JPS6243551A - 半導体の少数キヤリア寿命測定装置 - Google Patents
半導体の少数キヤリア寿命測定装置Info
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- JPS6243551A JPS6243551A JP18173585A JP18173585A JPS6243551A JP S6243551 A JPS6243551 A JP S6243551A JP 18173585 A JP18173585 A JP 18173585A JP 18173585 A JP18173585 A JP 18173585A JP S6243551 A JPS6243551 A JP S6243551A
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- Japan
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- semiconductor
- light
- carriers
- minority
- minority carrier
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- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (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〕
本発明は半導体の物性ｄ１！１定装置に係り、特に半Ｗ
ｉ体の欠陥や汚染の非破壊、非接）！Ｉ！測定に好適な
半導体の少数キャリア寿命測定装置に関する。
ｉ体の欠陥や汚染の非破壊、非接）！Ｉ！測定に好適な
半導体の少数キャリア寿命測定装置に関する。
従来の半導体の少数キャリアの非接触測定装置としては
、例えば特公昭５３−１４９１３号公報特公昭５６−７
２９５号公報、特公昭５７−１０５７１号公報などに示
されるよつにマイクロ波を利用した装置が殆んどであっ
て、これらは微小部位の測定（こは向かなかった。また
特曲昭５９−１８１５４９号公報に記載のようにマイク
ロ波とフイイアメ光を使用した装置もあるが、これにも
バイアス光照射のため：Ｃ微小部位測定に関する配慮は
なされていないなどの問題点があった。
、例えば特公昭５３−１４９１３号公報特公昭５６−７
２９５号公報、特公昭５７−１０５７１号公報などに示
されるよつにマイクロ波を利用した装置が殆んどであっ
て、これらは微小部位の測定（こは向かなかった。また
特曲昭５９−１８１５４９号公報に記載のようにマイク
ロ波とフイイアメ光を使用した装置もあるが、これにも
バイアス光照射のため：Ｃ微小部位測定に関する配慮は
なされていないなどの問題点があった。
本発明の目的に少数ギヤリアの注入位置を１昭しつつ非
接触、非破壊で半導体微小部位の少数４−ヤリアり寿命
測足を行なんる半導体の少数ギヤＩＪ ７寿命測定装置
を提供下るにある。
接触、非破壊で半導体微小部位の少数４−ヤリアり寿命
測足を行なんる半導体の少数ギヤＩＪ ７寿命測定装置
を提供下るにある。
本発明は、励起光に、二り半導体中に生成したキ・・リ
アが起電力を生じ、その近傍の電極に電場＋：＆シて電
位変動を起１１−ことに穴目し、琳−の゛眠極似上に半
導体試料をのせて、試料上部かち好菫しくは顕微鏡等の
集光糸を弁して絞った変ａｉ、！尚波敏の％変度調光を
照射し、該励起光照射ｋｃ基く％Ｌ電極電位変動ｌ好ま
しくはロックイン増幅器等の位相検波手段により位相検
波することにより、その周ｖｉ、数依存性から微小領域
の少数キャリア寿命を測定するようにした半導体の少数
十ヤ；Ｉア府勧測定装置であろう〔発明の実施例〕 以下に不発明の一実施例を第１図ないし把３図：ｒＣよ
り説明する。
アが起電力を生じ、その近傍の電極に電場＋：＆シて電
位変動を起１１−ことに穴目し、琳−の゛眠極似上に半
導体試料をのせて、試料上部かち好菫しくは顕微鏡等の
集光糸を弁して絞った変ａｉ、！尚波敏の％変度調光を
照射し、該励起光照射ｋｃ基く％Ｌ電極電位変動ｌ好ま
しくはロックイン増幅器等の位相検波手段により位相検
波することにより、その周ｖｉ、数依存性から微小領域
の少数キャリア寿命を測定するようにした半導体の少数
十ヤ；Ｉア府勧測定装置であろう〔発明の実施例〕 以下に不発明の一実施例を第１図ないし把３図：ｒＣよ
り説明する。
第１図は本発明による半導体の少数キャリア寿命測定装
置の一実施例を示す構成図であるう第１図に旧いで、１
は半導体試料、２は午碍体中にキャリアを注入するため
の励起光源を７ｉ丁レーサ、３は矩形波才たは正弦波な
との変調周波数の変調信号Ｃを発生するｔ号蛇生器、４
は信号妃生器３からの変自佼ηＣにより駆動されレーザ
２からの励起光Ａを変調絢波ば゛（゛強臥変調する強度
変調手段をなで一音響光学変調滞、５は集光系をな−４
−ミラー、ｂは同じく集光レンズ。
置の一実施例を示す構成図であるう第１図に旧いで、１
は半導体試料、２は午碍体中にキャリアを注入するため
の励起光源を７ｉ丁レーサ、３は矩形波才たは正弦波な
