JPS63156332A - 半導体結晶表面粗さ評価方法 - Google Patents
半導体結晶表面粗さ評価方法Info
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- JPS63156332A JPS63156332A JP30458486A JP30458486A JPS63156332A JP S63156332 A JPS63156332 A JP S63156332A JP 30458486 A JP30458486 A JP 30458486A JP 30458486 A JP30458486 A JP 30458486A JP S63156332 A JPS63156332 A JP S63156332A
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 99
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- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 31
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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】
〔概要〕
本発明は半導体結晶表面粗さ評価方法において、検査す
べき半導体結晶の組成を確認すると共に、検査すべき半
導体結晶からの反射光の強度と標準試料表面よりの強度
との比を求め、これらに基づくことにより、検査すべき
半導体結晶の組成の違いによる影響及びレーザ光源の出
力のばらつきによる影響を受けることなく、半導体結晶
表面粗さの程度を光学的に■つ定量的に評価するように
したものである。
べき半導体結晶の組成を確認すると共に、検査すべき半
導体結晶からの反射光の強度と標準試料表面よりの強度
との比を求め、これらに基づくことにより、検査すべき
半導体結晶の組成の違いによる影響及びレーザ光源の出
力のばらつきによる影響を受けることなく、半導体結晶
表面粗さの程度を光学的に■つ定量的に評価するように
したものである。
（産業上の利用分野）
本発明は半導体結晶表面粗さ評価方法に関する。
半導体装置の製造の初ｍ：ｒ、程において、例えばＩｎ
Ｐの半導体基板の表面にエピタキシャル成長により所望
組成、例えばＩｎＧａＡｓＰの結晶が形成される。この
結晶表面の粗さは、半導体装置の特性に影響を及ぼす小
要な因子であり、正確に評価する必要がある。
Ｐの半導体基板の表面にエピタキシャル成長により所望
組成、例えばＩｎＧａＡｓＰの結晶が形成される。この
結晶表面の粗さは、半導体装置の特性に影響を及ぼす小
要な因子であり、正確に評価する必要がある。
従来、半導体結晶表面の粗さは、検査者が光学顕微鏡を
使用して結晶表面を見て標準試料と比較することにより
評価していた。
使用して結晶表面を見て標準試料と比較することにより
評価していた。
このため、評価は検査者の経験により定性的に行なわれ
、検査者の経験によるところが大きく、正確さに欠ける
という問題点があった。
、検査者の経験によるところが大きく、正確さに欠ける
という問題点があった。
結晶表面が粗い程、結晶表面における反射率が低くなる
ため、検査すべき半導体結晶表面よりの反射光の強度を
測定し、これに基づいて表面の粗さを評価する方法も考
えられる。
ため、検査すべき半導体結晶表面よりの反射光の強度を
測定し、これに基づいて表面の粗さを評価する方法も考
えられる。
しかし、結晶表面での反射率は結晶自体の屈折率により
変化する。また反射光の強度は入射光の光源であるレー
ザ光源の出力によっても変化する。
変化する。また反射光の強度は入射光の光源であるレー
ザ光源の出力によっても変化する。
このため、反射光の強度だけから結晶表面の粗さを評価
することは出来ない。
することは出来ない。
本発明の半導体結晶表面粗さ評価方法は、被検査半導体
結晶からのフォトルミネセンスの波長を測定する工程と
、 光源よりの光の上記被検査半導体結晶の表面での反射光
の強度を測定する工程と、 上記光源よりの光の標準試料の表面での反射光の強度を
測定する工程と、 上記被検査半導体結晶の表面での反射光のＩＡ度と上記
標準試料の表面での反射光の強度との比を求める工程と
、 上記の波長及び比を、所望の表面状態の結晶について求
めた結晶表面粗さ評価判断基準にあてはめて、上記被検
査半導体結晶の表面粗さを評価する工程とよりなる。
結晶からのフォトルミネセンスの波長を測定する工程と
、 光源よりの光の上記被検査半導体結晶の表面での反射光
の強度を測定する工程と、 上記光源よりの光の標準試料の表面での反射光の強度を
測定する工程と、 上記被検査半導体結晶の表面での反射光のＩＡ度と上記
標準試料の表面での反射光の強度との比を求める工程と
、 上記の波長及び比を、所望の表面状態の結晶について求
めた結晶表面粗さ評価判断基準にあてはめて、上記被検
