JPS61114543A - 半導体評価装置 - Google Patents
半導体評価装置Info
- Publication number
- JPS61114543A JPS61114543A JP23493084A JP23493084A JPS61114543A JP S61114543 A JPS61114543 A JP S61114543A JP 23493084 A JP23493084 A JP 23493084A JP 23493084 A JP23493084 A JP 23493084A JP S61114543 A JPS61114543 A JP S61114543A
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- JP
- Japan
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- specimen
- wafer
- semiconductor
- microwave
- waveguide
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体ウェハの電気特性評価装置に係り、特に
半導体内のキャリア捕獲準位の非破壊測定に好適な構成
に係る。
半導体内のキャリア捕獲準位の非破壊測定に好適な構成
に係る。
半導体のキャリア寿命を測定する方法として。
光又は電子線励起による自由キャリアの数が過渡減衰す
る現象を自由キャリア数の変化に伴なうマイクロ波吸収
率の変化で測定する方法がある。
る現象を自由キャリア数の変化に伴なうマイクロ波吸収
率の変化で測定する方法がある。
（参考文献１：宇佐美晶「非接触方式によるシリコンウ
ェハライフタイム測定技術」、電子材料（１９８１年２
年号）ｐ−６７＋参考文献２：特開昭５９−５５０１３
号公報）この測定をウェハ状半導体結晶を試料として行
なうマイクロ波吸収率はウェハからの反射マイクロ波を
検出する方式がウェハ形状に制限がなく実用的である。
ェハライフタイム測定技術」、電子材料（１９８１年２
年号）ｐ−６７＋参考文献２：特開昭５９−５５０１３
号公報）この測定をウェハ状半導体結晶を試料として行
なうマイクロ波吸収率はウェハからの反射マイクロ波を
検出する方式がウェハ形状に制限がなく実用的である。
この方式を用いた例としては参考文献２の「発明の実施
例」に述べられているが、この公知例を代表とする従来
の測定装置はキャリア寿命の室温における値のみを測定
する事を目的としており、本発明の目的であるキャリア
捕獲準位の精密測定については考慮されていない。従っ
て本発明の特徴である 一１試料ウェハの温度を制御する機構 ２、低温域での試料表面への水蒸気の付着を防ぐ機構 等を備えた例は無い。
例」に述べられているが、この公知例を代表とする従来
の測定装置はキャリア寿命の室温における値のみを測定
する事を目的としており、本発明の目的であるキャリア
捕獲準位の精密測定については考慮されていない。従っ
て本発明の特徴である 一１試料ウェハの温度を制御する機構 ２、低温域での試料表面への水蒸気の付着を防ぐ機構 等を備えた例は無い。
本発明の目的は、半導体ウェハ内のキャリア捕獲準位を
非破壊で測定する為の結晶評価装置を提供することにあ
る。
非破壊で測定する為の結晶評価装置を提供することにあ
る。
本発明の特徴は、光ビーム又は電子ビームとマイクロ波
とをウェハ状半導体結晶表面の同一領域（光又は電子ビ
ームの照射領域がマイクロ波照射領域内に完全に含まれ
ていてもよい。また逆にマイクロ波照射領域が光または
電子ビーム照射領域に完全に含まれていてもよい、）に
照射する機能を持つ装置に、（１）試料ウェハ温度を液
体窒素温度から室温以上の温度領域で温度を一定に保つ
機構と、（２）試料ウェハを真空状態に保ち、ウェハ表
面への水蒸気の付着を防ぐ機能とを付加した点にある。
とをウェハ状半導体結晶表面の同一領域（光又は電子ビ
ームの照射領域がマイクロ波照射領域内に完全に含まれ
ていてもよい。また逆にマイクロ波照射領域が光または
電子ビーム照射領域に完全に含まれていてもよい、）に
照射する機能を持つ装置に、（１）試料ウェハ温度を液
体窒素温度から室温以上の温度領域で温度を一定に保つ
機構と、（２）試料ウェハを真空状態に保ち、ウェハ表
面への水蒸気の付着を防ぐ機能とを付加した点にある。
先ず（２）の機能によって低温域での反射マイクロ波強
度の測定が高精度で行なう事が可能になった。また（１
）の機能は従来考慮されていなかった新しい機能で、こ
の機能によりキャリア捕獲準位の高精度測定が可能とな
った。
度の測定が高精度で行なう事が可能になった。また（１
）の機能は従来考慮されていなかった新しい機能で、こ
の機能によりキャリア捕獲準位の高精度測定が可能とな
った。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
まず、第１図に示すように、液体窒素９を溜め試料を冷
却する能力を持つ試料台８が、マイクロ波導波管４と先
端の窓材５を設けた蓋１と、本体３゜Ｏリング２．真空
ポンプ１３からなる真空容器内に設置されており、試料
ウェハを真空状態に保つ。
却する能力を持つ試料台８が、マイクロ波導波管４と先
端の窓材５を設けた蓋１と、本体３゜Ｏリング２．真空
ポンプ１３からなる真空容器内に設置されており、試料
ウェハを真空状態に保つ。
このため、導波管４と蓋、１及び導波管の先端と窓材５
との間はそれぞれ真空気密を保つよう設計されている。
との間はそれぞれ真空気密を保つよう設計されている。
また試料台８には液体窒素タンク６、液体窒素供給管１
１．気化した窒素の排気管１２及び冷却用フィン７から
成る冷却システムと、ヒータ９が設けられ、ヒータへの
電流値と液体窒素供給量を調節する事により試料１４の
温度を液体窒素温度から室温以上の温度範囲で一定に保
つ事ができる。
１．気化した窒素の排気管１２及び冷却用フィン７から
成る冷却システムと、ヒータ９が設けられ、ヒータへの
電流値と液体窒素供給量を調節する事により試料１４の
温度を液体窒素温度から室温以上の温度範囲で一定に保
つ事ができる。
試料１４が温度調節機構により所定の温度に安定した後
、光または電子ビーム１５を窓材を通して照射し試料ウ
ェハ内に自由キャリアを発、生させる。またビーム１５
の照射領域を含む形でマイクロ波を導波管４を経て照射
し、そのウェハからの反射波は再び４を経て検出器で電
気信号に変換される。
、光または電子ビーム１５を窓材を通して照射し試料ウ
ェハ内に自由キャリアを発、生させる。またビーム１５
の照射領域を含む形でマイクロ波を導波管４を経て照射
し、そのウェハからの反射波は再び４を経て検出器で電
気信号に変換される。
第２図はキャリア寿命測定のための全測定系を表わして
いる。２３は第１図を用いて説明した真空容器を模式的
に表わしており、同様に２４は第１図で示した試料台部
分を模式的に表わしている。
いる。２３は第１図を用いて説明した真空容器を模式的
に表わしており、同様に２４は第１図で示した試料台部
分を模式的に表わしている。
以下第２図を用いて測定系の構成を説明する。先ずマイ
クロ波発生器１６で発生したマイクロ波１９はサーキュ
レータ１７を経て２０の経路でウェハ状試料２５に定常
的に照射される７また試料上のマイクロ波照射領域の中
にパルス化された電子又は光ビームが照射され、ウェハ
試料内に自由キャリアを周期的に励起する。この結果、
ウェハ試料表面からの反射マイクロ波２０．２１はサー
キュレータ１７を経てマイクロ波検出器１８で電気信号
に変換されるが、この信号はキャリア励起に用いたビー
ムの変調周期で変調を受ける。従って信号増幅器２７か
らの信号をビーム発生器２８からの同期信号で同期させ
、オシロスコープ３゜がｍ察すると、ビーム遮断直後の
波形は指数関数的な減衰波形となり、その時定数からキ
ャリア寿命τが求まる。オシロスコープ３０の信号と、
温度検出器２６．２９からの信号はコンピュータ３１に
伝導されキャリア寿命τの温度依存性が求められる。
クロ波発生器１６で発生したマイクロ波１９はサーキュ
レータ１７を経て２０の経路でウェハ状試料２５に定常
的に照射される７また試料上のマイクロ波照射領域の中
にパルス化された電子又は光ビームが照射され、ウェハ
試料内に自由キャリアを周期的に励起する。この結果、
ウェハ試料表面からの反射マイクロ波２０．２１はサー
キュレータ１７を経てマイクロ波検出器１８で電気信号
に変換されるが、この信号はキャリア励起に用いたビー
ムの変調周期で変調を受ける。従って信号増幅器２７か
らの信号をビーム発生器２８からの同期信号で同期させ
、オシロスコープ３゜がｍ察すると、ビーム遮断直後の
波形は指数関数的な減衰波形となり、その時定数からキ
ャリア寿命τが求まる。オシロスコープ３０の信号と、
温度検出器２６．２９からの信号はコンピュータ３１に
伝導されキャリア寿命τの温度依存性が求められる。
本実施例によれば、第１図のマイクロ波導波管４とウェ
ハ状試料１４の相対位置をｌｌｆｆ１１程度にまで近づ
ける事が可能である。従ってマイクロ波がウェハ試料表
面が拡がってしまう事なく照射されるので反射マイクロ
波の強度も大きくなり信号の検出感度を大きくする効果
がある。また真空容器と導波管を一体化させた事により
、ウェハ状試料と導波管端面との相対位置を常に一定に
保つ事ができるので、再現性の高い測定が可能である６
また信号をマイクロ波で検出する方式であるため。
ハ状試料１４の相対位置をｌｌｆｆ１１程度にまで近づ
ける事が可能である。従ってマイクロ波がウェハ試料表
面が拡がってしまう事なく照射されるので反射マイクロ
波の強度も大きくなり信号の検出感度を大きくする効果
がある。また真空容器と導波管を一体化させた事により
、ウェハ状試料と導波管端面との相対位置を常に一定に
保つ事ができるので、再現性の高い測定が可能である６
また信号をマイクロ波で検出する方式であるため。
従来電極を試料上に作製し電気信号を検出する方式では
困難であった高抵抗体（例えば１０” Ω・■程度の比
抵抗を持つ半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ ）内のキャリア寿
命、キャリア捕獲準位の測定が容易に行なえるという効
果がある。
困難であった高抵抗体（例えば１０” Ω・■程度の比
抵抗を持つ半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ ）内のキャリア寿
命、キャリア捕獲準位の測定が容易に行なえるという効
果がある。
本発明によれば従来困難であったウェハ状結晶のキャリ
ア捕獲準位の高精度非破壊測定が可能となるという効果
がある。
ア捕獲準位の高精度非破壊測定が可能となるという効果
がある。
第１図は試料台部分の断面図であり、第２図はキャリア
寿命測定系の構成を示す装置構成図である。 １・・・真空容器の蓋、２・・・○リング、３・・・真
空容器本体、４・・・マイクロ波導波管、５・・・真空
封止用窓材、６・・・液体窒素タンク、７・・・冷却用
フィン、８・・・試料台、９・・・ヒータ、１０・・・
液体窒素、１１・・・液体窒素供給用バイブ、１２・・
・窒素ガス排気管。 １３・・・真空ポンプ、１４・・・試料ウェハ、１５・
・・電子ビーム又は光ビーム、１６・・・マイクロ波発
生器、１７・・・サーキュレータ、１８・・・マイクロ
波検出器、１９・・・入射マイクロ波、２０・・・入射
及び反射マイクロ波、２１・・・反射マイクロ波、２２
・・・電子ビーム又は光ビーム、２３・・・真空容器、
２４・・・試料台。 ２５・・・試料ウェハ、２６・・・温度検出器、２７・
・・信号増幅器、２８・・・ビーム発生器、２９・・・
温度測定器、３０・・・オシロスコープ、３１・・・系
制御及び信号処理用コンピュータ。 第 ｌＩ！Ｉ 第 ２ 図
寿命測定系の構成を示す装置構成図である。 １・・・真空容器の蓋、２・・・○リング、３・・・真
空容器本体、４・・・マイクロ波導波管、５・・・真空
封止用窓材、６・・・液体窒素タンク、７・・・冷却用
フィン、８・・・試料台、９・・・ヒータ、１０・・・
液体窒素、１１・・・液体窒素供給用バイブ、１２・・
・窒素ガス排気管。 １３・・・真空ポンプ、１４・・・試料ウェハ、１５・
・・電子ビーム又は光ビーム、１６・・・マイクロ波発
生器、１７・・・サーキュレータ、１８・・・マイクロ
波検出器、１９・・・入射マイクロ波、２０・・・入射
及び反射マイクロ波、２１・・・反射マイクロ波、２２
・・・電子ビーム又は光ビーム、２３・・・真空容器、
２４・・・試料台。 ２５・・・試料ウェハ、２６・・・温度検出器、２７・
・・信号増幅器、２８・・・ビーム発生器、２９・・・
温度測定器、３０・・・オシロスコープ、３１・・・系
制御及び信号処理用コンピュータ。 第 ｌＩ！Ｉ 第 ２ 図
Claims (1)
- 液体窒素温度からの室温以上の温度範囲で温度を一定に
保つ機能を持つウェハステージを真空容器内に設け、ス
テージ上の試料ウェハにマイクロ波を照射する導波管と
、試料ウェハ上のマイクロ波照射領域内に光ビームまた
は電子ビームを導く窓とを設けたことを特徴とする半導
体評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23493084A JPS61114543A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 半導体評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23493084A JPS61114543A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 半導体評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61114543A true JPS61114543A (ja) | 1986-06-02 |
| JPH0574937B2 JPH0574937B2 (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=16978501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23493084A Granted JPS61114543A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 半導体評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61114543A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174733A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Mitsubishi Metal Corp | ガリウム砒素半導体ウエハのｅｌ２分布測定方法 |
| JPH02248062A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-03 | Semitetsukusu:Kk | 半導体材料のライフタイム計測方法及びその装置 |
| JP2008051719A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Kobe Steel Ltd | 薄膜半導体の結晶性測定装置及びその方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53118373A (en) * | 1977-03-25 | 1978-10-16 | Mitsubishi Metal Corp | Method of measuring characteristic of semiconductor by microwave |
| JPS59114834A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体中に含まれる深い不純物準位或いは結晶欠陥準位の測定方法 |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP23493084A patent/JPS61114543A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53118373A (en) * | 1977-03-25 | 1978-10-16 | Mitsubishi Metal Corp | Method of measuring characteristic of semiconductor by microwave |
| JPS59114834A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体中に含まれる深い不純物準位或いは結晶欠陥準位の測定方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174733A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Mitsubishi Metal Corp | ガリウム砒素半導体ウエハのｅｌ２分布測定方法 |
| JPH02248062A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-03 | Semitetsukusu:Kk | 半導体材料のライフタイム計測方法及びその装置 |
| JP2008051719A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Kobe Steel Ltd | 薄膜半導体の結晶性測定装置及びその方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0574937B2 (ja) | 1993-10-19 |
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