JPH0577335B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0577335B2 JPH0577335B2 JP62325900A JP32590087A JPH0577335B2 JP H0577335 B2 JPH0577335 B2 JP H0577335B2 JP 62325900 A JP62325900 A JP 62325900A JP 32590087 A JP32590087 A JP 32590087A JP H0577335 B2 JPH0577335 B2 JP H0577335B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- junction
- value
- light irradiation
- monochromatic light
- capacitance
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光を用いて半導体結晶中の深い準位
を測定する装置に関し、その深い準位が光励起に
よつて変化してしまう準位をも正確に測定し、評
価できる装置に関する。 〔従来の技術〕 光を用いて半導体結晶中の深い準位を測定する
装置としては (1) 光照射開始を始点として時間に対応する装置
の出力値の時系列データを得て、近似計算によ
つて深い準位からの電子あるいは正孔の放出確
率e゜n1pを得る。 (2) 光照射後の、測定装置の出力値の最終安定値
を得る。 の２種類の測定結果を得る測定装置があつた。上
記(1)の例は例えばフオトキヤパシタンス法の過渡
応答値を測定する装置であつて、pn接合や金属
−半導体接合らなる試料の空乏層中に存在する深
い準位が、その光学的活性化エネルギーに対応す
る光の照射によつて、イオン化あるいは中性化し
てゆくのに伴う接合容量やバイアス電圧値の過渡
応答値からe゜n1pを得る。e゜n1pは照射光量Nphと
捕獲断面積σ゜n1pと e゜n1p＝e°n1p×Nph の関係があるから、照射光量が分れば深い準位の
σn1pが求まることになる。励起方法が熱励起で
ある場合には、いわゆるDLTS法になる。上記(2)
の例は通常のフオトキヤパシタンス測定装置やフ
オトルミネセンス測定装置等である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 半導体結晶中の通常の深い準位を対象とする場
合は、例えば光容量法（フオトキヤパシタンス
法）でｎ型半導体中のドナー準位を評価する場合
は光励起によつて、電子で充たされていて中性状
態にあつたドナー準位がイオン化されて正電荷に
変化するのに伴つて、例えば接合容量の時系列デ
ータＣ（ti，h〓j）が得られ、その近似計算から
e゜n、即ち電子捕獲断面積σ°nが得られ、接合容量
は理論的には１−et/〓に従つて定常状態の値Csに
漸近して、その値から深い準位密度NTが得られ
る。ところが例えばGaAs結晶中のEL2準位は、
特定の温度以下では光照射によつて１−et/〓の形
の単純な過渡応答を示さず、一度接合容量が増加
した後に、漸減するという過渡応答を示し、しか
もそれは、et/〓の関数形にならず、従来データの
出力形式１，２によつて評価する事ができない。
この現象は深い準位が光励起によつてその欠陥形
態を変化させてしまうために生じると考えられ
GaAs結晶中のEL2準位のみに見られる現象では
なく他の重要な深い準位でも観察されている。加
えて本発明の対象である光容量法では、例えばｎ
型半導体中の深いドナー準位の場合には、十分完
全に電子で充たされて中性状態になつた準位から
の光励起が各測定点で保障されていなければなら
ず、そのために暗所で多数キヤリアを注入して初
期化し、まず暗所での接合容量の定量値yo（np，
h〓j）を得てから光励起する方法が必要である。
従つてその初期荷電状態を現わすy0（np，h〓j）の
出力が必要となり、結局少なくとも (1) 初期化後の光照射前の出力値 (2) 光照射後の出力値の極大値と最終安定値の差 (3) 光照射後の出力値と光照射前の出力値の差 の出力が必要であるが、従来これらのデータを出
力する装置なく、GaAs中のEL2準位等のように
光励起で欠陥準位が異なる深い準位を正確に評す
る装置はなかつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、光励起で欠陥準位が変化するよう
な深い準位を評価するために、そのメカニズムの
考察に基づいて、光照射後の接合容量あるいは、
一定容量法による測定法では接合バイアス電圧の
過渡応答値を検索し、その極大値と最終的な安定
値との差を記録するとともに、深い準位の荷電状
態の初期化が行なわれているかを確認するため
に、初期化後の光照射前の接合容量値または接合
バイアス電圧値も記録し、更に正確な深い準位密
度に対応する量を得るために光照射後の接合容量
値又接合バイアス電圧値と光照射前の値との差を
記録する装置を設ける。 〔作 用〕 このように構成されたフオトキヤパシタンス測
定装置で、多数キヤリア注入して光照射する前の
接合容量値または接合バイアス電圧値を光エネル
ギー値hνiに対して記録する事により、hνi-1の光
照射によつて励起された深い準位が初期化され、
常に一定の初期荷電状態からの励起が行われてい
るか否かが分る。また光照射後の接合容量値又は