査半導体結晶の表面粗さを評価する工程とよりなる。
被検査半導体結晶からのフォトルミネセンスの波長を測
定することにより、結晶の組成、即ち結晶の屈折率が分
かり、当該結晶の表面における反射率が分かる。これに
より、結晶自体の屈折率（反射率）を考慮に入れて、結
晶表面の粗さが評価できる。
定することにより、結晶の組成、即ち結晶の屈折率が分
かり、当該結晶の表面における反射率が分かる。これに
より、結晶自体の屈折率（反射率）を考慮に入れて、結
晶表面の粗さが評価できる。
被検査半導体結晶の表面での反射光の強度と標準試料の
表面での反射光の強度との比に基づいて評価することに
より、光源の出力のばらつきに影響されずに結晶表面の
粗さが評価できる。
表面での反射光の強度との比に基づいて評価することに
より、光源の出力のばらつきに影響されずに結晶表面の
粗さが評価できる。
第１図は本発明になる半導体結晶表面粗さ評価方法の一
実施例の評価手順を示す。
実施例の評価手順を示す。
まず、評価に必要な結晶表面粗さ評価判断基準を求める
方法について説明する。
方法について説明する。
第２図は結晶表面粗さの評価判断基準を求める手順を示
し、第３図はそのための装置を示し、第４図は得らたれ
評価判断基準の１例を示す。
し、第３図はそのための装置を示し、第４図は得らたれ
評価判断基準の１例を示す。
第３図中、１はＩｎＰの半導体基板、２は半導体基板１
上にＩｎＧａＡｓＰがエピタキシャル成長された結晶３
を有する結晶形成済半導体Ｙ板である。結晶３の表面の
粗さは、光学顕微鏡により検査され、合格とされた粗さ
である。
上にＩｎＧａＡｓＰがエピタキシャル成長された結晶３
を有する結晶形成済半導体Ｙ板である。結晶３の表面の
粗さは、光学顕微鏡により検査され、合格とされた粗さ
である。
まず、第２図中、ステップ４で結晶３からの７オトルミ
ネセンスの波長を測定する。
ネセンスの波長を測定する。
このためには、第３図中、レーザ光源１０を発振させる
。これより波長５１４．５ｎｌのＡｒ＋レーデ光１１は
、波長板１２により円偏光とされ、ハーフミラ−１３で
反射され、レンズ１４を通して結晶３の表面を照射する
。これにより、結晶３が励起され、結晶３はフォトルミ
ネセンス１５を発する。
。これより波長５１４．５ｎｌのＡｒ＋レーデ光１１は
、波長板１２により円偏光とされ、ハーフミラ−１３で
反射され、レンズ１４を通して結晶３の表面を照射する
。これにより、結晶３が励起され、結晶３はフォトルミ
ネセンス１５を発する。
フォトルミネセンス１５は反射光１６と共に、ハーフミ
ラ−１３を透過し、ミラー１７により反射されて分光器
１８に向かう。反射光１６はフィルり１９でカットされ
、フォトルミネセンス１５だけが分光器１８に入射し、
こ）でフォトルミネセンス１５の波長が例えばλ１と測
定される。
ラ−１３を透過し、ミラー１７により反射されて分光器
１８に向かう。反射光１６はフィルり１９でカットされ
、フォトルミネセンス１５だけが分光器１８に入射し、
こ）でフォトルミネセンス１５の波長が例えばλ１と測
定される。
フォトルミネセンス１５の波長から結晶３の組成が分か
り、ひいては結晶３の屈折率が分かる。
り、ひいては結晶３の屈折率が分かる。
結晶の屈折率と当該結晶よりのフォトルミネセンスの波
長とは対応した関係にあり、第４図では横軸をフォトル
ミネセンスの波長としている。
長とは対応した関係にあり、第４図では横軸をフォトル
ミネセンスの波長としている。
次いで、第２図中、ステップ５で、結晶３の表面からの
反射光１６の強度を測定する。
反射光１６の強度を測定する。
このためには、ミラー１７を二点鎖線で示す位置へ回動
させる。これにより、反射光１６がフォトルミネセンス
１５と共にディテクタ２０に入射し、この出力がマイク
ロポルトメータ２１により電圧に変えられ、レコーダ２
２に１ ・とじて記＋３９１ 録される。フォトルミネセンス１５の強度は反射光１６
の強度に比べてはるかに小さいので無視できる。
させる。これにより、反射光１６がフォトルミネセンス
１５と共にディテクタ２０に入射し、この出力がマイク
ロポルトメータ２１により電圧に変えられ、レコーダ２
２に１ ・とじて記＋３９１ 録される。フォトルミネセンス１５の強度は反射光１６
の強度に比べてはるかに小さいので無視できる。
次いで、第２図中、ステップ６で、半導体基板表面での
反射光の強度を測定する。
反射光の強度を測定する。
このためには、第３図中、テーブル２３を矢印Ｘ方向に
移動させ、半導体基板１にレーザ光１１を照射させ、こ
れよりの反射光をディテクタ２０で検出しレコーダ２２
に１ として記録する。
移動させ、半導体基板１にレーザ光１１を照射させ、こ
れよりの反射光をディテクタ２０で検出しレコーダ２２
に１ として記録する。
Ｉｎｐ
半導体基板１は表面が研摩されているものであり、表面
状態のばらつきは殆ど無く、標準試料として好適であり
、こ）では標準試料として使用している。
状態のばらつきは殆ど無く、標準試料として好適であり
