KR930703602A

KR930703602A - 반도체 물질내 소수 캐리어의 농도 측정 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR930703602A
Application number: KR1019930701830A
Authority: KR
Inventors: 야노스 보다; 기요르기 페렌찌; 피터 호르바쓰; 티보 파벨카; 졸탄 미르크
Original assignee: 파벨카, 티보, 호라니, 타마스; 세미랩 펠베제토 피지카이 래보래토리움 알티
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1993-11-30
Also published as: WO1992011528A1; HU908290D0; DE69108563D1; DE69108563T2; HUT63497A; EP0554403A1; ATE120546T1; JPH05505881A; EP0554403B1

Abstract

반도체 시료(24)내 오염물질들을 측정하는 비접촉 장치는 케이블(36)에 동축상으로 관통구멍(72)을 관통하는 동조 협대역 마이크로 스트립 안테나(38)와 연결된 동조 마이크로파 발생기(26)를 갖고 있으며, 상기 안테나(38)가 제1시료 표면(44)쪽으로 마이크로파 에너지가 향하도록 시료로 부터 근거리에 배치되어 있기 때문에 종래 기술장치보다 더 강한 마이크로파 전계를 제공해 주며, 상기 시료는 마이크로파 발생기(26) 및 안테나(38)를 연결하는 마이크로파 경로상에서 임피던스 종단으로 구성하고 또한, 상기 측정장치는 시료의 기계적인 진동에 대해 면역성이 있으며, 상기 펄스 레이저(42)가 제1시료 표면(44)쪽으로 관통구멍(72) 및 안테나(38)를 통해 광 에너지가 향하도록 배치되어 있으며, 여기서 나오는 광 에너지는 각각의 펄스의 정지하에 시료내에서 재결합되는 소수 캐리어들을 발생시키고, 상기 소수 캐리어 수명 소멸은 시료내의 자유전자 및 정공들로 부터 반사되는 마이크로파 에너지에 영향을 미치며, 상기 에너지는 안테나(38)에서 검출기(46)까지 전송되고, 컴퓨터 시스템(48)은 측정장치(22)를 제어하며, 검출기 출력 신호과정을 제공해 주는데, 이때 증가된 마이크로파 감도때문에, 측정은 주입된 과이 에너지의 폭넓은 동적 영역하에서 이루어지고, 따라서 주입 분광기 측정도 가능케 되며, 컴퓨터 시스템(48)은 재결합 수명 데이타에 기초하여 시료내의 오염물질의 위치 및 그의 농도를 모니터(50)상에서 자세히 나타내어 주고, 또한 상기 시스템은 측정에 영향을 미치는 표면 재결합을 최소화하기 위해 비산화된 표면을 부동화시키는 전해조(60)내에 배치된 비산화된 시료의 측정도 가능케 해 준다.

Description

반도체 물질내 소수 캐리어의 농도 측정 방법 및 장치

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제1도는 종래의 기술로서 비파괴, 비접촉 방식으로 반도체 시료내의 소수 캐리어 농도를 측정하는 장치의 개략도, 제2도는 본 발명의 실시예, 제3A도는 본 발명에 따른 마이크로 스트립 안테나, 제3B도는 제3A도의 마이크로 스트립 안테나에 대한 동조특성 그래프.