接合バイアス電圧値の過渡応答値を検索して、そ
の極大値と最終安定値の差を得るという事は、例
えばGaAs中のEL2準位のように光励起によつて
その基底状態から励起状態へ準位が変化してしま
う準位においては、極大値は基底状態のイオン化
した準位とEL2以外の準位のイオン化した準位の
加えられた量になり、最終安定値はEL2以外の準
位のイオン化した準位となるから両者の差がEL2
準位の基底状態の密度に対応する量となる。ま
た、光照射後の接合容量、又は接合バイアス電圧
値と、光照射前の値との差を記録する事により、
真に初期化された深い準位密度を得る事ができ
る。 〔実施例〕 以下実施例において、Te dopeのｎ型GaAs基
板結晶を一定容量法によるフオトキヤパシタンス
装置によつて測定した結果を例に詳しく述べる。
一定容量法によるフオトキヤパシタンス測定で
は、被測定領域である空乏層の容量が常に一定値
に保持され、光による深い準位の荷電量変化をバ
イアス電圧の変化（△Vph）としてとらえるもの
で、測定中に空乏層幅が不変であるという優れた
特徴をもつものである。 まず、光エネルギーh〓jのところで、前述した
ように暗所で多数キヤリア注入する事で、例えば
ｎ型GaAs結晶中の深いドナー準位のような多数
キヤリアトラツプを電子で満す。この時間と電流
密度は、深い準位の性質によつて変化し、例えば
実施例では77Kにおいて、25mA／cm2を60秒流し
ている。その後暗所において、一定容量制御に移
行し放置していると、測定温度において熱励起さ
れる比較的浅い準位の励起によつて接合バイアス
値Vdは、やはり１−et/〓型の関数形で、最終的に
定常値Vds（ｔ∞，h〓j）に達する。その後光エネ
ルギーh〓jの光を照射すると、そのエネルギー値
に相当する深い準位の光励起が生じ、接合バイア
ス電圧がある過渡応答を示しながら、同じく定常
値に達する。この過渡応答データをVph（ti，h〓j）
とし、定値をVphs（ｔ∞，h〓j）とする。通常こ
の過渡応答は１−et/〓の関数形となる。第１図に
この過渡応答の例を示す。本実施例では、上記の
暗所で多数キヤリア注入をおこなう測定サイクル
をPHASE０、暗所で一定容量制御のもとでVd
を求める測定サイクルをPHASE１そして光照射
してVph（ti，h〓j）を求める測定サイクルを
PHASE２としてそれぞれの記録装置に記録す
る。設定容量、試料温度照射光量等の一連のデー
タは、各光エネルギー毎に上記３つのPHASE毎
に格納される。加えて、前述したように、GaAs
中のEL2準位のように光励起によつてその基底状
態から励起状態に変化してしまう準位について
は、Vph（ti，h〓j）であらわされる過渡応答は第２
図のように、光照射とともに初めVphが急激に増
加し、その後Vphは漸減する。本発明の目的の他
の１つは、のような欠陥準位をも評価する事であ
る。この場合過渡応答データVph（ti，h〓j）を検索
して各光エネルギーに対してVphM（tM，h〓j）＞Vph
（ti，h〓jなるVphM（tM，h〓j）を得るか、又は測定中
に順次Vph（ti，h〓j）を比較してゆき、VphM（tM，
h〓j）を得る。結局最終的に得られるフオトキヤ
パシタンス測定装置の記録フオーマツトは１つの
光エネルギーに対し、表１に示すようにφから、
例えば５まで５つのPHASEが与えられる。
を測定する装置に関し、その深い準位が光励起に
よつて変化してしまう準位をも正確に測定し、評
価できる装置に関する。 〔従来の技術〕 光を用いて半導体結晶中の深い準位を測定する
装置としては (1) 光照射開始を始点として時間に対応する装置
の出力値の時系列データを得て、近似計算によ
つて深い準位からの電子あるいは正孔の放出確
率e゜n1pを得る。 (2) 光照射後の、測定装置の出力値の最終安定値
を得る。 の２種類の測定結果を得る測定装置があつた。上
記(1)の例は例えばフオトキヤパシタンス法の過渡
応答値を測定する装置であつて、pn接合や金属
−半導体接合らなる試料の空乏層中に存在する深
い準位が、その光学的活性化エネルギーに対応す
る光の照射によつて、イオン化あるいは中性化し
てゆくのに伴う接合容量やバイアス電圧値の過渡
応答値からe゜n1pを得る。e゜n1pは照射光量Nphと
捕獲断面積σ゜n1pと e゜n1p＝e°n1p×Nph の関係があるから、照射光量が分れば深い準位の
σn1pが求まることになる。励起方法が熱励起で
ある場合には、いわゆるDLTS法になる。上記(2)
の例は通常のフオトキヤパシタンス測定装置やフ
オトルミネセンス測定装置等である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 半導体結晶中の通常の深い準位を対象とする場
合は、例えば光容量法（フオトキヤパシタンス
法）でｎ型半導体中のドナー準位を評価する場合
は光励起によつて、電子で充たされていて中性状
態にあつたドナー準位がイオン化されて正電荷に
変化するのに伴つて、例えば接合容量の時系列デ
ータＣ（ti，h〓j）が得られ、その近似計算から
e゜n、即ち電子捕獲断面積σ°nが得られ、接合容量
は理論的には１−et/〓に従つて定常状態の値Csに
漸近して、その値から深い準位密度NTが得られ
る。ところが例えばGaAs結晶中のEL2準位は、
特定の温度以下では光照射によつて１−et/〓の形
の単純な過渡応答を示さず、一度接合容量が増加
した後に、漸減するという過渡応答を示し、しか