、こ）では標準試料として使用している。
次に、第２図中、ステップ７で結晶３での反射光の強度
■ ・と半導体基板１での反射光の強度ｐ１ ’ Ｉｎｐとの比、Ｉｅｐｉ ／ＩＩｎｐを求める。こ
の比がＲ＋となったとする。こ）で反射光の強度の比を
求めるのは、レーザ光源１０の出力のばらつきの影響を
無くするためである。
■ ・と半導体基板１での反射光の強度ｐ１ ’ Ｉｎｐとの比、Ｉｅｐｉ ／ＩＩｎｐを求める。こ
の比がＲ＋となったとする。こ）で反射光の強度の比を
求めるのは、レーザ光源１０の出力のばらつきの影響を
無くするためである。
次に、第２図中、ステップ８で、前記の波長λ１及び強
度比Ｒ１より、結晶表面粗さ評価判断基準を求める。
度比Ｒ１より、結晶表面粗さ評価判断基準を求める。
具体的には、波長λ１及び強度比Ｒ１より点２４をプロ
ットし、更には表面粗さについては合格である結晶組成
の異なる別の結晶形成済半導体基板により、前記のステ
ップ４〜７を行ない、点２５．２６をプロットする。こ
れにより、第４図に示すように、横軸がフォトルミネセ
ンスの波長、縦軸が反射光の強疫比である座標系に、点
２４゜２５．２６を通る評価判断基準線２７が描かれる
。
ットし、更には表面粗さについては合格である結晶組成
の異なる別の結晶形成済半導体基板により、前記のステ
ップ４〜７を行ない、点２５．２６をプロットする。こ
れにより、第４図に示すように、横軸がフォトルミネセ
ンスの波長、縦軸が反射光の強疫比である座標系に、点
２４゜２５．２６を通る評価判断基準線２７が描かれる
。
この評価判断基準線２７は、第５図及び第６図中のマイ
クロコンピュータ３０内に記憶される。
クロコンピュータ３０内に記憶される。
次に半導体結晶表面粗さを評価する方法について、第１
図及び第５図を参照して説明する。
図及び第５図を参照して説明する。
第５図は半導体結晶表面粗さ評価装置の１例を示す。こ
の装置は、第３図中レコーダ２２の代わりにマイクロコ
ンピュータ３０を設けた以外は第３図に示す装置と同じ
であり、第５図中、第３図に示す構成部分と苅応する構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
の装置は、第３図中レコーダ２２の代わりにマイクロコ
ンピュータ３０を設けた以外は第３図に示す装置と同じ
であり、第５図中、第３図に示す構成部分と苅応する構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
第５図中、４０は被検査結晶形成済′￥導体基根であり
、結晶４１の表面の粗さが評価される。この半導体基板
４０は、標準試料としての半導体基板１ど４【んでデー
プル２３上に配置しである。
、結晶４１の表面の粗さが評価される。この半導体基板
４０は、標準試料としての半導体基板１ど４【んでデー
プル２３上に配置しである。
結晶４１の表面の粗さを評価するには、まず第１図中、
ステップ３１で、被検査半導体結晶４１からフォトルミ
ネセンスの波長を測定する。
ステップ３１で、被検査半導体結晶４１からフォトルミ
ネセンスの波長を測定する。
このためには、第５図中、レーデ光５！１０からのＡｒ
”レーザ光１１を結晶４１に照射させ、結晶４１よりの
フォトルミネセンス４２を分光器１８により受光させて
、フォトルミネセンス４２の波長を測定する。
”レーザ光１１を結晶４１に照射させ、結晶４１よりの
フォトルミネセンス４２を分光器１８により受光させて
、フォトルミネセンス４２の波長を測定する。
次に、第１図中、ステップ３２で、被検査半導体結晶４
１の表面での反射光の強度を測定する。
１の表面での反射光の強度を測定する。
これは、前記のステップ５を行なう動作と同様に行なう
。
。
次に、第１図中、ステップ３３で標準試料である半導体
基板１の表面での反射光の強度を測定する。これは、前
記のステップ６を行なう動作と同様に行なう。
基板１の表面での反射光の強度を測定する。これは、前
記のステップ６を行なう動作と同様に行なう。
次に、第１図中、ステップ３４で、結晶４１からの反射
光の強度と半導体基板１からの反射光の強度との比を求
める。この動作は第５図中フィクロコンピュータ３０内
で行なわれる。
光の強度と半導体基板１からの反射光の強度との比を求
める。この動作は第５図中フィクロコンピュータ３０内
で行なわれる。
最後に、第１図中。ステップ３５で、上記波長及び比を
、結晶表面粗さ評価判断基準線２７が描かれた図にプロ
ットし、プロットした点の評価判断基準線２７に対する
位置によって結晶４１の表面の粗さを評価する。プロッ
トした点が、評価判断基準線２７上又はこれより上側で
ある場合には、結晶４１の表面粗さは良く合格であると
評価し、プロットした点が評価判断基準線２７より下側
である場合には、結晶４１の表面用さは悪く不合格であ
ると評価する。この動作も第５図中マイク［１コンピユ
ータ３０で行なわれる。
、結晶表面粗さ評価判断基準線２７が描かれた図にプロ
ットし、プロットした点の評価判断基準線２７に対する
位置によって結晶４１の表面の粗さを評価する。プロッ
トした点が、評価判断基準線２７上又はこれより上側で
ある場合には、結晶４１の表面粗さは良く合格であると
評価し、プロットした点が評価判断基準線２７より下側
である場合には、結晶４１の表面用さは悪く不合格であ
ると評価する。この動作も第５図中マイク［１コンピユ
ータ３０で行なわれる。
これにより、結晶４１の表面の粗さが、結晶４１自体の
組成（屈折率）が考慮された状態で且つレーザ光源１０
の出力のばらつきの影響が除去された状態で、正確に定
邑的に評価される。
組成（屈折率）が考慮された状態で且つレーザ光源１０
の出力のばらつきの影響が除去された状態で、正確に定
邑的に評価される。
合格と評価された場合は、結晶形成済半導体基板は次の
工程に移され、不合格と評価された場合は、こ）ではね
られる。これにより、完成品である半導体装置の特性の
安定化及び向上を図ることが出来る。
工程に移され、不合格と評価された場合は、こ）ではね
られる。これにより、完成品である半導体装置の特性の
安定化及び向上を図ることが出来る。
第６図は半導体結晶表面粗さの評価装置の別の例を示す
。この装置は、第５図の装置に、固定ミラー５０、可動
ミラー５１、及びレンズ５２が追加された構成であり、
第６図中第５図に丞す構成部分と対応する部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。
。この装置は、第５図の装置に、固定ミラー５０、可動
ミラー５１、及びレンズ５２が追加された構成であり、
第６図中第５図に丞す構成部分と対応する部分には同一
符号を付し、その説明を省略する。
可動ミラー５１を矢印で示すようにステップ的に可動さ
せることにより、レーザ光１１が結晶４１の表面に位置
を異ならしめて順次照射する。
せることにより、レーザ光１１が結晶４１の表面に位置
を異ならしめて順次照射する。
この装置によれば、結晶／＋１の表面全体に亘る粗さの
分布及び平均値、更には三次元的な粗さの情報を青、こ
れらに基づいて、結晶表面粗さをより正確に評価するこ
とが出来る。
分布及び平均値、更には三次元的な粗さの情報を青、こ
れらに基づいて、結晶表面粗さをより正確に評価するこ
とが出来る。
（発明の効果〕
本発明によれば、被検査半導体結晶からのフォトルミネ
センスの波長を測定することにより、結晶自体の屈折率
を考慮に入れて、また被検査半導体結晶の表面での反射
光の強度と標準試料の表面での反射光の強度との比に基
づいて評価することにより、光源の出力のばつらきに影
響されずに、結晶表面の粗さを正確に且つ迅速に評価す
ることが出来る。
センスの波長を測定することにより、結晶自体の屈折率
を考慮に入れて、また被検査半導体結晶の表面での反射
光の強度と標準試料の表面での反射光の強度との比に基
づいて評価することにより、光源の出力のばつらきに影
響されずに、結晶表面の粗さを正確に且つ迅速に評価す
ることが出来る。
第１図は本発明の半導体結晶表面粗さ評価方法の一実施
例の手順を示す図、 第２図は結晶表面粗さ評価判断基準を求める手順を示す
図、 第３図は結晶表面粗さ評価判断基準を求める装置を示す
図、 第４図は結晶表面粗さ評価判断基準の１例を示す図、 第５図は半導体結晶表面粗さ評価装置の１例を示す図、 第６図は半導体結晶表面粗さ評価装置の別の例を示す図
である。 図中、 １は半導体基板、 ４〜８．３１〜３５はステップ、 １０はレーザ光源、 １１はレーザ光、 １５．４２はフォトルミネセンス、 １６は反射光、 １８は分光器、 ２０はディテクター、 ２７は評価判断基準線、 ３０はマイクロコンピュータ、 ４０は被検査結晶形成済半導体基板、 ４１は結晶である。 、、：′７．．＋、、 ＋ （−・・、−２゜ 結晶表面粗さ評価判断基準を 求める手順金量すｖ４ 第２図 結晶表面粗さ評価判断基準を 求める装置を示す図 第３図 結晶表面粗さ評価判断基準の １例を示す図 第４図 半導体結晶表面粗さ評価装置の１１な１１を示すし１第
５図
例の手順を示す図、 第２図は結晶表面粗さ評価判断基準を求める手順を示す
図、 第３図は結晶表面粗さ評価判断基準を求める装置を示す
図、 第４図は結晶表面粗さ評価判断基準の１例を示す図、 第５図は半導体結晶表面粗さ評価装置の１例を示す図、 第６図は半導体結晶表面粗さ評価装置の別の例を示す図
である。 図中、 １は半導体基板、 ４〜８．３１〜３５はステップ、 １０はレーザ光源、 １１はレーザ光、 １５．４２はフォトルミネセンス、 １６は反射光、 １８は分光器、 ２０はディテクター、 ２７は評価判断基準線、 ３０はマイクロコンピュータ、 ４０は被検査結晶形成済半導体基板、 ４１は結晶である。 、、：′７．．＋、、 ＋ （−・・、−２゜ 結晶表面粗さ評価判断基準を 求める手順金量すｖ４ 第２図 結晶表面粗さ評価判断基準を 求める装置を示す図 第３図 結晶表面粗さ評価判断基準の １例を示す図 第４図 半導体結晶表面粗さ評価装置の１１な１１を示すし１第
