JPH05226445A - 非接触キャリア拡散長測定装置 - Google Patents
非接触キャリア拡散長測定装置Info
- Publication number
- JPH05226445A JPH05226445A JP3044892A JP3044892A JPH05226445A JP H05226445 A JPH05226445 A JP H05226445A JP 3044892 A JP3044892 A JP 3044892A JP 3044892 A JP3044892 A JP 3044892A JP H05226445 A JPH05226445 A JP H05226445A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- diffusion length
- carrier diffusion
- sample
- semiconductor
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- Pending
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】交流光電圧を利用してキャリア拡散長を測定す
る時に問題となる試料表面の影響を除去し、かつ測定時
間を短くすることである。 【構成】装置の実施例を図１に示す。交流光電圧から定
量的にキャリア拡散長を測定するには、試料表面の影響
を除去する必要がある。図１では、２本の異波長光の発
光ダイオード７と８を１８０度位相をずらして発光さ
せ、試料の同一場所を照射できるようにした。この時、
半導体試料１に発生する交流光電圧を同期位相検波器１
１の同相出力１２と逆位相出力１３として検出し、その
比をとることで試料表面の影響を除去できるようにし
た。 【効果】本発明により、半導体試料の表面の影響を除去
し、かつ従来よりも測定時間の短い測定が可能になるの
で、インプロセスでの汚染による影響を評価するのに有
効である。
る時に問題となる試料表面の影響を除去し、かつ測定時
間を短くすることである。 【構成】装置の実施例を図１に示す。交流光電圧から定
量的にキャリア拡散長を測定するには、試料表面の影響
を除去する必要がある。図１では、２本の異波長光の発
光ダイオード７と８を１８０度位相をずらして発光さ
せ、試料の同一場所を照射できるようにした。この時、
半導体試料１に発生する交流光電圧を同期位相検波器１
１の同相出力１２と逆位相出力１３として検出し、その
比をとることで試料表面の影響を除去できるようにし
た。 【効果】本発明により、半導体試料の表面の影響を除去
し、かつ従来よりも測定時間の短い測定が可能になるの
で、インプロセスでの汚染による影響を評価するのに有
効である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光電圧利用半導体検査
装置に係り、特に半導体素子製造プロセスにおける重金
属汚染の影響を検査するのに好適な非接触キャリア拡散
長測定装置に関する。
装置に係り、特に半導体素子製造プロセスにおける重金
属汚染の影響を検査するのに好適な非接触キャリア拡散
長測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流光電圧Ｖｐは、半導体の表面特性に
依存する表面インピーダンスＺｓと交流光電流Ｉｐの積
で与えられる。光の侵入長が半導体試料のキャリア拡散
長よりも長くかつ光の断続の周期がキャリア寿命よりも
長い時、交流光電流Ｉｐｌは半導体中のキャリア拡散長
Ｌに比例する。この時、表面インピーダンスが既知であ
れば、侵入長の長い光の照射で生じた交流光電圧Ｖｐｌ
を測定することによってキャリア拡散長を評価すること
ができる。この方法については、例えば、セミコンダク
ターワールド ９月号 １９８８年（Semiconductor Wo
rld ９ 1989）を参照することができる。これは単一
波長光による光電圧を測定する方法であるが、表面イン
ピーダンスが既知でないとキャリア拡散長を定量的に測
定することは困難である。単一波長の場合、光の断続周
波数を２ｋＨｚとすると光電圧の測定に要する時間を
１.５ｍｓ 程度にすることが可能である。
依存する表面インピーダンスＺｓと交流光電流Ｉｐの積
で与えられる。光の侵入長が半導体試料のキャリア拡散
長よりも長くかつ光の断続の周期がキャリア寿命よりも
長い時、交流光電流Ｉｐｌは半導体中のキャリア拡散長
Ｌに比例する。この時、表面インピーダンスが既知であ
れば、侵入長の長い光の照射で生じた交流光電圧Ｖｐｌ
を測定することによってキャリア拡散長を評価すること
ができる。この方法については、例えば、セミコンダク
ターワールド ９月号 １９８８年（Semiconductor Wo
rld ９ 1989）を参照することができる。これは単一
波長光による光電圧を測定する方法であるが、表面イン
ピーダンスが既知でないとキャリア拡散長を定量的に測
定することは困難である。単一波長の場合、光の断続周
波数を２ｋＨｚとすると光電圧の測定に要する時間を
１.５ｍｓ 程度にすることが可能である。
【０００３】次に、半導体のキャリア拡散長は表面光電
圧法によって測定することができることが知られてい
る。例えば、サイエンス アンド エンジニアリング，
ビイ４巻 １９８９年 １１３−１２１ページ（Materi
als Science and Engineering,Ｂ４（１９８９)１１３
−１２１.）を参照。この方法は、交流光電圧の照射光
波長依存性を測定し、縦軸に交流光電圧の逆数を表示
し、横軸に光の吸収係数ａの逆数を表わす。この時の交
流光電圧の波長依存性が直線となり、直線と横軸の交点
から幾何学的に拡散長を求めることができる。この方法
は、多波長光に対する光電圧の測定が必要である。
圧法によって測定することができることが知られてい
る。例えば、サイエンス アンド エンジニアリング，
ビイ４巻 １９８９年 １１３−１２１ページ（Materi
als Science and Engineering,Ｂ４（１９８９)１１３
−１２１.）を参照。この方法は、交流光電圧の照射光
波長依存性を測定し、縦軸に交流光電圧の逆数を表示
し、横軸に光の吸収係数ａの逆数を表わす。この時の交
流光電圧の波長依存性が直線となり、直線と横軸の交点
から幾何学的に拡散長を求めることができる。この方法
は、多波長光に対する光電圧の測定が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】単一波長法では表面イ
ンピーダンスによる試料表面特性の影響を受ける問題が
ある。また、多波長法では、表面インピーダンスの影響
は除去できるが、光源に可変波長光源が必要となって装
置が複雑化する上に、直線関係を得るのに４−５点以上
の波長での交流光電圧測定が必要となる。本発明は、光
電圧を用いて半導体中のキャリア拡散長を求める方法に
係り、単一波長光の場合のように試料表面特性の影響を
受けないで、かつ多波長を用いる従来法よりも計測時間
を短縮可能にするキャリア拡散長測定装置を提供するこ
とである。
ンピーダンスによる試料表面特性の影響を受ける問題が
ある。また、多波長法では、表面インピーダンスの影響
は除去できるが、光源に可変波長光源が必要となって装
置が複雑化する上に、直線関係を得るのに４−５点以上
の波長での交流光電圧測定が必要となる。本発明は、光
電圧を用いて半導体中のキャリア拡散長を求める方法に
係り、単一波長光の場合のように試料表面特性の影響を
受けないで、かつ多波長を用いる従来法よりも計測時間
を短縮可能にするキャリア拡散長測定装置を提供するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】２本の異なる波長光で交
流光電圧を測定する。ここで、一方の波長の交流光電圧
がキャリア拡散長に比例し、もう一方の波長での交流光
電圧がキャリア拡散長に依存しないようにする。また、
光の断続周波数としては、測定しようとする少数キャリ
アの寿命よりも十分長い周期を持つ周波数を選択する。
そして、キャリア拡散長に比例する交流光電圧とキャリ
ア拡散長に依存しない交流光電圧の比をとる。この時、
異なる２本の波長での表面インピーダンスが同じになる
ようにするため、交流光電圧が照射光パワに比例する範
囲内の光パワ密度を用いる。
流光電圧を測定する。ここで、一方の波長の交流光電圧
がキャリア拡散長に比例し、もう一方の波長での交流光
電圧がキャリア拡散長に依存しないようにする。また、
光の断続周波数としては、測定しようとする少数キャリ
アの寿命よりも十分長い周期を持つ周波数を選択する。
そして、キャリア拡散長に比例する交流光電圧とキャリ
ア拡散長に依存しない交流光電圧の比をとる。この時、
異なる２本の波長での表面インピーダンスが同じになる
ようにするため、交流光電圧が照射光パワに比例する範
囲内の光パワ密度を用いる。
【０００６】
【作用】照射光の半導体試料への侵入長が半導体のキャ
リア拡散長よりも短い時、交流光電流Ｉｐｓはキャリア
拡散長に依存しなくなる。この時の交流光電圧Ｖｐｓは
表面インピーダンスＺｓに依存し、キャリア拡散長Ｌに
は依存しない。一方、照射光の半導体試料への侵入長が
キャリア拡散長よりも長く、かつ照射光の断続の周期が
半導体試料のキャリア寿命よりも長いとき、交流光電圧
Ｖｐｌは表面インピーダンスＺｓとキャリア拡散長Ｌに
比例する。従って、ＶｐｌとＶｐｓの比Ｒを求めれば、
ＲはＬに比例しかつＲからＺｓを除去できる。つまり、
Ｋを定数とすると、Ｒ＝ＫＬである。定数Ｋは、Ｌが既
知である試料で校正しておけばよい。これよりＬの決定
は２本の波長での測定で済むので、多波長光を用いる従
来法よりも高速の測定が可能である。
リア拡散長よりも短い時、交流光電流Ｉｐｓはキャリア
拡散長に依存しなくなる。この時の交流光電圧Ｖｐｓは
表面インピーダンスＺｓに依存し、キャリア拡散長Ｌに
は依存しない。一方、照射光の半導体試料への侵入長が
キャリア拡散長よりも長く、かつ照射光の断続の周期が
半導体試料のキャリア寿命よりも長いとき、交流光電圧
Ｖｐｌは表面インピーダンスＺｓとキャリア拡散長Ｌに
比例する。従って、ＶｐｌとＶｐｓの比Ｒを求めれば、
ＲはＬに比例しかつＲからＺｓを除去できる。つまり、
Ｋを定数とすると、Ｒ＝ＫＬである。定数Ｋは、Ｌが既
知である試料で校正しておけばよい。これよりＬの決定
は２本の波長での測定で済むので、多波長光を用いる従
来法よりも高速の測定が可能である。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。半導体試料１は、信号検出のための電極を兼ねた金