Claims

시료와 접촉하지 않는 제1표면을 갖추고서 반도체 시료(24)내의 결함들의 특성을 측정하기 위한 장치로서, 마이크로파 에너지 발생원(42)과, 상기 제1표면쪽으로 마이크로파 에너지가 향하도록 상기 제1표면과 근거리로 배치되어 상기 마이크로파 에너지 발원(42)과 연결된 파장 가변 협대역 안테나(38), 상기 제1표면의 적어도 한 부분 쪽으로 광 에너지를 방사하도록 배치되어서, 적어도 상기 시료의 한 영역내에서 각각의 광 에너지펄스가 정지될때 재결합되기 시작하는 캐리어 쌍들을 생성시키는 광 에너지이 펄스 발생원 및, 상기 시료(24)에서 자유 캐리어들에 의해 반사되는 마이크로파 에너지를 검출하기 위해 상기 안테나(38)와 연결된 검출기(46)로 구성되어, 상기 검출된 반사 마이크로 에너지가 시료내의 소수 캐리어 재결합 수명을 특정지워 그 내부에 있는 결함들에 관한 정보를 제공해 주도록 된 반도체 물질내 소수 캐리어 농도측정장치.
제1항에 있어서, 상기 안테나(38)가 마이크로 스트립라인 안테나인 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제2항에 있어서, 상기 안테나(38)에 관통구멍(72)이 형성되고, 상기 안테나(38)가 상기 펄스 발생원으로부터 나오는 광학적 에너지가 상기 관통구멍(72)을 통해 상기 제1표면으로 방사되도록 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제2항에 있어서, 상기 안테나(38)가 제1 및 제2표면과, 상기 제1절연 물질 표면위에 배치되어, 상기 마이크로파 에너지 발생원(42)에 상기 안테나(38)를 케이블(36)에 동축상으로 연결시키는 마이크로파 연결점(70)을 갖춘 인쇄회로 전도링(62) 및, 상기 제2절연물질 표면위에 배치된 기저면으로 이루어지고, 상기 절연 표면과 기저면이 상기 마이크로파 연결점과 직경방향의 반대쪽에 배치되어 관통구멍(72)을 형성시키고, 상기 안테나(38)가 상기 펄스 발생원으로 부터 나오는 광 에너지가 상기 관통구멍(72)을 통하여 제1표면에 도달하도록 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제4항에 있어서, 상기 절연물질 및 기저면이 실질적으로 동일한 크기이고, 그 길이가 약 20mm인 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제1항에 있어서, 상기 안테나(38)가 상기 시료의 제1표면으로 부터 약 4mm이하로 떨어져 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제1항에 있어서, 상기 시료(24)가 감소되도록 상기 마이크로파 발생원(42) 및 안테나(38)를 포함하는 마이크로파 경로를 종단시키는 임피던스를 이루고서, 상기 시료의 기계적 진동으로 인한 장치의 측정오차를 감소시키도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제1항에 있어서, 상기 광 에너지의 펄스발생원(42)이 약 25mW에서 25W의 범위내에서 선택된 출력전력을 제공해주도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제8항에 있어서, 소수 캐리어 수명 측정이, 먼저 상대적으로 높은 전력 레벨에서 작동하고 그 다음 낮은 전력 레벨에서 작동하는 상기 광 에너지 발생원(42)에 의해 동시에 이루어지고, 상기 소수 캐리어 재결합 수명 측정비가 상기 시료에서 적어도 한개 이상의 오염물질을 확인하기 위해 다수의 오염물질을 생성시키는 광 에너지의 상기 첫번째와 두번째 레벨에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제1항에 있어서, 전해조(60)를 갖춘 용기(58)와, 측정하는 동안에 상기 전해조(60)가 상기 시료의 각표면은 부동화 시키도록 상기 용기(58)내에 배치된 비산화된 시료로 이루어져, 상기 부동화가 표면의 재결합을 제거함으로써 전체 장치가 비산화된 시료를 효과적으로 측정할 수 있게 해 주는 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제1항에 있어서, 상기 마이크로파 에너지 발생원(42)이 상기 검출기(46)로 부터 나오는 출력신호가 최적화되도록 약 10.2GHz에서 약 10.45GHz의 주파수 범위에서 동조되도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