との変調周波数の変調信号Ｃを発生するｔ号蛇生器、４
は信号妃生器３からの変自佼ηＣにより駆動されレーザ
２からの励起光Ａを変調絢波ば゛（゛強臥変調する強度
変調手段をなで一音響光学変調滞、５は集光系をな−４
−ミラー、ｂは同じく集光レンズ。
７は絶縁層、８ ＋ｌｔ動縁層７を弁して半導体試料ｌ
をのせ少数キャリアの生成ン（より半導体中に生成する
起′ｄ１力を検出７ｒるたｙ）の一枚の金属板電極、９
はトヤージアンプなと０ノ前ｆ！ｔ、増幅器、１０は電
極８の１に位の変動のっ“ら／Ｉ）シ又モ礪・リアの成
分のみを取り出して位相検ｌ々するグ：めの位相検波手
段〉ｊ； −Ｑ−ＣＩ 、、りｆンｒ４幅器である。
をのせ少数キャリアの生成ン（より半導体中に生成する
起′ｄ１力を検出７ｒるたｙ）の一枚の金属板電極、９
はトヤージアンプなと０ノ前ｆ！ｔ、増幅器、１０は電
極８の１に位の変動のっ“ら／Ｉ）シ又モ礪・リアの成
分のみを取り出して位相検ｌ々するグ：めの位相検波手
段〉ｊ； −Ｑ−ＣＩ 、、りｆンｒ４幅器である。
この構成で、半導体試料１にキャリアを注入するための
励起光源をな丁レーザ２を発した励起光Ａは信号発生器
３からの矩形波または正弦波などの変調周波数の変調信
号Ｃにより駆動される音響光学変調器４により上記変調
信号Ｃと同一周波数の矩形波または正弦波などに強度変
調され、これより強度変調光Ｂとしてミラー５およびレ
ンズ６などの集光系を弁して半導体試料１の測定位置に
照射される。この集光系に顕微鏡を用いれば、その照射
光は直径１μｍ程度の微小部位を励起することができる
。半導体試料１はこの励起光照射により半導体中に生成
したキャリアが半導体表面に熱酸化膜を有するＰ型Ｓ＝
ウェハなどのその構造に応じた向きの電荷２重層をつく
り、これが表面光電圧として内部に起電力を生じさせる
。この起電力はその周辺の電場を変動させるため、半導
体試料１を絶縁層７を弁してのせた琳−の金属板電極８
により上記起電力による周辺の電場の変動を電極電位の
変動として検出できる。かくして電極８の電位変動はｔ
ｍｔ位をチャージアンプなどの前置増幅器９を弁してロ
ックイン増幅器１０へ導くことにより、信号発生器３か
ら発生される上記変調信号Ｃと同一の周波数成分のみを
ロックイン増幅器１０で位相検波して測定される。
励起光源をな丁レーザ２を発した励起光Ａは信号発生器
３からの矩形波または正弦波などの変調周波数の変調信
号Ｃにより駆動される音響光学変調器４により上記変調
信号Ｃと同一周波数の矩形波または正弦波などに強度変
調され、これより強度変調光Ｂとしてミラー５およびレ
ンズ６などの集光系を弁して半導体試料１の測定位置に
照射される。この集光系に顕微鏡を用いれば、その照射
光は直径１μｍ程度の微小部位を励起することができる
。半導体試料１はこの励起光照射により半導体中に生成
したキャリアが半導体表面に熱酸化膜を有するＰ型Ｓ＝
ウェハなどのその構造に応じた向きの電荷２重層をつく
り、これが表面光電圧として内部に起電力を生じさせる
。この起電力はその周辺の電場を変動させるため、半導
体試料１を絶縁層７を弁してのせた琳−の金属板電極８
により上記起電力による周辺の電場の変動を電極電位の
変動として検出できる。かくして電極８の電位変動はｔ
ｍｔ位をチャージアンプなどの前置増幅器９を弁してロ
ックイン増幅器１０へ導くことにより、信号発生器３か
ら発生される上記変調信号Ｃと同一の周波数成分のみを
ロックイン増幅器１０で位相検波して測定される。
つぎに第２図および第３図は第１図の半導体中の少数キ
ャリアによる起電力信号から半導体の少数キャリア寿命
を求める方法の説明図で、第２図Ｉユ上記電極８の電位
変動と変調周波数の関係を示す波彬図、第３図は同じく
特性図である。ここで電極８の電位変動は光照射により
発生する起電力、すなわち少数キャリアの数に依存する
。この少数キャリアの数ｎは、少数キャリアが照射光の
強ＩＩおよび半導体の光吸収係数αに比例した速度で生
成されるとともに、生成したキャリアが一定の寿命τで
消滅するため次の（す式のような差し引きの速度式で表
わされる。
ャリアによる起電力信号から半導体の少数キャリア寿命
を求める方法の説明図で、第２図Ｉユ上記電極８の電位
変動と変調周波数の関係を示す波彬図、第３図は同じく
特性図である。ここで電極８の電位変動は光照射により
発生する起電力、すなわち少数キャリアの数に依存する
。この少数キャリアの数ｎは、少数キャリアが照射光の
強ＩＩおよび半導体の光吸収係数αに比例した速度で生
成されるとともに、生成したキャリアが一定の寿命τで
消滅するため次の（す式のような差し引きの速度式で表
わされる。
ｎ
−＝Ｋ α ニー−（す
ｄｔ τ
ここにｔは時間、Ｋは定数である。いま励起光Ａの強度
を第２図の変調信号（波形）Ｃのようなある変調周波数
で矩形波変調した場合に（ま。
を第２図の変調信号（波形）Ｃのようなある変調周波数
で矩形波変調した場合に（ま。
光の強度工が極端に強くなければ（１）式は次の（２）
式のように解かれろ。
式のように解かれろ。
ｎ ＝にαＩτ（１−上 τ）（２）
これより実際に交流信号出力として検出される電極電位