もそれは、et/〓の関数形にならず、従来データの
出力形式１，２によつて評価する事ができない。
この現象は深い準位が光励起によつてその欠陥形
態を変化させてしまうために生じると考えられ
GaAs結晶中のEL2準位のみに見られる現象では
なく他の重要な深い準位でも観察されている。加
えて本発明の対象である光容量法では、例えばｎ
型半導体中の深いドナー準位の場合には、十分完
全に電子で充たされて中性状態になつた準位から
の光励起が各測定点で保障されていなければなら
ず、そのために暗所で多数キヤリアを注入して初
期化し、まず暗所での接合容量の定量値yo（np，
h〓j）を得てから光励起する方法が必要である。
従つてその初期荷電状態を現わすy0（np，h〓j）の
出力が必要となり、結局少なくとも (1) 初期化後の光照射前の出力値 (2) 光照射後の出力値の極大値と最終安定値の差 (3) 光照射後の出力値と光照射前の出力値の差 の出力が必要であるが、従来これらのデータを出
力する装置なく、GaAs中のEL2準位等のように
光励起で欠陥準位が異なる深い準位を正確に評す
る装置はなかつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、光励起で欠陥準位が変化するよう
な深い準位を評価するために、そのメカニズムの
考察に基づいて、光照射後の接合容量あるいは、
一定容量法による測定法では接合バイアス電圧の
過渡応答値を検索し、その極大値と最終的な安定
値との差を記録するとともに、深い準位の荷電状
態の初期化が行なわれているかを確認するため
に、初期化後の光照射前の接合容量値または接合
バイアス電圧値も記録し、更に正確な深い準位密
度に対応する量を得るために光照射後の接合容量
値又接合バイアス電圧値と光照射前の値との差を
記録する装置を設ける。 〔作 用〕 このように構成されたフオトキヤパシタンス測
定装置で、多数キヤリア注入して光照射する前の
接合容量値または接合バイアス電圧値を光エネル
ギー値hνiに対して記録する事により、hνi-1の光
照射によつて励起された深い準位が初期化され、
常に一定の初期荷電状態からの励起が行われてい
るか否かが分る。また光照射後の接合容量値又は
接合バイアス電圧値の過渡応答値を検索して、そ
の極大値と最終安定値の差を得るという事は、例
えばGaAs中のEL2準位のように光励起によつて
その基底状態から励起状態へ準位が変化してしま
う準位においては、極大値は基底状態のイオン化
した準位とEL2以外の準位のイオン化した準位の
加えられた量になり、最終安定値はEL2以外の準
位のイオン化した準位となるから両者の差がEL2
準位の基底状態の密度に対応する量となる。ま
た、光照射後の接合容量、又は接合バイアス電圧
値と、光照射前の値との差を記録する事により、
真に初期化された深い準位密度を得る事ができ
る。 〔実施例〕 以下実施例において、Te dopeのｎ型GaAs基
板結晶を一定容量法によるフオトキヤパシタンス
装置によつて測定した結果を例に詳しく述べる。
一定容量法によるフオトキヤパシタンス測定で
は、被測定領域である空乏層の容量が常に一定値
に保持され、光による深い準位の荷電量変化をバ
イアス電圧の変化（△Vph）としてとらえるもの
で、測定中に空乏層幅が不変であるという優れた
特徴をもつものである。 まず、光エネルギーh〓jのところで、前述した
ように暗所で多数キヤリア注入する事で、例えば
ｎ型GaAs結晶中の深いドナー準位のような多数
キヤリアトラツプを電子で満す。この時間と電流
密度は、深い準位の性質によつて変化し、例えば
実施例では77Kにおいて、25mA／cm2を60秒流し
ている。その後暗所において、一定容量制御に移
行し放置していると、測定温度において熱励起さ
れる比較的浅い準位の励起によつて接合バイアス
値Vdは、やはり１−et/〓型の関数形で、最終的に
定常値Vds（ｔ∞，h〓j）に達する。その後光エネ
ルギーh〓jの光を照射すると、そのエネルギー値
に相当する深い準位の光励起が生じ、接合バイア
ス電圧がある過渡応答を示しながら、同じく定常
値に達する。この過渡応答データをVph（ti，h〓j）
とし、定値をVphs（ｔ∞，h〓j）とする。通常こ
の過渡応答は１−et/〓の関数形となる。第１図に
この過渡応答の例を示す。本実施例では、上記の
暗所で多数キヤリア注入をおこなう測定サイクル
をPHASE０、暗所で一定容量制御のもとでVd
を求める測定サイクルをPHASE１そして光照射
してVph（ti，h〓j）を求める測定サイクルを
PHASE２としてそれぞれの記録装置に記録す
る。設定容量、試料温度照射光量等の一連のデー
タは、各光エネルギー毎に上記３つのPHASE毎
に格納される。加えて、前述したように、GaAs
中のEL2準位のように光励起によつてその基底状
態から励起状態に変化してしまう準位について
は、Vph（ti，h〓j）であらわされる過渡応答は第２
図のように、光照射とともに初めVphが急激に増
加し、その後Vphは漸減する。本発明の目的の他
の１つは、のような欠陥準位をも評価する事であ
る。この場合過渡応答データVph（ti，h〓j）を検索
して各光エネルギーに対してVphM（tM，h〓j）＞Vph
（ti，h〓jなるVphM（tM，h〓j）を得るか、又は測定中
に順次Vph（ti，h〓j）を比較してゆき、VphM（tM，
h〓j）を得る。結局最終的に得られるフオトキヤ
パシタンス測定装置の記録フオーマツトは１つの
