア濃度及び移動
度を非接触、非破壊で迅速に測定することができ、かつ
周囲温度の変化に拘りなく高精度に測定し得る半導体単
結晶の評価装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、GaP単結晶のバンド内遷移によるキ
ャリア濃度に対応する波長3.2〔μm〕の光吸収に用
いる分光フィルタの半値幅を、吸収ピークの温度変動幅
以上にとり、測定値の周囲温度に対する変動を少なくし
たことにある。
本発明者等の実験によれば、吸収ピークの温度変動幅は
通當の温度条件(0〜40℃)では0.016Cμm〕
程度であり、また上記フィルタの半値幅を05〔μm〕
程度まで広り”てもその見かけ上の吸収係数は殆んど変
化しないのが確められた。
本発明はこのような点に着目し、GaP単結晶。
GaAa単結晶或いはこれらと類似のバンド構造を有す
る半導体単結晶に赤外光を照射する赤外線光源と、との
光源からバンド内遷移による光吸収及び自由キャリア光
吸収の2つの光吸収を測定するための各波長成分を抽出
すべく選択的に光路に挿脱される2個のフィルタと、こ
れらのフィルタを通った光音前記半導体単結晶に照射し
たときのその透過光を検出する光検出器と、この光検出
器の出力から前記2つの光吸収に対応する吸収係数を求
めこれを基に前記半導体単結晶のキャリア濃度及び移動
度を初4出する演算器とを具備してなる半導体単結晶の
評価装置において、上記バンド内遷移による光吸収を測
定1°るための波長成分を抽出するフィルタの半値幅を
0.016〜0.5〔μm〕に設定するようにしたもの
である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、半導体単結晶のキャリア濃度及び移動
度を非接触、非破壊でかつ迅速に測定てきるのは勿論の
こと、次のような効果が得られる。すなわち、バンド内
遷移によるキャリア濃度に対応する波長の光吸収に用い
る分光フィルタの半値幅を吸収ビークの温度変動幅以上
に設定しているので、周囲温度の変動に起因する測定値
の変動を極めて小さくすることができる。したがって、
測定精度の向上をはかシ得る。
また、上記フィルタの半値幅設定と共に、他方のフィル
タの半価幅を試別に入射する各波長の赤外照射強度が略
等しくなるように設定すれば、SA比を向上させること
ができる。
〔発明の実施例〕
第2図は本発明の一実施例に係わるGaP単結晶評価装
置を示す概略構成図である。図中1は特殊ニクロム線ヒ
ータからなる光源であり、ブランクの輻射式に従った赤
外線を輻射する。この光源1からの赤外線は例えば]、
 O[Hz]の光チ冒ツバ2により断続される。そして
断続された赤外線を選択的にフィルタ3■または3!を
通す。これらのフィルタ3I +3*はGaP単結晶の
バンド内遷移による光吸収と自由キャリア光吸収を測定
するためにそれぞれ波長32〔μm〕と7.0〔μm〕
を透過するもので、ホルダ4により切換えられ選択的に
光路に挿脱されるようになっている。フィルタ3I ま
たは3!を通った単色光は、直径3〔關〕程度の孔をも
つスリット5を通ってGaP単結晶ウェハ(試料)6に
照射され、その透過光は焦電型赤外線検出器7により検
出される。検出器7の出力はプリアンプ8で例えば60
 [dB]増幅され、ロックインアンゾ9により位相検
波された後、マイクロコンビー−タ等からなる演算器1
0に入力される。1ノは位相検波用信号源であシ、これ
によシ光チョッパ2とロックインアンゾ9の同期関係が
維持される。そして演算器10では、GaP単結晶ウェ
ハ6がある場合とない呪4合の出力および予め入力され
たGaP 学結晶ウェハ6の厚みから、波長3.2〔μ
m〕、7.0(μm〕のそれぞれの点での吸収係数α8
.α、を計初、シ、前述の第1式及び第2式に基づいて
キャリア濃度nと移動度μを算出するこLになる。
ここで、前述した如く上記波長での吸収係数は周囲温度
によって僅かに異なる。例えば、3.2〔μm+’e中
心とするバンド内遷移による赤外吸収のピーク波長は第
3図に示す如く変化する◎そして1、これによる測定誤
差は周囲温度10〔℃〕の変化に対して5〔チ〕にも達
していた。
このため、眉「H温度の変動による赤外吸収ピークの波
長の変動以上に3.2〔μm〕フィルタ3gの半値幅を
選定することによシ周四温度の変動の影響を減少させて
いる。芒らに、この際各波長の分光強度は前記の理由に
より異なることから、試料6に屑射さfする各波長の赤
外強度が同じとなるよう7〔μm〕フィルタ3mの半値
幅を設足している。例えば、第3図から周囲温度を0〜
40〔℃〕とすると0.016 [am ]だけバンド
内遷移による吸収ピーク波長がずれるため光フィルタの
半値幅はそれより充分広くとる必撤がある。また、前記
第1図に示すようにバンド内遷移による吸収係数はピー
ク値を持つため光フィルタの半値幅を拡げると、見かけ
上の吸収係数は異なってしまい、赤外吸収係数と電子濃
度との関係は第1式からずれて、測定誤差が大きくなる
。そのため光フィルタの半値幅には土、下限が存在する
。3.2〔μm〕光フィルタ3Iの半値幅と見かけ上の
吸収係数α′8との関係を第4図に示す。この図から0
.5〔μmatでは略一定で、それ以上となると吸収係
数lゎが大きく変化することが分かる。このため、バン
ド内遷移による光吸収のフィルタ31の半値′#Aを0
.016〜05〔μm〕と設定すればよい。一方、検出
雑刊比を小さくするにはフィルタの半価幅を拡ける方が
良い。したがって3.2μmの光フィルタ31の半値幅
を0.5〔μm〕とし赤外光源の輻射温度を500〔℃
〕として自由キャリア吸収に対応する7〔μm〕の光フ
ィルタ3!の半値幅は照射強度が同じになる様に設定す
る。っま、り、3.2oμm〕と7〔μm〕とにおける
赤外分光輻射強度は、それぞれ9 X 10’ (W/
μ・m2〕と7.5 X 103[W/μ・m2〕であ
り、7〔μm〕における輻射強度の方が弱い。
このため、7〔μIn〕に対応する分光フィルタ3゜の