出力信号（値）■は次の（３）式で表わされる。
出力信号（値）■は次の（３）式で表わされる。
一二
■ＸＫαＩτ（１−１＞ （３）ただしπ
は円周率、ωは光の変調信号Ｃの変調周波数（ラジアン
）であるっしたがって変調周波数ωが少数キャリア寿命
τに対比して小さくωτく１が成り立つ条件では（３）
式の指数項が無視できるので、電極電位出力信号（検出
出力信号）■は変調周波数ωによらず一定で第２図の波
形■（ωｒ＜１ ）のような変化を示す。また変調周波
数ωが十分大きくてωτ〉１が成り立つ条件では、電位
出力信号Ｖは一；に比例して減少して第２図の波形Ｖ（
ωτ〉１）のように変化する。この第２図の変調周波数
ω（廟ω）による電極電位出力信号（検出出力信号）Ｖ
Ｃ−■）を求めると第３図のような特性を示す。
は円周率、ωは光の変調信号Ｃの変調周波数（ラジアン
）であるっしたがって変調周波数ωが少数キャリア寿命
τに対比して小さくωτく１が成り立つ条件では（３）
式の指数項が無視できるので、電極電位出力信号（検出
出力信号）■は変調周波数ωによらず一定で第２図の波
形■（ωｒ＜１ ）のような変化を示す。また変調周波
数ωが十分大きくてωτ〉１が成り立つ条件では、電位
出力信号Ｖは一；に比例して減少して第２図の波形Ｖ（
ωτ〉１）のように変化する。この第２図の変調周波数
ω（廟ω）による電極電位出力信号（検出出力信号）Ｖ
Ｃ−■）を求めると第３図のような特性を示す。
この電位出力信号（値）■が一定の領域と電位出力信号
（値）■が変調周波数ωの逆数に比例する領域との境界
よりωτ＝１のときの変調周波数ωが求まり、したがっ
てωτ＝１から逆に少数キャリア寿命τが求められる。
（値）■が変調周波数ωの逆数に比例する領域との境界
よりωτ＝１のときの変調周波数ωが求まり、したがっ
てωτ＝１から逆に少数キャリア寿命τが求められる。
このようＫして電極８の電位変動を信号発生器３から発
生される変調信号Ｃと同一の周波数成分すなわち少数キ
ャリアの成分のみをロックイン増幅器１０で位相検波し
て測定することにより、少数キャリア寿命τが求められ
る。
生される変調信号Ｃと同一の周波数成分すなわち少数キ
ャリアの成分のみをロックイン増幅器１０で位相検波し
て測定することにより、少数キャリア寿命τが求められ
る。
なお上記実施例の光強度変調手段、変調信号発生器１位
相検波手段はそれぞれ上記した音響光学変調器、音響信
号発生器、ロックイン増幅器などに限定されるもので（
まない。
相検波手段はそれぞれ上記した音響光学変調器、音響信
号発生器、ロックイン増幅器などに限定されるもので（
まない。
以上のように本実施例によれば、変調信号周波数で光強
度変調した励起光を金属板電極にのせた半導体試料に照
射し、半導体中に生成した少数キャリアにより生じる光
起電力を電極電位の変化としてロックイン増幅器などの
位相検波手段により位相検波して測定することにより、
微小部位の少数キャリア寿命を高梢度で求めることがで
きる。
度変調した励起光を金属板電極にのせた半導体試料に照
射し、半導体中に生成した少数キャリアにより生じる光
起電力を電極電位の変化としてロックイン増幅器などの
位相検波手段により位相検波して測定することにより、
微小部位の少数キャリア寿命を高梢度で求めることがで
きる。
以上の説明のよつに本発明によ、ｒＬば、半導体Ｑ）少
数キャリア寿命を例えば直径１μｍ程度の微小領域でも
非破壊、非接触で測定できる効果がある。
数キャリア寿命を例えば直径１μｍ程度の微小領域でも
非破壊、非接触で測定できる効果がある。
第１図は本発明による半導体の少数キャリア寿命測定装
置の一実施例を示す構成図、第２図は８８１図の電極電
位変動と変調周波数の関係を示す波形図、ｗＪａ図は同
じく特性図である。 １・・・半導体試料 ２・・・レーザ３・・・信
号発生器 ４・・・音響光学変調器（光強度変調手段）５・・・ミ
ラー（集光系） ６・・・集光レンズ（集光系） ７・・・絶縁層 ８・・・金属板電極９・・・
前置増幅器 １０・・・ａ、ｙフィン増幅器（位相検波手段）Ａ・・
・励起光 Ｂ・・・強度変調光Ｃ・・・変調イ
ぎ号 ■・・・電極電位出力信号（値） ω・・・変調イぎ号周波数 τ・・・少数キャリア寿命
置の一実施例を示す構成図、第２図は８８１図の電極電
位変動と変調周波数の関係を示す波形図、ｗＪａ図は同
じく特性図である。 １・・・半導体試料 ２・・・レーザ３・・・信
号発生器 ４・・・音響光学変調器（光強度変調手段）５・・・ミ
ラー（集光系） ６・・・集光レンズ（集光系） ７・・・絶縁層 ８・・・金属板電極９・・・
前置増幅器 １０・・・ａ、ｙフィン増幅器（位相検波手段）Ａ・・
・励起光 Ｂ・・・強度変調光Ｃ・・・変調イ
ぎ号 ■・・・電極電位出力信号（値） ω・・・変調イぎ号周波数 τ・・・少数キャリア寿命
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体中にキャリアを注入すろための励起光を発生
する光源と、該光源からの光を変調周波数で強度変調す
る光強度変調手段と、該光強度変調手段からの変調光を
半導体試料上に集光して照射する集光糸と、上記半導体
試料をのせ該半導体中の少数キャリアの生成により半導
体中に発生する起電力を検出するための単一の金属板電
極と、該電極の電位変動のうち少数キャリアによる成分
のみをとり出して位相検波することにより少数キャリア
の寿命を測定する位相検波手段とからなる半導体の少数
キャリア寿命測定装置。 ２、上記集光系は顕微鏡とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体の少数キャリア寿命測定装置。 ３、上記位相検波手段はロックイン増幅器とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体の少数キャリア寿命測定装
置。 ４、上記金属板電極は絶縁層を弁して上記半導体試料を
のせるようにした特許請求の範囲第１項記載の半導体の
少数キャリア寿命測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18173585A JPS6243551A (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 半導体の少数キヤリア寿命測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18173585A JPS6243551A (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 半導体の少数キヤリア寿命測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6243551A true JPS6243551A (ja) | 1987-02-25 |
Family
ID=16105969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18173585A Pending JPS6243551A (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 半導体の少数キヤリア寿命測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6243551A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6418234A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-23 | Agency Ind Science Techn | Semiconductor evaluation device |
| JPS6446944A (en) * | 1987-07-22 | 1989-02-21 | Nippon Denzai Kogyo Kenkyusho | Noncontact device for discriminating semiconductor polality |
| JP2004503100A (ja) * | 2000-06-29 | 2004-01-29 | セミコンダクター ダイアグノスティックス インコーポレイテッド | 同時測定の表面光起電力から少数キャリア拡散長を迅速かつ正確に求める方法 |
| JP2007027288A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Kobe Steel Ltd | 半導体キャリア寿命測定用装置，半導体キャリア寿命測定方法 |
-
1985
- 1985-08-21 JP JP18173585A patent/JPS6243551A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6418234A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-23 | Agency Ind Science Techn | Semiconductor evaluation device |
| JPS6446944A (en) * | 1987-07-22 | 1989-02-21 | Nippon Denzai Kogyo Kenkyusho | Noncontact device for discriminating semiconductor polality |
| JP2004503100A (ja) * | 2000-06-29 | 2004-01-29 | セミコンダクター ダイアグノスティックス インコーポレイテッド | 同時測定の表面光起電力から少数キャリア拡散長を迅速かつ正確に求める方法 |
| JP2007027288A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Kobe Steel Ltd | 半導体キャリア寿命測定用装置，半導体キャリア寿命測定方法 |
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