JPS58108752A - 半導体特性測定装置 - Google Patents
半導体特性測定装置Info
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- JPS58108752A JPS58108752A JP56206931A JP20693181A JPS58108752A JP S58108752 A JPS58108752 A JP S58108752A JP 56206931 A JP56206931 A JP 56206931A JP 20693181 A JP20693181 A JP 20693181A JP S58108752 A JPS58108752 A JP S58108752A
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- semiconductor
- sample
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- semiconductor sample
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- 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
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体内の少数キャリア寿命を、光電圧の位
相から非接触で測定する半導体特性測定装置の改良に関
する。
相から非接触で測定する半導体特性測定装置の改良に関
する。
半導体試料内の少数キャリア寿命の測定は、半導体試料
の表面にオーミックコンタクトを有する電極を形成し、
キセノンランプなどの光源から発生された光パルスで半
導体試料を照射することによって得られる光導電電流の
過渡的時間応答から求める方法がよく用いられている。
の表面にオーミックコンタクトを有する電極を形成し、
キセノンランプなどの光源から発生された光パルスで半
導体試料を照射することによって得られる光導電電流の
過渡的時間応答から求める方法がよく用いられている。
しかしながら、この方法は接触測定法であり、従って破
壊検査となるから抜き取り検査にしか向かなｈという欠
点がある。
壊検査となるから抜き取り検査にしか向かなｈという欠
点がある。
他方、非接触で測定する方法として元パルスを半導体試
料に照射して少数キャリアを発生させ、その過渡的な時
間応答をマイクロ波の吸収によって観測する方法がある
。しかしながら、この測定方法はマイクロ波の吸収長よ
り薄い半導体試料に限定されるうえに、高価で複雑なマ
イクロ波発信器、マイクロ波受波器、その他の機器を必
要とするために測定装置全体が複雑でかつ高価になると
いう欠点を有する。また、半導体試料中のキャリア濃度
が大きい場合は得られる信号のレベルが小さくなるから
、そのような場合は減衰特性からの少数キャリア寿命の
読み取シが困難になる欠点がある。
料に照射して少数キャリアを発生させ、その過渡的な時
間応答をマイクロ波の吸収によって観測する方法がある
。しかしながら、この測定方法はマイクロ波の吸収長よ
り薄い半導体試料に限定されるうえに、高価で複雑なマ
イクロ波発信器、マイクロ波受波器、その他の機器を必
要とするために測定装置全体が複雑でかつ高価になると
いう欠点を有する。また、半導体試料中のキャリア濃度
が大きい場合は得られる信号のレベルが小さくなるから
、そのような場合は減衰特性からの少数キャリア寿命の
読み取シが困難になる欠点がある。
これに対して、央願昭５６−１０３８６５号１半導体特
性測定装置」に開示した如く光ビームをくり返し周波数
ｆでパルス化し、半導体試料の表面に近接させるように
して透明電極を設置し、容量結合により光電圧を取り出
すことによって光電圧信号とパルス化信号との位相差か
ら少数キャリア寿命を測定する方法がある。
性測定装置」に開示した如く光ビームをくり返し周波数
ｆでパルス化し、半導体試料の表面に近接させるように
して透明電極を設置し、容量結合により光電圧を取り出
