JPH071781B2 - 一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法 - Google Patents
一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法Info
- Publication number
- JPH071781B2 JPH071781B2 JP58231922A JP23192283A JPH071781B2 JP H071781 B2 JPH071781 B2 JP H071781B2 JP 58231922 A JP58231922 A JP 58231922A JP 23192283 A JP23192283 A JP 23192283A JP H071781 B2 JPH071781 B2 JP H071781B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- constant
- depletion layer
- capacitance
- photocapacitance
- bias voltage
- 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
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/01—Manufacture or treatment
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本願発明は、半導体中の深い準位を測定する方法に関す
るものである。
るものである。
従来、半導体中の深い準位に対する測定法として、PC
（Photoconductivity）、TSC（Thermally Stimulated C
urrent）、TSCAP（Thermally Stimulated Capacitanc
e）、高温でのホール効果、光ホール効果、PL（Photolu
minescence）、Junction Capacitance、Junction Curre
nt、Lifetime、IR吸収、ESR（Eletron Spin Resonanc
e）等、種々あるが、次に挙げるフォトキャパシタンス
法（Photocapacitance以下PHCAPという。）、DLTS法（D
eep Level Transient Spectroscopy以下DLTSという。）
は、実際のデバイスに近いｐ−ｎ接合、ショットキ接合
の形で極めて極微量の深い準位の密度が検出できる。
（Photoconductivity）、TSC（Thermally Stimulated C
urrent）、TSCAP（Thermally Stimulated Capacitanc
e）、高温でのホール効果、光ホール効果、PL（Photolu
minescence）、Junction Capacitance、Junction Curre
nt、Lifetime、IR吸収、ESR（Eletron Spin Resonanc
e）等、種々あるが、次に挙げるフォトキャパシタンス
法（Photocapacitance以下PHCAPという。）、DLTS法（D
eep Level Transient Spectroscopy以下DLTSという。）
は、実際のデバイスに近いｐ−ｎ接合、ショットキ接合
の形で極めて極微量の深い準位の密度が検出できる。
更に、DLTSは、深い準位に獲えられた電子を熱励起する
ことにより、そのエミッションレイトの温度依存性から
深い準位の活性化エネルギーを求めるところから、測定
温度を77〜400Kとすると概算で、価電子帯、伝導帯から
約0.8eV程度の深い準位が測定されるのに対し、PHCAP
は、直接、分光された光を照射して励起するところか
ら、被測定物の半導体の禁制帯幅に近いところまで深い
準位の活性化ができ、DLTSでは困難な1.0eV以上の深い
準位の測定も可能である。DLTSで、0.8eV以上の活性化
エネルギーを有する深い準位の測定の為には、約400K以
上もの高温にする必要があり、このような高温では、pn
接合、ショットキーバリアダイオード等の特性の変化さ
らには、破壊を引き起してしまい測定不可能である。
ことにより、そのエミッションレイトの温度依存性から
深い準位の活性化エネルギーを求めるところから、測定
温度を77〜400Kとすると概算で、価電子帯、伝導帯から
約0.8eV程度の深い準位が測定されるのに対し、PHCAP
は、直接、分光された光を照射して励起するところか
ら、被測定物の半導体の禁制帯幅に近いところまで深い
準位の活性化ができ、DLTSでは困難な1.0eV以上の深い
準位の測定も可能である。DLTSで、0.8eV以上の活性化
エネルギーを有する深い準位の測定の為には、約400K以
上もの高温にする必要があり、このような高温では、pn
接合、ショットキーバリアダイオード等の特性の変化さ
らには、破壊を引き起してしまい測定不可能である。
従来、PHCAPは、一定逆バイアスを印加し、単色光を照
射した時の空乏層容量の変化から深い準位の密度を求め
ていた。これをp+ｎ接合の場合を例にとって述べる。第
１図は、p+ｎ接合の空乏層近くのエネルギー図である。
空乏層中の深い準位を、冷暗所にて、順方向に微かなが
ら電圧を印加し深い準位に電子を捕獲させた後、逆バイ
アス電圧（Ｖ）を印加した時の状態である。この状態の
空乏層に、分光した単色光を照射して、深い準位に捕獲
された電子を励起すると、第２図（ａ）、（ｂ）のよう
に空乏層中の電荷分布状態が変化する。第２図（ａ）
は、逆バイアスの印加電圧を一定にしたままの時であ
り、第２図（ｂ）は、空乏層容量が一定になるように、
逆バイアスの印加電圧を変化させた場合である。第２図
（ａ）の逆バイアスの印加電圧が一定の場合は、空乏層
容量が変化し、空乏層の幅がＷからＷ′に変化する。第
２図（ｂ）の空乏層容量一定の場合は、逆バイアスの印