시료와 접촉하지 않는 제1표면을 갖는 반도체내의 결함 특성을 나타내는 장치로서, 약 10.2GHz에서 10.45GHz의 주파수 범위에서 동조되는 마이크로파 에너지 발생원(42)과, 사익 제1표면 쪽으로 마이크로파 에너지가 향하도록 하기 위해 상기 마이크로파 에너지 발생원(42)과 연결되고, 상기 제1표면 가까이에 배열되면서, 제1 및 제2면을 갖는 절연물질과, 상기 마이크로파 발생원(42)과 케이블(36)을 동축상으로 연결시키는 마이크로파연결점(microwave coupling point)(70)을 갖추고서, 상기 제1표면위에 배치된 인쇄회로 전도링(62), 상기 제2표면위에 배치된 기저면, 상기 마이크로파 연결점과 직경의 반대방향에 위치하여 상기 관통구멍(72)을 형성시키는 질연물질표면 및 기저면으로 구성된 안테나 (38), 상기 안테나(38)에 혀성된 관통구멍(72)을 통해 상기 제1표면의 일부분쪽으로 광에너지를 방출시키기 위해 배치되어서 적어도 상기 시료의 한 영역내에서 각 광 에너지 펄스가 정지될때 재결합되기 시작하는 캐리어 쌍들을 생성시키는 광 에너지이 펄스발생원(42), 상기시료에서 자유 캐리어들에 의해 반사되는 마이크로파 에너지를 검출하기 위해 상기 안테나(38)와 연결된 검출기(46)로 구성되어, 상기 검출된 반사 마이크로파 에너지가 시료내의 소수 캐리어 재결합 수명을 특정지워 그 안에 있는 결합들에 관한 정보를 제공해주도록 된 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정장치.
제12항에 있어서, 상기 안테나 절연물질 및 상기 안테나 기점녀이 실질적으로 크기가 동일하고 그 길이가 약 20mm인 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정장치.
제12항에 있어서, 상기 안테나(38)는 상기 시료의 제1표면으로 부터 약 4mm이하로 떨어져 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정장치.
상기 시료(24)가 상기 마이크로파 발생원(42) 및 안테나(38)를 포함하는 마이크로파 경고를 종단시키는 임피던스를 이루고서, 상기 시료의 기계적 진동으로 인한 장치의 측정오차를 감소시키도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정장치.
제12항에 있어서, 소수 캐리어 재결합 측정은 약 25mW에서 25W의 범위내에서 선택된 전력출력을 공급해 주도록 된 광 에너지 발생원(42)의 작동에 의해 먼저 상대적으로 높은 전력 레벨에서 작동하고 그 다음 낮은 전력 레벨에서 동시에 이루어지고, 상기 소수 캐리어 재결합 수명 측정비가 상기 시료에서 적어도 한개 이상의 오염물질을 확인하기 위해서 다수의 오염물질을 생성시키는 광 에너지의 상기 첫번째와 두번째 레벨에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정장치.
제12항에 있어서, 전해조(60)를 갖춘 용기(58)와, 측정하는 동안에 상기 전해조(60)가 상기 시료의 각표면은 부동화 시키도록 상기 용기(58)내에 배치된 비산화된 시료로 이루어져, 상기 부동화가 표면의 재결합을 제거함으로써 전체 장치가 비산화된 시료를 효과적으로 측정할 수 있게 해 주는 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정장치.
시료와 접촉하지 제1표면을 갖는 반도체내의 결함특성을 나타내기 위한 방법으로서, 상기 제1표면쪽으로 마이크로파 에너지가 향하도록, 상기 시료의 제1표면과 근거리에 위치한 협대역 동조 안테나(38)에 마이크로파 에너지 발생원(42)을 연결하는 단계와, 상기 제1표면의 최소한 일부분쪽으로 광에너지를 방출시키기 위해 광 에너지 펄스 발생원(42)을 배열하여 적어도 상기 시료의 한 영역내에서 광 에너지가 각 광 에너지 펄스가 정지될때 재결합되기 시작하는 캐리어 쌍들을 생성시키게 하는 단계, 상기 시료내의 자유캐리어들에 의해 반사되는 마이크로파 에너지를 검출하기 위해 상기 안테나(38)에 검출기(46)를 연결시키는 단계로 구성되어, 상기 검출된 반사 마이크로 에너지가 시료내의 소수 캐리어 재결합 수평을 특정지워 그 내부에 있는 결함들에 관한 정보를 제공해 주도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정방법.
제18항에 있어서, 상기 시료가 상기 마이크로파 발생원(42) 및 안테나(38)를 포함하는 마이크로파 경로를 종단시키는 임피던스를 이루고서, 상기 시료의 기계적 진동으로 인한 장치의 측정오차를 감소시키도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정방법.
제18항에 있어서, 마이크로 스트립 라인 안테나인 상기 안테나(38)가 제1 및 제2표면과, 상기 마이크로파 발생원(42)에 상기 안테나(38)를 케이블(36)에 동축상으로 연결시키는 마이크로파 연결점(70)을 갖춘 상기 제1절연물질 표면위에 배치된 인쇄회로 전도링(62) 및 상기 제2절연물질 표면위에 배치된 기저면으로 이루어지고, 상기 절연표면과 기저면이 상기 마이크로파 연결점과 직경방향의 반대쪽에 배치되어 관통구멍(72)을 형성시키며, 상기 안테나(38)가 상기 펄스발생원으로 부터 나오는 광 에너지가 상기 관통구멍(72)을 통과하여 제1 표면에 도달하도록 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정방법.
제18항에 있어서, 소수 캐리어 재결합 측정은 약 25mW에서 25W의 범위내에서 선택된 전력출력을 공급해 주도록 된 상기 광 에너지 펄스발생원(42)의 작동에 의해 먼저 상대적으로 높은 전력레벨에서 이루어지고, 그 다음 낮은 전력레벨에서 동시에 이루어지며, 상기 소수 캐리어 재결합 측정비가 상기 시료에서 적어도 한개 이상의 오염 물질을 확인하기 위해 다수의 오염물질을 생성시키는 광 에너지의 상기 첫번째와 두번째 레벨에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정방법.
제18항에 있어서, 상기 안테나(38)는 상기 시료의 제1표면으로 부터 약 4mm 이하로 떨어져 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도
제18항에 있어서, 측정하는 동안에 상기 전해조(60)가 상기 시료의 가기 표면을 부동화시키도록 전해조를 함유한 용기 (58)내에 상기 비산화된 시료를 배치하는 단계를 더 구비하여, 상기 부동화가 표면의 재결합을 제거함으로써 전체 장치가 비산화된 시료를 효과적으로 측정할 수 있게 해 주는 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정방법.
일정한 마이크로파 전계하에 반도체 시료를 배치하여, 마이크로파 주파수 발생원(42)에 케이블(36)과 함께 동축을 이루도록 연결된 협대역 지향성 안테나(38)에 의해 반도체 시료에 상기 일정한 마이크로파 전계가 인가되도록 하는 단계와, 반도체 시료의 밴드갭보다 더 큰 에너지를 갖는 방출원으로 반도체 시료를 조사주기 시간과 관련하여 짧은 주기시간동안 주기적으로 조사하는 단계, 시료내의 결함에 대한 정보를 제공하기 위해 상기 반도체 시료내의 소수 캐리어 재결합 수명특성을 나타내도록 자유 캐리어들에 의해 반사되는 마이크로파 에너지를 검출하는 단계로 구성된 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정방법.
제24항에 있어서, 상기 안테나(38)가 마이크로 스트립 안테나인 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정방법.
제24항에 있어서, 상기 반도체 시료는 상기 안테나(38)로 부터 나오는 마이크로파 에너지와 상기 방출원으로 부터 나오는 조사를 수신하는 제1표면을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정방법.
제24항에 있어서, 주기조사원(42)이 마이크로파를 전송하는 상기 안테나(38)의 전계에 대해 그 외부에 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내의 소수 캐리어 농도 측정방법.
제24항에 있어서, 상기 배치단계는 대체로 동일한 마이크로파 전계를 갖는 불황성 물질로 각각 형성된 측정 테이블(54) 및 이 측정테이블과 연결 작동하는 시료 홀더(holder)에 상기 시료를 배치시키도록 된 것을 특징으로 하는 반도체 물질내 소수 캐리어 농도 측정방법.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.