すことによって光電圧信号とパルス化信号との位相差か
ら少数キャリア寿命を測定する方法がある。
この測定方法は、非接触で、かつ、非破壊測定である上
に、測定装置の構成が簡単で安価に製作できる特徴を持
っている。しかしながら、光電圧の位相の変化には、少
数キャリアの寿命による位相の変化だけでなく、接合容
量や、結合コンデンサの容量などによる位相の変化が含
まれておシ、これらが測定に内乱を与えているために正
確な少数キャリア寿命を測定することは困難であった。
に、測定装置の構成が簡単で安価に製作できる特徴を持
っている。しかしながら、光電圧の位相の変化には、少
数キャリアの寿命による位相の変化だけでなく、接合容
量や、結合コンデンサの容量などによる位相の変化が含
まれておシ、これらが測定に内乱を与えているために正
確な少数キャリア寿命を測定することは困難であった。
したがって、本発明の目的は半導体試料内の少数キャリ
ア寿命を容量結合による光電圧の位相から測定する時、
少数キャリアの寿命による位相変化以外の位相変化分を
除去して少数キャリアの寿命の正確な測定を行い得る半
導体特性測定装置を提供することにある。
ア寿命を容量結合による光電圧の位相から測定する時、
少数キャリアの寿命による位相変化以外の位相変化分を
除去して少数キャリアの寿命の正確な測定を行い得る半
導体特性測定装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、光吸収係
数が極めて小さくなる長波長のパルス化された元ビーム
と、反対に光吸収係数が極めて大きくなる短波長のパル
ス化された光ビームと全交互に半導体試料に照射するこ
とによって得られる光電圧１ｇ号間の位相差から少数キ
ャリア寿命を求めるように半導体特性測定装置を構成し
たことを特徴としている。
数が極めて小さくなる長波長のパルス化された元ビーム
と、反対に光吸収係数が極めて大きくなる短波長のパル
ス化された光ビームと全交互に半導体試料に照射するこ
とによって得られる光電圧１ｇ号間の位相差から少数キ
ャリア寿命を求めるように半導体特性測定装置を構成し
たことを特徴としている。
かかる本発明の特徴的な構成によって少数キャリア寿命
による位相変化以外の位相変化分を除去できるため半導
体試料における少数キャリア寿命を正＃に測定可能とな
る。
による位相変化以外の位相変化分を除去できるため半導
体試料における少数キャリア寿命を正＃に測定可能とな
る。
その結果、非接触、非破壊で、かつ、少数キャリア寿命
の絶対値が測定可能な半導体特性測定装置を提供できる
ようになった。
の絶対値が測定可能な半導体特性測定装置を提供できる
ようになった。
以下、本発明を図面を用いて詳述する。
はじめに、本発明の原理について述べる。
本発明は、表面近傍に電位障壁を持つ半導体試料による
光起電力効果を利用しており、糧々の半導体試料が対象
となりうるが、ここではこれらのうちの代表例として酸
化膜付きのＰ型Ｓｉウニノーについて説明するものとす
る。
光起電力効果を利用しており、糧々の半導体試料が対象
となりうるが、ここではこれらのうちの代表例として酸
化膜付きのＰ型Ｓｉウニノーについて説明するものとす
る。
本発明では、光ビームを周波数ｆのパルス化された光ビ
ームとして半導体試料に照射し、その時に生じる交流状
の光電圧を検出する。その結果、交流状の光電圧を電気
的容量を介して検出することが可能となり、非接触・非
破壊の測定を実現している。
ームとして半導体試料に照射し、その時に生じる交流状
の光電圧を検出する。その結果、交流状の光電圧を電気
的容量を介して検出することが可能となり、非接触・非
破壊の測定を実現している。
パルス化された光ビームを使用するために発生する光電
圧Ｖｐは複票数で表わされるが、以下、複素量に対して
は記号の上に〜印を付記することにする。
圧Ｖｐは複票数で表わされるが、以下、複素量に対して
は記号の上に〜印を付記することにする。
第１図は本発明で使用した５ｉＱ２膜を有するＳｉウェ
ーハの電気的等価回路を示したものである。同図におい
て、ＣＩは接合容量を、Ｒ，は接合抵抗を各々示したも