加電圧はＶからＶ′に変り、空乏層の幅はＷのまま変ら
ない。以上のように、逆バイアスの印加電圧を一定にし
て、光照射による空乏層容量の変化から深い準位の密度
を求める方法は、上述のように、接合容量の変化即ち、
空乏層の幅の変化が起こり、測定された深い準位の密度
が、接合部分からどこまでの距離の領域における値か、
測定前に明確に決定できないという欠点を有している。
従って、所定の空乏層領域内の深い準位の密度を求める
為には、フォトキャパシタンス測定時に空乏層の幅を一
定に保つ必要があり、その為には空乏層容量を一定に保
持つように外部からの印加電圧を制御することによっ
て、深い準位の密度を求める必要がある。これが、本願
発明の一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法で
ある。
射した時の空乏層容量の変化から深い準位の密度を求め
ていた。これをp+ｎ接合の場合を例にとって述べる。第
１図は、p+ｎ接合の空乏層近くのエネルギー図である。
空乏層中の深い準位を、冷暗所にて、順方向に微かなが
ら電圧を印加し深い準位に電子を捕獲させた後、逆バイ
アス電圧（Ｖ）を印加した時の状態である。この状態の
空乏層に、分光した単色光を照射して、深い準位に捕獲
された電子を励起すると、第２図（ａ）、（ｂ）のよう
に空乏層中の電荷分布状態が変化する。第２図（ａ）
は、逆バイアスの印加電圧を一定にしたままの時であ
り、第２図（ｂ）は、空乏層容量が一定になるように、
逆バイアスの印加電圧を変化させた場合である。第２図
（ａ）の逆バイアスの印加電圧が一定の場合は、空乏層
容量が変化し、空乏層の幅がＷからＷ′に変化する。第
２図（ｂ）の空乏層容量一定の場合は、逆バイアスの印
加電圧はＶからＶ′に変り、空乏層の幅はＷのまま変ら
ない。以上のように、逆バイアスの印加電圧を一定にし
て、光照射による空乏層容量の変化から深い準位の密度
を求める方法は、上述のように、接合容量の変化即ち、
空乏層の幅の変化が起こり、測定された深い準位の密度
が、接合部分からどこまでの距離の領域における値か、
測定前に明確に決定できないという欠点を有している。
従って、所定の空乏層領域内の深い準位の密度を求める
為には、フォトキャパシタンス測定時に空乏層の幅を一
定に保つ必要があり、その為には空乏層容量を一定に保
持つように外部からの印加電圧を制御することによっ
て、深い準位の密度を求める必要がある。これが、本願
発明の一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法で
ある。
空乏層容量一定で、深い準位の密度を求める式を導出す
る。光照射前の空乏層容量（Cdark）は、外部からの印
加バイアス電圧をVdark、拡散電位をVdとすると、p+ｎ
接合又は、金属−ｎ形半導体接合の場合、空乏層内のド
ナー密度を一定とすると次式で与えられる。
る。光照射前の空乏層容量（Cdark）は、外部からの印
加バイアス電圧をVdark、拡散電位をVdとすると、p+ｎ
接合又は、金属−ｎ形半導体接合の場合、空乏層内のド
ナー密度を一定とすると次式で与えられる。
ここで、ｑは電子の電荷量、Ａは接合面積、εSは半導
体結晶の誘電率、NDはｎ形半導体結晶中の浅いエネルギ
ー準位を有するドナーの密度、Vdはは拡散電位、Cdark
は、光照射前の容量、Vdarkは、光照射前に加えた外部
印加バイアス電圧である。
体結晶の誘電率、NDはｎ形半導体結晶中の浅いエネルギ
ー準位を有するドナーの密度、Vdはは拡散電位、Cdark
は、光照射前の容量、Vdarkは、光照射前に加えた外部
印加バイアス電圧である。
次に、光を照射した後の接合容量（Cph）を、光照射前
の接合容量（Cdark）と同じになるように（Cph=Cdark）
外部印加バイアス電圧を調節し、この時の電圧をVphと
すると、接合容量は、次式で与えられる。
の接合容量（Cdark）と同じになるように（Cph=Cdark）
外部印加バイアス電圧を調節し、この時の電圧をVphと
すると、接合容量は、次式で与えられる。
ここでNTは、空乏層中の深い準位の密度で一定であると
した。
した。
（１）、（２）式より次式が導かれる。
（３）式より、一定容量法により、空乏層中の深い準位
の密度を、空乏層の幅を変えずに測定することが出来
る。この方法によって、例えば、第３図に示したよう
に、深い準位の密度NT（ｘ）が、接合部からの距離ｘに
対して、急峻に変化している場合、従来の逆バイアス印
加電圧を一定にする方法では、光を照射する前の空乏層
の幅がx2であり、光を照射した後の空乏層の幅は、x1に
変化してしまい、測定時に空乏層端の位置を決めること
ができない。従って、例えばイオン打ち込み法などで形
成した極めて薄い層等において、どの位置の深い準位の
測定を行なうかが極めて重要である場合は、本願発明の
ように一定容量法で測定を行なえば、測定時に、予め空
乏層端の位置を正確に決めることができ、その空乏層内
の深い準位の測定を行なうことができる。この方法を用
いて、実際にGaAlAs赤色発光ダイオードに応用した測定
例を第４図に示す。第４図に示した様に、グラフの横軸
の照射した光エネルギーｈν（eV）に対して、縦軸に光
を照射した後の接合容量を一定にする為に変化させたバ
イアス電圧変化ΔVphが測定されている。
の密度を、空乏層の幅を変えずに測定することが出来
る。この方法によって、例えば、第３図に示したよう
に、深い準位の密度NT（ｘ）が、接合部からの距離ｘに
対して、急峻に変化している場合、従来の逆バイアス印
加電圧を一定にする方法では、光を照射する前の空乏層
の幅がx2であり、光を照射した後の空乏層の幅は、x1に
変化してしまい、測定時に空乏層端の位置を決めること
ができない。従って、例えばイオン打ち込み法などで形
成した極めて薄い層等において、どの位置の深い準位の
測定を行なうかが極めて重要である場合は、本願発明の
ように一定容量法で測定を行なえば、測定時に、予め空
乏層端の位置を正確に決めることができ、その空乏層内