５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被検査半導体結晶（４１）からのフォトルミネセンス
（４２）の波長を測定する工程（３１）と、光源（１０
）よりの光（１１）の上記被検査半導体結晶（４１）の
表面での反射光（１６）の強度を測定する工程（３２）
と、 上記光源（１０）よりの光（１１）の標準試料（１）の
表面での反射光（１６）の強度を測定する工程（３３）
と、 上記被検査半導体結晶（４１）の表面での反射光（１６
）の強度と上記標準試料（１）の表面での反射光（１６
）の強度との比を求める工程（３４）と、 上記の波長及び比を、所望の表面状態の結晶について求
めた結晶表面粗さ評価判断基準（２７）にあてはめて、
上記被検査半導体結晶（４１）の表面粗さを評価する工
程（３５）とよりなることを特徴とする半導体結晶表面
粗さ評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304584A JPH0621777B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 半導体結晶表面粗さ評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304584A JPH0621777B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 半導体結晶表面粗さ評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63156332A true JPS63156332A (ja) | 1988-06-29 |
| JPH0621777B2 JPH0621777B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=17934755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61304584A Expired - Lifetime JPH0621777B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 半導体結晶表面粗さ評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621777B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9209096B2 (en) | 2010-07-30 | 2015-12-08 | First Solar, Inc | Photoluminescence measurement |
| CN113503840A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-15 | 北京通美晶体技术股份有限公司 | 材料表面雾的检测方法和装置 |
| GB2613912A (en) * | 2021-06-24 | 2023-06-21 | Beijing Tongmei Xtal Tech Co Ltd | Material haze detection method and apparatus |
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|---|---|---|---|---|
| JPS49107483A (ja) * | 1973-02-16 | 1974-10-12 | ||
| JPS53120552A (en) * | 1977-03-30 | 1978-10-21 | Hitachi Ltd | Evaluation method of plating surface |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61304584A patent/JPH0621777B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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| JPS49107483A (ja) * | 1973-02-16 | 1974-10-12 | ||
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB2613912A (en) * | 2021-06-24 | 2023-06-21 | Beijing Tongmei Xtal Tech Co Ltd | Material haze detection method and apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0621777B2 (ja) | 1994-03-23 |
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