のである。そして、了、は元ビームの照射によって流れ
る光電流を、Ｃは結合容量ｔ−各々示している。また、
Ｃ６は光電圧Ｖ。
ーハの電気的等価回路を示したものである。同図におい
て、ＣＩは接合容量を、Ｒ，は接合抵抗を各々示したも
のである。そして、了、は元ビームの照射によって流れ
る光電流を、Ｃは結合容量ｔ−各々示している。また、
Ｃ６は光電圧Ｖ。
の検出系の浮遊容量を、Ｒｏは負荷抵抗を各々示し友も
のである。ところで、パルス化された元ビームの照射に
よって光電流子９．：が流れ、光′峨圧マ。
のである。ところで、パルス化された元ビームの照射に
よって光電流子９．：が流れ、光′峨圧マ。
が検出系の電極間に発生する関係は次式で表わされるこ
とは明らかである。
とは明らかである。
■、−７丁、 ・・・・・・・・・（１
）Ｒｊ１結合容量Ｃ１負荷抵抗Ｒ０、浮遊容量ｃ。
）Ｒｊ１結合容量Ｃ１負荷抵抗Ｒ０、浮遊容量ｃ。
で決まるインピーダンスである。また、上式（１）にお
いて、Ｖ Ｐ ｌ ’Ｅ ’＋およびγ、をそｔしぞれ
絶対値と位相とで表わすと次のようになることは当然で
ある。
いて、Ｖ Ｐ ｌ ’Ｅ ’＋およびγ、をそｔしぞれ
絶対値と位相とで表わすと次のようになることは当然で
ある。
＋Ｖ、＋ ｅ＋’＝ ｔ １ｚ １ ｅ ＋”１）ｘ（
ｌγＰｌｅｊ”）＝＋’ｉ２＋ ＋γｐｉｅｊ（θ、＋
θ−）１１０９１．（２）従って、 ｌＶｐ ｌ＝ ｌ＝Ｉ ｌγ、１ ０、−ｔ）、＋ｆｊ、 °°°°°°°゛°
（３）となることは明らかである。但し、ｊ＝Ｖ−１で
ある。
ｌγＰｌｅｊ”）＝＋’ｉ２＋ ＋γｐｉｅｊ（θ、＋
θ−）１１０９１．（２）従って、 ｌＶｐ ｌ＝ ｌ＝Ｉ ｌγ、１ ０、−ｔ）、＋ｆｊ、 °°°°°°°゛°
（３）となることは明らかである。但し、ｊ＝Ｖ−１で
ある。
さて、光電流子、は近似的に次式で表わされることはよ
く知られている。
く知られている。
０．−に４Ｌ １１．１８０１１．（４）αＴ、
＋１ ここに、Ｋは定数、αは光吸収係数、Ｔは実効的なキャ
リアの拡散長を示すものであり、この拡散長りと少数キ
ャリアの寿命τ（通常０．１μＳ〜１ｍｓ程度である。
＋１ ここに、Ｋは定数、αは光吸収係数、Ｔは実効的なキャ
リアの拡散長を示すものであり、この拡散長りと少数キ
ャリアの寿命τ（通常０．１μＳ〜１ｍｓ程度である。
）とは次式で表わされる関係にあることはよく知られて
いる。
いる。
ところで、光吸収係数αが極めて小さくαテ〈り１とな
る長波長の元ビームを用いた場合（例えば、Ｓｉウェー
ハでは波長が１μｍ前後の近赤外の光ビーム）、光電流
子、は実効的な拡散長宅に比例して工、≧にαＬとなる
。従って、このときは上述の（５）式から容易に類推で
きるように、元電流元電圧ｖｐの位相θ７は少数キャリ
ア寿命τの情報を含むことになる。第２図は照射光ビー
ムのパルス周波数ｆｔ−変化させた時の位相０７′の変
化の様子を４枚のＳＩウェーハについて測定し九結果を
示したものである。同図において、曲線７皿〜τ４は各
Ｓｉウェーハ毎の少数キャリアの寿命による位相変化部
分を示している。パルス周波数ｆが低い領域でみられる
位相変化はインピーダンス（９） Ｚの位相θ、による変化を表わしている。このように、
光電圧Ｖ、の位相θ７にはどうしてもインピーダンスＺ
の位相θ、が含まれるためこの位相θ、から直接、少数
キャリアの寿命τを求めることが困難であることは明ら
かである。
る長波長の元ビームを用いた場合（例えば、Ｓｉウェー
ハでは波長が１μｍ前後の近赤外の光ビーム）、光電流
子、は実効的な拡散長宅に比例して工、≧にαＬとなる
。従って、このときは上述の（５）式から容易に類推で
きるように、元電流元電圧ｖｐの位相θ７は少数キャリ
ア寿命τの情報を含むことになる。第２図は照射光ビー
ムのパルス周波数ｆｔ−変化させた時の位相０７′の変
化の様子を４枚のＳＩウェーハについて測定し九結果を
示したものである。同図において、曲線７皿〜τ４は各
Ｓｉウェーハ毎の少数キャリアの寿命による位相変化部
分を示している。パルス周波数ｆが低い領域でみられる