の深い準位の測定を行なうことができる。この方法を用
いて、実際にGaAlAs赤色発光ダイオードに応用した測定
例を第４図に示す。第４図に示した様に、グラフの横軸
の照射した光エネルギーｈν（eV）に対して、縦軸に光
を照射した後の接合容量を一定にする為に変化させたバ
イアス電圧変化ΔVphが測定されている。
以上が、一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法
の詳細な説明であり、従来の一定電圧によフォトキャパ
シタンス測定方法との比較においてはるかに優れている
ことが理解される。本願発明による深い準位の測定法
は、今後ますます微細化の進む各種半導体デバイスの特
性向上等に寄与するところは極めて大であり、工業的価
値は極めて大きい。
の詳細な説明であり、従来の一定電圧によフォトキャパ
シタンス測定方法との比較においてはるかに優れている
ことが理解される。本願発明による深い準位の測定法
は、今後ますます微細化の進む各種半導体デバイスの特
性向上等に寄与するところは極めて大であり、工業的価
値は極めて大きい。
第１図は、p+ｎ接合に対して、冷暗所で、順方向に微か
ながら電圧を印加し深い準位に電子を捕獲させた後、逆
バイアス電圧を印加した時の空乏層のエネルギー図、第
２図（ａ）は、バイアス電圧を一定にして、光を照射し
た後の空乏層のエネルギー図、第２図（ｂ）は、接合容
量を一定にして、光を照射した後の空乏層のエネルギー
図、第３図は、接合部からの距離ｘに対して、深い準位
の密度NT（ｘ）の分布が、急峻に変化している場合の一
例を示すグラフ、第４図はGaAlAs発光ダイオードを用い
た一定容量によるフォトキャパシタンス測定の結果を示
すグラフである。
ながら電圧を印加し深い準位に電子を捕獲させた後、逆
バイアス電圧を印加した時の空乏層のエネルギー図、第
２図（ａ）は、バイアス電圧を一定にして、光を照射し
た後の空乏層のエネルギー図、第２図（ｂ）は、接合容
量を一定にして、光を照射した後の空乏層のエネルギー
図、第３図は、接合部からの距離ｘに対して、深い準位
の密度NT（ｘ）の分布が、急峻に変化している場合の一
例を示すグラフ、第４図はGaAlAs発光ダイオードを用い
た一定容量によるフォトキャパシタンス測定の結果を示
すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】試料ダイオードの空乏層中の深い準位の荷
電状態に応じて該試料ダイオードの接合容量を一定に保
つようにバイアス電圧を制御する一定容量によるフォト
キャパシタンス測定方法において、該試料ダイオードに
暗所で順バイアス電圧を加える工程と、暗所で該順バイ
アス電圧を加えた後、暗所で一定の接合容量を与える逆
バイアス電圧の飽和値１を得る工程と、該試料ダイオー
ドの空乏層中に単色光を照射し深い準位に捕獲された荷
電を励起する工程と、該単色光を照射した後の逆バイア
ス電圧の飽和値２を得る工程と、該飽和値２と該飽和値
１の差分を得る工程を有することを特徴とする一定容量
によるフォトキャパシタンス測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58231922A JPH071781B2 (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58231922A JPH071781B2 (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60123038A JPS60123038A (ja) | 1985-07-01 |
| JPH071781B2 true JPH071781B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=16931159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58231922A Expired - Lifetime JPH071781B2 (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071781B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0693476B2 (ja) * | 1986-11-11 | 1994-11-16 | 財団法人半導体研究振興会 | 一定容量法による結晶欠陥評価装置及び評価方法 |
| JPS63140544A (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-13 | Semiconductor Res Found | 一定容量法によるフォトキャパシタンス測定装置及び測定方法 |
| JPH01166533A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-06-30 | Semiconductor Res Found | フォトキャパシタンス測定装置 |
| ES2067032T3 (es) * | 1989-07-19 | 1995-03-16 | Bell Communications Res | Sistema de lapiz luminoso para imagenes proyectadas. |
| JP4774723B2 (ja) * | 2004-11-17 | 2011-09-14 | カシオ計算機株式会社 | 投影装置、指示画像消去方法及びプログラム |
| CN114216939B (zh) * | 2021-12-14 | 2024-01-30 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 碳化硅表面缺陷态能量分布测量方法、系统及存储介质 |
-
1983
- 1983-12-07 JP JP58231922A patent/JPH071781B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５２（５）Ｍａｙ１９８１Ｐ．３４０５〜３４１２ |
| Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，ｖｏｌ．２３Ｎｏ．３１Ａｕｇ．１９７３Ｐ．１５０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60123038A (ja) | 1985-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Musiienko et al. | Defects in hybrid perovskites: the secret of efficient charge transport | |
| Kuciauskas et al. | Identification of Recombination Losses in CdSe/CdTe Solar Cells from Spectroscopic and Microscopic Time‐Resolved Photoluminescence | |
| Tokuda et al. | Studies of neutron-produced defects in silicon by deep-level transient spectroscopy | |
| Afanas' ev | Internal Photoemission Spectroscopy: Fundamentals and Recent Advances | |
| US5519334A (en) | System and method for measuring charge traps within a dielectric layer formed on a semiconductor wafer | |
| EP0304632A2 (en) | A contacless technique for semiconductor wafer testing | |
| Prinz et al. | Influence of a Strong Electric Field on the Carrier Capture by Nonradiative Deep‐Level Centers in GaAs | |
| Fahrner et al. | Determination of deep energy levels in Si by MOS techniques | |
| US9110127B2 (en) | Apparatus and method for electrical characterization by selecting and adjusting the light for a target depth of a semiconductor | |
| Schroder et al. | Corona-oxide-semiconductor device characterization | |
| JPH071781B2 (ja) | 一定容量によるフォトキャパシタンス測定方法 | |
| JP5702545B2 (ja) | 半導体領域の接合深さを測定する方法および装置 | |
| JP2005317562A (ja) | 不純物金属濃度測定の方法 | |
| Larcher et al. | Gate current in ultrathin MOS capacitors: a new model of tunnel current | |
| Lee et al. | Measurement time reduction for generation lifetimes | |
| JP2609728B2 (ja) | Ｍｉｓ界面評価法及び装置 | |
| Li et al. | A new method for the determination of dopant and trap concentration profiles in semiconductors | |
| Gründig-Wendrock et al. | Defect specific topography of GaAs wafers by microwave-detected photo induced current transient spectroscopy | |
| KR20200025797A (ko) | 반도체 재료의 도핑농도 측정방법 및 이를 이용한 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체 | |
| Grivitskas et al. | Carrier lifetime in MBE grown Si: Sb and Si: In layers measured by the transient grating method | |
| JPH05152410A (ja) | シリコンウエーハの結晶評価方法 | |
| Barnard | Electrical characterization of alpha-particle irradiation-induced defects in germanium | |
| Igalson et al. | Recombination centers in the Cu (In, Ga) Se2-based photovoltaic devices | |
| Rein et al. | Advanced defect characterization by combining temperature-and injection-dependent lifetime spectroscopy (TDLS and IDLS) | |
| Kurtz de Griñó | Deep levels and acceptors in Zn (Mg) O: effect of N-doping |