光エネルギーに対し、表１に示すようにφから、
例えば５まで５つのPHASEが与えられる。
この例のようにアスキーフアイル形式にしなく
てもよく、バイナリー形式で保存してもよいこと
は言うまでもない事である。このデータフアイル
は表３に示す操作テーブルを持つ出力プログラム
によつて例えば本実施例ではプロツターによつて
出力される。
てもよく、バイナリー形式で保存してもよいこと
は言うまでもない事である。このデータフアイル
は表３に示す操作テーブルを持つ出力プログラム
によつて例えば本実施例ではプロツターによつて
出力される。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体接合と、前記半導体接合を一定の温度
に保持する装置と、前記半導体接合に単色光を照
射する装置と、前記半導体接合の接合容量を測定
する容量計と、前記半導体接合に多数キヤリアを
注入する装置と、前記半導体接合の接合容量を一
定値に保つバイアス電圧を印加するバイアス電圧
印加装置を備え、測定パラメータを意味する複数
の数値列と文字列があらかじめ配列された記憶装
置の測定パラメータに従つて多数キヤリア注入後
の単色光照射前に印加されるバイアス電圧値を記
録する装置と、単色光照射後に前記半導体接合に
印加されるバイアス電圧値の極大値と最終安定値
を記録する装置を備え、複数の測定結果出力パラ
メータが配列された記憶装置の出力パラメータに
従つて、少なくとも前記多数キヤリア注入後で単
色光照射前のバイアス電圧値の最終安定値を出力
する装置と、前記多数キヤリア注入後で単色光照
射前のバイアス電圧値の最終安定値と単色光照射
後のバイアス電圧値の最終安定値の差分を出力す
る装置と、単色光照射後のバイアス電圧の極大値
と単色光照射後のバイアス電圧の最終安定値との
差分を出力する装置を備えたフオトキヤパシタン
ス測定装置。 ２ 半導体接合と、前記半導体接合を一定の温度
に保持する装置と、前記半導体接合に単色光を照
射する装置と、前記半導体接合の接合容量を測定
する容量計と、前記半導体接合に多数キヤリアを
注入する装置を備え、測定パラメータを意味する
複数の数値列と文字列があらかじめ配列された記
憶装置の測定パラメータに従つて多数キヤリア注
入後の単色光照射前の接合容量を記録する装置
と、単色光照射後に前記半導体接合の接合容量の
極大値と最終安定値を記録する装置を備え、複数
の測定結果出力パラメータが配列された記憶装置
の出力パラメータに従つて、少なくとも前記多数
キヤリア注入後で単色光照射前の接合容量の最終
安定値を出力する装置と、前記多数キヤリア注入
後で単色光照射の接合容量の最終安定値と単色光
照射後の接合容量の最終安定値の差分を出力する
装置と、単色光照射後の接合容量の極大値と単色
光照射後の接合容量の最終安定値との差分を出力
する装置を備えたフオトキヤパシタンス測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32590087A JPH01166533A (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | フォトキャパシタンス測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32590087A JPH01166533A (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | フォトキャパシタンス測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166533A JPH01166533A (ja) | 1989-06-30 |
| JPH0577335B2 true JPH0577335B2 (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=18181849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32590087A Granted JPH01166533A (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | フォトキャパシタンス測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01166533A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5806989B2 (ja) * | 2012-09-05 | 2015-11-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 半導体素子の特性変化量測定装置、及び半導体素子の特性変化量測定方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5850311B2 (ja) * | 1979-06-21 | 1983-11-09 | 住友金属工業株式会社 | 耐摩耗性表面層を有する鋼材の製造法 |
| JPS6034028A (ja) * | 1983-08-06 | 1985-02-21 | Tokyo Daigaku | 適応式半導体捕獲中心測定方法 |