位相変化はインピーダンス（９） Ｚの位相θ、による変化を表わしている。このように、
光電圧Ｖ、の位相θ７にはどうしてもインピーダンスＺ
の位相θ、が含まれるためこの位相θ、から直接、少数
キャリアの寿命τを求めることが困難であることは明ら
かである。
そこで、本発明では次のようにして光電圧Ｖ。
の位相θ７からインピーダンス７の位相θ、を除去する
ものである。すなわち、光の吸収係数αが非常に大きく
なる短波長の光（例えば、Ｓｉウェーハでは５５０μｍ
以下の短波長の光）に対してはαて２ン１となるので、
（４）式からＹ、＝にとなり、光電流子、の位相θＩ−
〇、つまり、光電圧ｖ、の位相θｖさイ・ンピーダンス
の位相θ６となる。すなわち、この場合には、光電圧ｖ
ｐの位相θ、は少数キャリアの寿命τによる位相変化を
無視できる量になっている。第３図は光吸収係数αを大
きくしてαＬ、＞＞１としたときの光電圧Ｖ。
ものである。すなわち、光の吸収係数αが非常に大きく
なる短波長の光（例えば、Ｓｉウェーハでは５５０μｍ
以下の短波長の光）に対してはαて２ン１となるので、
（４）式からＹ、＝にとなり、光電流子、の位相θＩ−
〇、つまり、光電圧ｖ、の位相θｖさイ・ンピーダンス
の位相θ６となる。すなわち、この場合には、光電圧ｖ
ｐの位相θ、は少数キャリアの寿命τによる位相変化を
無視できる量になっている。第３図は光吸収係数αを大
きくしてαＬ、＞＞１としたときの光電圧Ｖ。
の位相θ、′の周波数Ｖ）特性を示したものである。
光吸収係数αの値以外は第２図の測定条件と全く同じで
ある。これによプ、インピーダンスＺの位（１０） 相θ、は表われているか光電流Ｉ、の位相θ、の変化が
全く表われない。
ある。これによプ、インピーダンスＺの位（１０） 相θ、は表われているか光電流Ｉ、の位相θ、の変化が
全く表われない。
この実験結果により、αｉＴ ＜： （ｉのときの光電
圧ｖｐの位相０７′（第２図参照）からαＥ＞＞１のと
きの光電圧ｖｐの位相θ７〃（第３図参照）を引くこと
によって光電流子、の位相θｉだけを求めることができ
ることになる。
圧ｖｐの位相０７′（第２図参照）からαＥ＞＞１のと
きの光電圧ｖｐの位相θ７〃（第３図参照）を引くこと
によって光電流子、の位相θｉだけを求めることができ
ることになる。
第４図は位相０．／から位相θ、′を引いた位相差（０
７′−０７′つの周波数の特性を拡大して示したもので
ある。すなわち、光吸収係数αが小さくなる長波長の光
ビームと光吸収係数αが大きくなる短波長の元ビームと
を用いてＳｉワエーハに照射し光電圧Ｖ、の位相θアを
それぞれ測定してその位相差を求めることにより、イン
ピーダンスｌの位相θ１の影響を受けずに光電流子、の
位相θ轟のみを測定することができることになる。すな
わち（１１） となる。そこで、例えば、θ、′−θ、”＝−２２，５
度となる周波数ｆ ｆ ＝ ｆ ｏ とすると、少数キ
ャリアの寿命τは次のように求められることになる。
７′−０７′つの周波数の特性を拡大して示したもので
ある。すなわち、光吸収係数αが小さくなる長波長の光
ビームと光吸収係数αが大きくなる短波長の元ビームと
を用いてＳｉワエーハに照射し光電圧Ｖ、の位相θアを
それぞれ測定してその位相差を求めることにより、イン
ピーダンスｌの位相θ１の影響を受けずに光電流子、の
位相θ轟のみを測定することができることになる。すな
わち（１１） となる。そこで、例えば、θ、′−θ、”＝−２２，５
度となる周波数ｆ ｆ ＝ ｆ ｏ とすると、少数キ
ャリアの寿命τは次のように求められることになる。
従って、周波数ｆを掃引して０１′−〇、”＝−２２，
５麓となる周波数ｆｏを求めれば（６）式から少数ギヤ
リアの寿命τが求まることになる。なお、θ、′−θ、
”＝−２２，５度となる周波数でなくともθ ／ ９
、 ／／ ＝θ。（ただし、θ。は一定値）となる周
波数ｆｏ／を求めれば、少数キャリアのができることは
当然である。
５麓となる周波数ｆｏを求めれば（６）式から少数ギヤ
リアの寿命τが求まることになる。なお、θ、′−θ、
”＝−２２，５度となる周波数でなくともθ ／ ９
、 ／／ ＝θ。（ただし、θ。は一定値）となる周