半値幅を20(%)広げ、0.6[μm〕に設定し輻射
強度を同じにした。
かくして本実施例装渦°によれば、GaP単結晶ウェハ
の電気的特性を光音な非破壊試験にょシ迅速に測定する
ことができる。勿論GaP単結晶ウェハの位i、を移動
させることによって、ウェハ内の電気的特性の分布を測
定することも容易である。また、測定値の周囲温度に対
する変動を従来の5〔係〕から1〔係〕に向上すること
ができた。さらに、試料への赤外照射強度を各波長で同
じにすることによシSハ比が向上し、測定精度を5〔係
〕から0.5〔係〕へ向上させることができた。
なお、実施例でtiGaP単結晶について説明したが、
この発明けGaAs e GaAsP * GaAtA
sその他同様のノ々ンド構造をもつ半導体単結晶、即ち
光吸収ヌベクトルを測定したときに、バンド内遷移によ
る光吸収と自由キャリア光吸収とを分離して測定するこ
とができるようなバンド構造をもつ半導体単結晶の評価
に適用することが可能である。また、実施例では照射強
度を各波長とも等しくし念が、これらは±20(俤〕以
内であれば同様な効果が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図はGaP単結晶の赤外線吸収スイクトルの一例を
示す図、第2図はこの発明の一実施例の評価装置を概略
的に示す図、第3図はバンド内遷移に基づく吸収のピー
ク波長の温度依存性を示す模式図、第4図Fi3.2[
μm〕フィルタの半値幅を変えた場合のGaP単結晶の
相対的な吸収係数を示す模式図である。 1・・・光源、2・・・光テヨッ”、Jl  a Jl
・・・フィルタ、4・・・ホルダ、5・・・スリット、
6・・・GaP単結晶ウェハ、7・・・焦電型赤外線検
出器、8・・・プリアンプ、9・・・ロックインアンプ
、1o・・・演算器、11・・・位相検波用信号源。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  GaP単結晶、GaA1単結晶或いはこれら
    と類似のバンド構造を有する半導体単結晶のキャリア濃
    度及び移動度を、バンド内遷移による光吸収及び自由キ
    ャリア光吸収の各吸収係数に基づいて測定する半導体単
    結晶の評価装置において、上記半導体単結晶に赤外光を
    照射する赤外線光源と、この光源から前記2つの光吸収
    を測定するための各波長成分を抽出すべく選択的に光路
    に挿脱される2個のフィルタと、これらのフィルタを通
    った光を前記半導体単結晶に照射したときのその透過光
    を検出する光検出器と、この光検出器の出力から前記2
    つの光吸収に対応する吸収係数を求めとれを基に前記半
    導体単結晶のキャリア濃度及び移動度を算出する演算器
    とを具備し、上記バンド内遷移による光吸収を測定する
    ための波長成分を抽出するフィルタの半値幅を0.01
    6〜0.5〔μm〕に設定してなることを偶像とする半
    導体単結晶の評価装置。
  2. (2)  前記自由キャリア光吸収を測定するための波
    長成分を抽出するフィルタの半値幅は、該フィルタを介
    して半導体単結晶に照射される光強度が前記バンド内遷
    移による光吸収を測定するための波長成分を抽出するフ
    ィルタを介して照射される光強度の±20[%]以内と
    なるよう設定さねたものである特許請求の範囲第1項記
    載の半導体単結晶の評価装置。
JP57127866A 1982-07-22 1982-07-22 半導体単結晶の評価装置 Granted JPS5918650A (ja)

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JPS5918650A true JPS5918650A (ja) 1984-01-31
JPH0544186B2 JPH0544186B2 (ja) 1993-07-05

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05322752A (ja) * 1992-05-19 1993-12-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の格子間酸素濃度の測定方法及び測定装置
CN107589361A (zh) * 2017-09-06 2018-01-16 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS571239A (en) * 1980-06-02 1982-01-06 Toshiba Corp Evaluating device for single crystal of semiconductor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS571239A (en) * 1980-06-02 1982-01-06 Toshiba Corp Evaluating device for single crystal of semiconductor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05322752A (ja) * 1992-05-19 1993-12-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の格子間酸素濃度の測定方法及び測定装置
CN107589361A (zh) * 2017-09-06 2018-01-16 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法

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JPH0544186B2 (ja) 1993-07-05

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