JPH0574937B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0574937B2 JPH0574937B2 JP59234930A JP23493084A JPH0574937B2 JP H0574937 B2 JPH0574937 B2 JP H0574937B2 JP 59234930 A JP59234930 A JP 59234930A JP 23493084 A JP23493084 A JP 23493084A JP H0574937 B2 JPH0574937 B2 JP H0574937B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- microwave
- temperature
- sample
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P74/00—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体ウエハの電気特性評価装置に係
り、特に半導体内のキヤリア捕獲準位の非破壊測
定に好適な構成に係る。
り、特に半導体内のキヤリア捕獲準位の非破壊測
定に好適な構成に係る。
半導体のキヤ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ヤリアの数が過渡
減衰する現象を自由キヤ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
コンウエ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）この測定をウエハ半導体結晶を試
料として行なうマイクロ波吸収率はウエハからの
反射マイクロ波を検出する方式がウエハ形状に制
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
はキヤ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ヤリ
ア捕獲準位の精密測定については考慮されていな
い。従つて本発明の特徴である １ 試料ウエ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。
光又は電子線励起による自由キヤリアの数が過渡
減衰する現象を自由キヤ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
コンウエ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）この測定をウエハ半導体結晶を試
料として行なうマイクロ波吸収率はウエハからの
反射マイクロ波を検出する方式がウエハ形状に制
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
はキヤ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ヤリ
ア捕獲準位の精密測定については考慮されていな
い。従つて本発明の特徴である １ 試料ウエ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、半導体ウエハ内のキヤリア捕
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。
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。
本発明の特徴は、光ビーム又は電子ビームとマ
イクロ波とをウエ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)試料ウエ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)試料ウエハを真空状態に保ち、ウエハ表面
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)の機能によつ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つ
た。また(1)の機能は従来考慮されていなかつた新
しい機能で、この機能よりキヤリア捕獲準位の高
精度測定が可能となつた。
イクロ波とをウエ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)試料ウエ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)試料ウエハを真空状態に保ち、ウエハ表面
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)の機能によつ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つ
た。また(1)の機能は従来考慮されていなかつた新
しい機能で、この機能よりキヤリア捕獲準位の高
精度測定が可能となつた。
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、試料ウエハを真空状態に保
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。
まず、第１図に示すように、液体窒素を溜め試料
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、試料ウエハを真空状態に保
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。
また試料台８には液体窒素タンク６、液体窒素
供給管１１、気化した窒素の排気管１２及び冷却
用フイン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。
供給管１１、気化した窒素の排気管１２及び冷却
用フイン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窓材５を通し
て照射し試料ウエハ内に自由キヤリアを発生させ
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、そのウエハからの
反射波は再び４を経て検出器で電気信号に変換さ
れる。
定した後、光または電子ビーム１５窓材５を通し
て照射し試料ウエハ内に自由キヤリアを発生させ
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、そのウエハからの
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図はキア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。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はサーキユレータ１７を経て２０の経路
でウエハ状試料２５に定常的に照射される。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、ウエハ試料内に
自由キヤリアを周期的に励起する。この結果、ウ
エハ試料表面からの反射マイクロ波２０，２１は
サーキユレータ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、この信号はキヤリア
励起に用いたビームの変調周期で変調を受ける。
従つて信号増幅器２７からの信号をビーム発生器
２８からの周期信号で同期させ、オシロスコープ
３０で観察すると、ビーム遮断直後の波形は指数
関数的な減衰波形となり、その時定数からキイリ
ア寿命τが求まる。オシロコープ３０の信号と、
温度検出器２６，２９からの信号はコンピユータ
３１に伝導されキヤリア寿命τの温度依存性が求
められる。
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。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はサーキユレータ１７を経て２０の経路