属試料台２に設置される。試料表面から２０μｍ−１０
０μｍの空隙を介して透明電極３が設置される。酸化イ
ンジウムの透明電極３はガラス平板３′の下に形成され
ている。光源には、半導体試料１への光の侵入長が長い
波長（９４０ｎｍ前後）の発光ダイオード８と光の侵入
長が短い波長（550ｎｍ前後）の発光ダイオード７が用
いられる。ここで、これらの発光ダイオードは発振器１
０からの信号により、１００％の強度変調を受ける。但
し、発光ダイオード７の場合は、発振器１０からの信号
に位相シフタ９を通すことにより180度だけ位相が遅れ
た信号で強度変調する。従って、長波長光を透過して短
波長光を反射するダイクロイックミラ６で合成された光
は、長波長光と短波長光が交互にピークを持つ光ビーム
となる。この合成光ビームはミラ５で反射され、レンズ
４で収束を受けた後、ガラス４に形成された透明電極３
を通して半導体試料１に照射される。
る。半導体試料１は、信号検出のための電極を兼ねた金
属試料台２に設置される。試料表面から２０μｍ−１０
０μｍの空隙を介して透明電極３が設置される。酸化イ
ンジウムの透明電極３はガラス平板３′の下に形成され
ている。光源には、半導体試料１への光の侵入長が長い
波長（９４０ｎｍ前後）の発光ダイオード８と光の侵入
長が短い波長（550ｎｍ前後）の発光ダイオード７が用
いられる。ここで、これらの発光ダイオードは発振器１
０からの信号により、１００％の強度変調を受ける。但
し、発光ダイオード７の場合は、発振器１０からの信号
に位相シフタ９を通すことにより180度だけ位相が遅れ
た信号で強度変調する。従って、長波長光を透過して短
波長光を反射するダイクロイックミラ６で合成された光
は、長波長光と短波長光が交互にピークを持つ光ビーム
となる。この合成光ビームはミラ５で反射され、レンズ
４で収束を受けた後、ガラス４に形成された透明電極３
を通して半導体試料１に照射される。
【０００８】光照射によって半導体試料１の表面に発生
した交流光電圧は、半導体試料１と空隙と透明電極３で
構成される電気容量結合によって同期位相検波器１１に
入力される。次に、長波長光の断続と同相の同期位相検
波器１１の出力１２とその逆位相の出力１３を、除算器
１４に入力する。出力１２は長波長光による交流光電圧
信号に相当し、出力１３は短波長光による交流光電圧信
号に相当する。次に、除算器１４で出力１２と出力１３
の比をとる。それを増幅器１５で増幅し、電圧計１６で
読み取る。この時、増幅器１６の増幅率を、拡散長が既
知の試料に対して電圧計１６の指示が既知のキャリア拡
散長の値になるように調整する。一度既知のキャリア拡
散長で校正すれば、未知のキャリア拡散長を決定でき
る。
した交流光電圧は、半導体試料１と空隙と透明電極３で
構成される電気容量結合によって同期位相検波器１１に
入力される。次に、長波長光の断続と同相の同期位相検
波器１１の出力１２とその逆位相の出力１３を、除算器
１４に入力する。出力１２は長波長光による交流光電圧
信号に相当し、出力１３は短波長光による交流光電圧信
号に相当する。次に、除算器１４で出力１２と出力１３
の比をとる。それを増幅器１５で増幅し、電圧計１６で
読み取る。この時、増幅器１６の増幅率を、拡散長が既
知の試料に対して電圧計１６の指示が既知のキャリア拡
散長の値になるように調整する。一度既知のキャリア拡
散長で校正すれば、未知のキャリア拡散長を決定でき
る。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、交流光電圧の比をとる
ことにより表面インピーダンスの影響を除去できるので
試料表面特性の影響を受けずにキャリア拡散長を評価す
るのに有効であり、かつ２波長での測定で済むので測定
時間を短縮するのに有効である。
ことにより表面インピーダンスの影響を除去できるので
試料表面特性の影響を受けずにキャリア拡散長を評価す
るのに有効であり、かつ２波長での測定で済むので測定
時間を短縮するのに有効である。
【図１】本発明の実施例を示す図である。
１…半導体試料、２…金属試料台、３…透明電極、３′
…ガラス平板、４…レンズ、５…ミラ、６…ダイクロイ
ックミラ、７…短波長光用発光ダイオード、８…長波長
光用発光ダイオード、９…位相シフタ、１０…発振器、
１１…同期位相検波器、１２…同相出力、１３…逆位相
出力、１４…除算器、１５…増幅器、１６…電圧計。
…ガラス平板、４…レンズ、５…ミラ、６…ダイクロイ
ックミラ、７…短波長光用発光ダイオード、８…長波長
光用発光ダイオード、９…位相シフタ、１０…発振器、
１１…同期位相検波器、１２…同相出力、１３…逆位相
出力、１４…除算器、１５…増幅器、１６…電圧計。
Claims (1)
- 【請求項１】２本の異なる波長の断続光を発生する手段
と、導電性試料台に搭載された半導体試料と、上記半導
体試料に対向して容量結合するように配置された透明電
極と、上記透明電極を透過して上記光ビームを上記半導
体試料に照射する手段を具備し、上記半導体試料に発生
した交流光電圧を電気容量結合で検出する装置におい
て、半導体中のキャリア寿命よりも十分に長い周期を持
つ周波数の断続光を発生する手段と、半導体試料への光
の侵入長が半導体試料のキャリア拡散長よりも十分に長
い波長と、光の侵入長がキャリア拡散長よりも十分に短
い波長の光を交互に上記半導体試料の同一場所に照射す
る手段を付加し、上記２本の異なる波長の光照射におけ
る交流光電圧の比からキャリア拡散長を求める手段を設
けたことを特徴とする非接触キャリア拡散長測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044892A JPH05226445A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 非接触キャリア拡散長測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3044892A JPH05226445A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 非接触キャリア拡散長測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05226445A true JPH05226445A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=12304199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3044892A Pending JPH05226445A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | 非接触キャリア拡散長測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05226445A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003098197A1 (de) * | 2002-05-17 | 2003-11-27 | Uwe Hermes | Verfahren und vorrichtung zur messung der diffusionslänge von minoritätsladungsträgern in einer halbleiterprobe |
| 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 |
| WO2004081592A1 (de) * | 2003-03-14 | 2004-09-23 | Accent Optical Technologies Inc. | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen einer eigenschaft einer halbleiterprobe |
| JP2014053470A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Kobe Steel Ltd | 半導体キャリア寿命測定装置および該方法 |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP3044892A patent/JPH05226445A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO2003098197A1 (de) * | 2002-05-17 | 2003-11-27 | Uwe Hermes | Verfahren und vorrichtung zur messung der diffusionslänge von minoritätsladungsträgern in einer halbleiterprobe |
| DE10221937A1 (de) * | 2002-05-17 | 2003-12-04 | Uwe Hermes | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Diffusionslänge von Minoritätsladungsträgern in einer zu messenden Halbleiterprobe |
| WO2004081592A1 (de) * | 2003-03-14 | 2004-09-23 | Accent Optical Technologies Inc. | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen einer eigenschaft einer halbleiterprobe |
| US7265571B2 (en) | 2003-03-14 | 2007-09-04 | Accent Optical Technologies Nanometrics, Inc. | Method and device for determining a characteristic of a semiconductor sample |
| JP2014053470A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Kobe Steel Ltd | 半導体キャリア寿命測定装置および該方法 |
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