| JPH071781B2 (ja) * | 1983-12-07 | 1995-01-11 | 財団法人半導体研究振興会 | 一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法 |
-
1987
- 1987-12-22 JP JP32590087A patent/JPH01166533A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01166533A (ja) | 1989-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ambridge et al. | An automatic carrier concentration profile plotter using an electrochemical technique | |
| US4758786A (en) | Method of analyzing semiconductor systems | |
| US4168212A (en) | Determining semiconductor characteristic | |
| JP5843114B2 (ja) | キャリア寿命の測定方法および測定装置 | |
| US4028207A (en) | Measuring arrangements | |
| US6265890B1 (en) | In-line non-contact depletion capacitance measurement method and apparatus | |
| Dean et al. | A refined step-recovery technique for measuring minority carrier lifetimes and related parameters in asymmetric pn junction diodes | |
| CN118068155A (zh) | 多参量宽禁带半导体缺陷测试方法、装置及系统 | |
| HU181136B (en) | Method and instrument for measuring change in transient capacity of semiconducting elements | |
| Cuevas et al. | Capacitive effects in quasi-steady-state voltage and lifetime measurements of silicon devices | |
| Levinson | Capacitance transient analysis of configurationally bistable defects in semiconductors | |
| JPH0577335B2 (ja) | ||
| Esward et al. | A metrology perspective on the dark injection transient current method for charge mobility determination in organic semiconductors | |
| Krisztian et al. | Simultaneous measurement of charge carrier concentration, mobility, and lifetime | |
| Lee et al. | Measurement time reduction for generation lifetimes | |
| CN119480671B (zh) | 极深能级陷阱的探测方法及装置 | |
| JPS60123038A (ja) | 一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法 | |
| Blondeel et al. | Photoinduced current transient spectroscopy of deep defects in n-type ultrapure germanium | |
| Grimm et al. | Novel Method for Measuring Carrier Diffusion Lengths in Metal‐Halide Perovskites | |
| Day et al. | Deep level transient spectroscopy for diodes with large leakage currents | |
| Kropp et al. | Self-scaling minority carrier lifetime imaging using periodically modulated electroluminescence | |
| JPH05152410A (ja) | シリコンウエーハの結晶評価方法 | |
| Sreeshma et al. | Single thermal scan digital system for deep level transient spectroscopy | |
| JP2002033516A (ja) | 発光ダイオードの活性層の評価方法およびその評価装置 | |
| JP2574790B2 (ja) | 半導体評価方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |