JPS6025444A - 結晶評価装置 - Google Patents
結晶評価装置Info
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- JPS6025444A JPS6025444A JP58134106A JP13410683A JPS6025444A JP S6025444 A JPS6025444 A JP S6025444A JP 58134106 A JP58134106 A JP 58134106A JP 13410683 A JP13410683 A JP 13410683A JP S6025444 A JPS6025444 A JP S6025444A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
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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】
本発明は結晶ウェハーの非破壊的な評価を可能ならしめ
る結晶評価装置に関する。
る結晶評価装置に関する。
近年情報通信手段の顕著な発展と通信システムの高速化
にともない、ＧａＡｓ結晶ウェハー上に多数の電界効果
型トランジスタ（ＦＥＴ）を構成したＩＣに関心が集ま
っている。力、＼る目的に使用されるＧａＡ３基板結晶
は現在では大部分Ｃｒその他の不純物をほとんど含有し
ない、いわゆるアンドープ半絶縁性結晶で、これらの結
晶はＢＮ製ルツボを用い液体刺止チョコラルスキー法（
ＬＥＣ法）によって製作されている。か＼る方法によっ
て得られた結晶の最大の問題点は、結晶が必ずしも均質
でなく同一インゴット内においても頭部と尾部において
、性質が微妙に変化していて、このため、ＦＥＴＩＣを
構成したとき、ピンチオフ電圧にバラツキを生じるなど
の不便がある点にあった。現在のところこの問題への対
策は、実際にＦＥＴＩＣを構成して最適製作条件を決定
するか、あるいはＫＯＩ（融液によるエツチングによっ
てエッチピットを露呈させ、転位数を明らかにしてＦＥ
ＴＩＣ製作の適否を判定するなどの方法が採用されてい
た。しかしこれらの方法は複雑なプロセースを必要とし
た破壊的な方法であるため、迅速に結果を得て、工程に
必要な条件をめるのに適当でない。このような事情から
一迅速かつ非破壊的にＧａＡｇ ＦＥＴ Ｉ Ｃ製作等
のため必要な知見を得るための方途が探索されていた。
にともない、ＧａＡｓ結晶ウェハー上に多数の電界効果
型トランジスタ（ＦＥＴ）を構成したＩＣに関心が集ま
っている。力、＼る目的に使用されるＧａＡ３基板結晶
は現在では大部分Ｃｒその他の不純物をほとんど含有し
ない、いわゆるアンドープ半絶縁性結晶で、これらの結
晶はＢＮ製ルツボを用い液体刺止チョコラルスキー法（
ＬＥＣ法）によって製作されている。か＼る方法によっ
て得られた結晶の最大の問題点は、結晶が必ずしも均質
でなく同一インゴット内においても頭部と尾部において
、性質が微妙に変化していて、このため、ＦＥＴＩＣを
構成したとき、ピンチオフ電圧にバラツキを生じるなど
の不便がある点にあった。現在のところこの問題への対
策は、実際にＦＥＴＩＣを構成して最適製作条件を決定
するか、あるいはＫＯＩ（融液によるエツチングによっ
てエッチピットを露呈させ、転位数を明らかにしてＦＥ
ＴＩＣ製作の適否を判定するなどの方法が採用されてい
た。しかしこれらの方法は複雑なプロセースを必要とし
た破壊的な方法であるため、迅速に結果を得て、工程に
必要な条件をめるのに適当でない。このような事情から
一迅速かつ非破壊的にＧａＡｇ ＦＥＴ Ｉ Ｃ製作等
のため必要な知見を得るための方途が探索されていた。
本発明は、結晶基板を非破壊的かつ迅速に評価し基板結
晶の転位密度、深い準位の濃度１元励起キャリア寿命等
を明らかにし基板結晶の均一性ならびに製作のための諸
条件を明らかにするための評価装置を与えることを目的
とする。
晶の転位密度、深い準位の濃度１元励起キャリア寿命等
を明らかにし基板結晶の均一性ならびに製作のための諸
条件を明らかにするための評価装置を与えることを目的
とする。
本発明は、半導体レーザあるいは発光ダイオードを励起
光分とし、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶を発振源とする固体レーザ
と、被験結晶基板をレーザ光束に対し２次元的に移動せ
しめ得る透明な載物台と、該結晶基板に該レーザ光束を
集光せしめ得る光学系と、該結晶基板よ勺透過したレー
ザ光束を検出しうる光検出器とを有する構成となってい
る。
光分とし、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶を発振源とする固体レーザ
と、被験結晶基板をレーザ光束に対し２次元的に移動せ
しめ得る透明な載物台と、該結晶基板に該レーザ光束を
集光せしめ得る光学系と、該結晶基板よ勺透過したレー
ザ光束を検出しうる光検出器とを有する構成となってい
る。
本発明の特徴ならびに利点をよシ一層間らかにするため
以下−笑施例について説明を行なう。
以下−笑施例について説明を行なう。
第１図に示す如く、０．８１μに発振波長を有する半導
体レーザ（１）からの発振光（２１ヲセルフオツクレン
ズ（３）によって１端が平面状に研磨されしかも０．８
１μ元に対し透過的に、１．０６μ光に対し反射的とな
る如き光学的二色性干渉膜によって被覆され、他端が球
面状に研磨されしかも０．８１μ光に対し反射的に、１
．０６μ光忙対し部分的に透過的になる如き光学的二色
性干渉膜によって被覆されたＮｄ：ＹＡＧ結晶（４）に
集光すると、励起条件が発振条件を満たすならば１．０
６μ発振元（５）が得られる。か＼る発振光は光学系（
６）によって被験ＧａＡｓ基板結晶（７）上に集光され
、一部が透過光（８）となって、光検知器（９）によシ
検知される。結晶基板はマイクロコンピュータシステム
（図示せず）によってレーザ光束に対し相対的に２次元
的移動が可能でガラス板Ｕｌｋ有する移動装置（図示せ
ず）にのせられていばシ る。かＸる方法によりて結晶基板１．０６μ元に対する
吸収の２次元的分布の測定が可能であるが、さらに光電
的方法によりて結晶の評価を行なうため、結晶の上面お
よび下面に電導性の酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を付
着せしめ、それぞれに引出し℃極（Ｉｌｌ 、 ａ’ａ
を設は測定装置（図示せず）に導ひき充電流分布の測定
を行なうことができる。
体レーザ（１）からの発振光（２１ヲセルフオツクレン
ズ（３）によって１端が平面状に研磨されしかも０．８
１μ元に対し透過的に、１．０６μ光に対し反射的とな
る如き光学的二色性干渉膜によって被覆され、他端が球
面状に研磨されしかも０．８１μ光に対し反射的に、１
．０６μ光忙対し部分的に透過的になる如き光学的二色
性干渉膜によって被覆されたＮｄ：ＹＡＧ結晶（４）に
集光すると、励起条件が発振条件を満たすならば１．０
６μ発振元（５）が得られる。か＼る発振光は光学系（
６）によって被験ＧａＡｓ基板結晶（７）上に集光され
、一部が透過光（８）となって、光検知器（９）によシ
検知される。結晶基板はマイクロコンピュータシステム
（図示せず）によってレーザ光束に対し相対的に２次元
的移動が可能でガラス板Ｕｌｋ有する移動装置（図示せ
ず）にのせられていばシ る。かＸる方法によりて結晶基板１．０６μ元に対する
吸収の２次元的分布の測定が可能であるが、さらに光電
的方法によりて結晶の評価を行なうため、結晶の上面お
よび下面に電導性の酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を付
着せしめ、それぞれに引出し℃極（Ｉｌｌ 、 ａ’ａ
を設は測定装置（図示せず）に導ひき充電流分布の測定
を行なうことができる。
本結晶評価装置の動作機構をよシ明瞭にするため、第２
図に吸収および発光強度の波長依存性の説明図全添付す
る。Ｎｂ：ＹＡＧの吸収スペクトルＣυは０．８１μに
極太値を有しているためその波長忙半導体レーザの発振
波長＋２２１が所在しているとき、もっとも有利な励起
が行なわれる。またアンドープＧａＡｇ結晶の吸収ｅ国
は吸収端外において一般に弱（ｌｃｒｎ−’あるいはそ
れ以下であシ、′深い準位′に起因する吸収は１．０乃
至１．１μの波長において広いピークを形成している。
図に吸収および発光強度の波長依存性の説明図全添付す
る。Ｎｂ：ＹＡＧの吸収スペクトルＣυは０．８１μに
極太値を有しているためその波長忙半導体レーザの発振
波長＋２２１が所在しているとき、もっとも有利な励起
が行なわれる。またアンドープＧａＡｇ結晶の吸収ｅ国
は吸収端外において一般に弱（ｌｃｒｎ−’あるいはそ
れ以下であシ、′深い準位′に起因する吸収は１．０乃
至１．１μの波長において広いピークを形成している。
この波長域に発振波長をもつ半導体レーザを得ることは
困難である。また容易に入手しうる１、１５μのＨｅ
−Ｎｅレーザによっては必ずしも吸収スペクトルとのマ
・ゾチングが良好でなく、またこの波長帯は半導体レー
ザによって発振うｔを得るには不利であることが明らか
にされている。従って固体レーザの１，０６μの発振光
（２場は吸収測定のためもつとも適合している。さらに
、通常のタングステンランプあるいはキセノンランプを
励起源として用いたＮｄ：ＹＡＧ固体レーザは一般に高
出力であるため大型であることが避けられず取扱い不便
で、ビーム径をしばることができないため、測定の分解
能を上げることが困難で、しかも励起源と冷却法の関係
から安定度がよくないなどの欠点を免れることが困難で
あるため、精密な測定に適合していない。このような理
由から従来関心の払われることの少なかった半導体レー
ザ励起Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザがこの目的に最も適合し
ているものである。
困難である。また容易に入手しうる１、１５μのＨｅ
−Ｎｅレーザによっては必ずしも吸収スペクトルとのマ
・ゾチングが良好でなく、またこの波長帯は半導体レー
ザによって発振うｔを得るには不利であることが明らか
にされている。従って固体レーザの１，０６μの発振光
（２場は吸収測定のためもつとも適合している。さらに
、通常のタングステンランプあるいはキセノンランプを
励起源として用いたＮｄ：ＹＡＧ固体レーザは一般に高
出力であるため大型であることが避けられず取扱い不便
で、ビーム径をしばることができないため、測定の分解
能を上げることが困難で、しかも励起源と冷却法の関係
から安定度がよくないなどの欠点を免れることが困難で
あるため、精密な測定に適合していない。このような理
由から従来関心の払われることの少なかった半導体レー
ザ励起Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザがこの目的に最も適合し
ているものである。
本結晶評価装置によって実際にＧａＡｓ結晶の測定を行
った結果ｆ第３図０）←）に示す。、第３図０）は１．
０６μの波長に対し光吸収の測定結果で、第３図（ロ）
は元Ｖｅｂ ｊｌ＋：の迎１定結果である。一方転位密
度分亜は光吸収と密接な関係にあることが明らかにされ
ているので、エツチングなどの破壊的手段によることな
く結晶の一様性を判定することができる。
った結果ｆ第３図０）←）に示す。、第３図０）は１．
０６μの波長に対し光吸収の測定結果で、第３図（ロ）
は元Ｖｅｂ ｊｌ＋：の迎１定結果である。一方転位密
度分亜は光吸収と密接な関係にあることが明らかにされ
ているので、エツチングなどの破壊的手段によることな
く結晶の一様性を判定することができる。
二つの測定手段全比較すると、光吸収の方が１探い準位
５に関してより正確な情報を与えることが知られている
が測定のため４朋以上の厚い結晶を必要とする これに
対し充電流による方法は通常ＦＥＴＩＣ作成に使用され
る３５０μ程度の結晶で充分測定を行なうことが可能で
あ）、しかも光励起キャリアの寿命に関する知見を与え
るところからＦＩＴ特性と直接関連した情報全方えるこ
とができる。両者をあわせ用いることによって一層有効
な知見を得ることができる。
５に関してより正確な情報を与えることが知られている
が測定のため４朋以上の厚い結晶を必要とする これに
対し充電流による方法は通常ＦＥＴＩＣ作成に使用され
る３５０μ程度の結晶で充分測定を行なうことが可能で
あ）、しかも光励起キャリアの寿命に関する知見を与え
るところからＦＩＴ特性と直接関連した情報全方えるこ
とができる。両者をあわせ用いることによって一層有効
な知見を得ることができる。
本実施例においては、半導体レーザを励起源として使用
する場合について説明を行ったが、代シに同じ波長に発
光金もつ発光ダイオードを使用しても、充分強い励起で
あれば同様の効果が得られる。
する場合について説明を行ったが、代シに同じ波長に発
光金もつ発光ダイオードを使用しても、充分強い励起で
あれば同様の効果が得られる。
第１図は本発明にか＼わる結晶評価装置の実施例の構成
模式図 １・・・半導体レーザ ２・・・発振光３・・セルフォ
ックレンズ ４・・Ｎｄ：ＹＡＧ結晶５ 発振光 ６・
・・元学糸 ７・・・ＧａＡｓ結晶 ８・・・透過光９・・・光検知
器 １０・・・ガラス板１１・・・表面電極 １２・・
・裏面電極第２図は吸収８発光スペクトルの波長依存性
説明図 ２１・・Ｎｄ：ＹＡＧ結晶の吸収 ２２・・半導体レーザの発振光 ２３・・・ＧａＡｓ結晶の吸収 ２４・・・固体レーザの発振光 第３図０）←）は実施例における測定結果を示す図で、
０）は光吸収の空間分布図、←）は光峨流の空間分布図
である。 オ １ 図 ソ オ ２ 図 波長ミクロン ；＋ ３ 図
模式図 １・・・半導体レーザ ２・・・発振光３・・セルフォ
ックレンズ ４・・Ｎｄ：ＹＡＧ結晶５ 発振光 ６・