でウエハ状試料２５に定常的に照射される。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、ウエハ試料内に
自由キヤリアを周期的に励起する。この結果、ウ
エハ試料表面からの反射マイクロ波２０，２１は
サーキユレータ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、この信号はキヤリア
励起に用いたビームの変調周期で変調を受ける。
従つて信号増幅器２７からの信号をビーム発生器
２８からの周期信号で同期させ、オシロスコープ
３０で観察すると、ビーム遮断直後の波形は指数
関数的な減衰波形となり、その時定数からキイリ
ア寿命τが求まる。オシロコープ３０の信号と、
温度検出器２６，２９からの信号はコンピユータ
３１に伝導されキヤリア寿命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とウエハ状試料１４の相対位置を１mm程度にま
でに近づける事が可能である。従つてマイクロ波
がウエハ試料表面が拡がつ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、ウエハ状試
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。
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つた高抵抗体（例えば10S
Ω・cm程度の比抵抗を持つ半絶縁性GaAs）内の
キヤリア寿命、キヤ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。
４とウエハ状試料１４の相対位置を１mm程度にま
でに近づける事が可能である。従つてマイクロ波
がウエハ試料表面が拡がつ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、ウエハ状試
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。
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つた高抵抗体（例えば10S
Ω・cm程度の比抵抗を持つ半絶縁性GaAs）内の
キヤリア寿命、キヤ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つたウエハ状結晶
のキヤ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。
のキヤ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。
第１図は試料台部分の断面図であり、第２図は
キヤ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……Ｏ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……
冷却用フイン、８……試料台、９……ヒータ、１
０……液体窒素、１１……液体窒素供給用パイ
プ、１２……窒素ガス排気管、１３……真空ポン
プ、１４……試料ウエハ、１５……電子ビーム又
は光ビーム、１６……マイクロ波発生器、１７…
…サーキユレータ、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、２
４……試料台、２５……試料ウエハ、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ユ
ータ。
キヤ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……Ｏ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……
冷却用フイン、８……試料台、９……ヒータ、１
０……液体窒素、１１……液体窒素供給用パイ
プ、１２……窒素ガス排気管、１３……真空ポン
プ、１４……試料ウエハ、１５……電子ビーム又
は光ビーム、１６……マイクロ波発生器、１７…
…サーキユレータ、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、２
４……試料台、２５……試料ウエハ、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ユ
ータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ウエハステージと、該ウエハステージ上に設
置する半導体ウエハの温度を制御するための手段
と、上記半導体ウエハ表面への水蒸気の付着を防
ぐ手段と、上記半導体ウエハにマイクロ波を照射
するための手段と、上記半導体ウエハ上のマイク
ロ波照射領域に光ビームまたは電子ビームを照射
するための手段と、上記半導体ウエハ表面からの
上記マイクロ波の反射波を検出するための手段を
有することを特徴とする半導体評価装置。 ２ 上記半導体ウエハ表面への水蒸気の付着を防
ぐ手段は真空容器であり、該真空容器には上記マ
イクロ波を照射するための手段と上記反射マイク
ロ波を検出するための手段を兼ねる導波管が設け
られており、該導波管の先端部には上記光ビーム
または電子ビームを照射するための手段である窓
材が設けられており、かつ上記真空容器内に上記
ウエハステージが設けられている特許請求の範囲
第１項記載の半導体評価装置。 ３ 上記温度を制御するため手段は液体窒素温度
から室温以上の温度範囲で温度を一定に保つ機能
を有する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
半導体評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234930A 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 |
|---|---|---|---|
| JP59234930A JPS61114543A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 半導体評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61114543A JPS61114543A (ja) | 1986-06-02 |
| JPH0574937B2 true JPH0574937B2 (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=16978501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59234930A 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) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06101506B2 (ja) * | 1985-01-30 | 1994-12-12 | 三菱マテリアル株式会社 | ガリウム砒素半導体ウェ−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 |
| JP5301770B2 (ja) * | 2006-08-25 | 2013-09-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 薄膜半導体の結晶性測定装置及びその方法 |
Family Cites Families (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 JP59234930A patent/JPS61114543A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61114543A (ja) | 1986-06-02 |
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