・・元学糸 ７・・・ＧａＡｓ結晶 ８・・・透過光９・・・光検知
器 １０・・・ガラス板１１・・・表面電極 １２・・
・裏面電極第２図は吸収８発光スペクトルの波長依存性
説明図 ２１・・Ｎｄ：ＹＡＧ結晶の吸収 ２２・・半導体レーザの発振光 ２３・・・ＧａＡｓ結晶の吸収 ２４・・・固体レーザの発振光 第３図０）←）は実施例における測定結果を示す図で、
０）は光吸収の空間分布図、←）は光峨流の空間分布図
である。 オ １ 図 ソ オ ２ 図 波長ミクロン ；＋ ３ 図
Claims (1)
- 励起光源として半導体発光素子を備えているＮｄ含有イ
ツトリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）ｆ
ａ晶からなる固体レーザと、被験結晶基板をレーザ光束
に対し２次元的に移動せしめ得る透明な載物台と、該被
験結晶基板上に該レーザ光束を集光せしめ得る光学系と
、該結晶より透過２るレーザ光束を検知しうる光検知器
とを具備することを特徴とした結晶評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58134106A JPS6025444A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 結晶評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58134106A JPS6025444A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 結晶評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025444A true JPS6025444A (ja) | 1985-02-08 |
Family
ID=15120587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58134106A Pending JPS6025444A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 結晶評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025444A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6437843A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Kyushu Electron Metal | Method and device for measuring lifetime of semiconductor |
| US5369661A (en) * | 1991-02-07 | 1994-11-29 | Nippon Steel Corporation | Semiconductor laser-pumped solid state laser system and optical coupling system coupling semiconductor laser with optical fiber |
-
1983
- 1983-07-22 JP JP58134106A patent/JPS6025444A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6437843A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Kyushu Electron Metal | Method and device for measuring lifetime of semiconductor |
| JPH0573344B2 (ja) * | 1987-08-03 | 1993-10-14 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | |
| US5369661A (en) * | 1991-02-07 | 1994-11-29 | Nippon Steel Corporation | Semiconductor laser-pumped solid state laser system and optical coupling system coupling semiconductor laser with optical fiber |
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