波数ｆｏ／を求めれば、少数キャリアのができることは
当然である。
次に、本発明による半導体特性測定装置の具体例につい
て述べる。
て述べる。
第５図は本発明の半導体特性測定装置の基本的な構成を
示したものである。同図において、アースされた金属製
試料台兼電極１の上に半導体試料（Ｓ鳳つェーハ）２が
載置されている。その上方に１００μｍ前後の間隔をお
いて透明電極３′を（１２） 有するカラス基板３を設置し、半導体試料２と電気的容
量結合が形成される。パルス化された元ビーム４が半導
体試料２に照射された時、発生する光電圧は電極１と電
極３′とによって電気容量的に交流信号として検出され
、前置増幅器８で増幅された後位相検出器９で元ビーム
４のパルス化信号との位相差が電圧として測定される。
示したものである。同図において、アースされた金属製
試料台兼電極１の上に半導体試料（Ｓ鳳つェーハ）２が
載置されている。その上方に１００μｍ前後の間隔をお
いて透明電極３′を（１２） 有するカラス基板３を設置し、半導体試料２と電気的容
量結合が形成される。パルス化された元ビーム４が半導
体試料２に照射された時、発生する光電圧は電極１と電
極３′とによって電気容量的に交流信号として検出され
、前置増幅器８で増幅された後位相検出器９で元ビーム
４のパルス化信号との位相差が電圧として測定される。
さて、光源には短波長のビーム４′を発生る短波長光源
５と長波長の元ビーム４“を発する長波長光源５′とが
用いらｎる。それぞれの光源５゜５′はくり返しパルス
電源６で駆動されてパルス化された元ビーム４′、４”
を発生する。
５と長波長の元ビーム４“を発する長波長光源５′とが
用いらｎる。それぞれの光源５゜５′はくり返しパルス
電源６で駆動されてパルス化された元ビーム４′、４”
を発生する。
但し、パルス電源６のくり返し周波数は電圧によって制
御でさ、掃引用発振器６′ののこぎり波で掃引される。
御でさ、掃引用発振器６′ののこぎり波で掃引される。
パルス′蝋源６による駆動パルス化信号と元ビーム４と
の間の時間的な遅れを無視できる発光ダイオードや半導
体レーザーを光源５゜５′として主に使用する。それぞ
れの光源５゜５′から放出される光ビーム４′、４“は
それぞれの光路を経て光ビーム４として半導体試料２の
（１３） 面上の同一点を照射するようになっている。光源５と光
源５′との切換えは移動反射鏡７で行なう。
の間の時間的な遅れを無視できる発光ダイオードや半導
体レーザーを光源５゜５′として主に使用する。それぞ
れの光源５゜５′から放出される光ビーム４′、４“は
それぞれの光路を経て光ビーム４として半導体試料２の
（１３） 面上の同一点を照射するようになっている。光源５と光
源５′との切換えは移動反射鏡７で行なう。
つまり、移動反射鏡７が光路中にあると長波長光源５′
からの光ビーム４〃半導体試料２を照射し、光路中に移
動反射鏡７かないときは短波長光源５からの光ビーム４
′が半導体試料２を照射するようになっている。この移
動反射鏡７にはホトカップラ７′が設けられており、移
動反射鏡７の移動に伴い、ホトカップラ７′の出力は大
きく変化する。さて、ここで、移動反射鏡７による光源
５゜５′の切り換え周期Ｔ、、を光ビーム４のくり返し
周期Ｔよりも十分に大きくするものとする。そうすれば
、光源５．５′の切り換えによる位相変化があれば、そ
れは位相検出器９の電圧変化として周期Ｔ、を持つ信号
になって生じる。従って、この周期Ｔ１の電圧変化分を
ホトカップラ７′の出力信号と同期検波することにより
、Ｓ／Ｎよく光源５，５′の違いによる位相差を検出で
きることになる。次に、この位相差に比例した電圧がレ
ベルコンパレータ１１のレベル設定＋ｉｖｔに等しく（
１４） なったとさ、レベルコンパレータ１１の出力が発生し、
ゲート１２を開く。ゲート１２が開かれるとパルス周期
−電圧変換器１３で光源のくり返し周波数の周ＪＪＡＴ
が電圧に変換され、その電圧をデジタル電圧計１４で測
定すれば少数キャリアの寿命τが求まることにある。な
お、レベルコンパレータ１１のレベル設定値ＶＬは前述
したように位相差が２２，５度になるように選んでいる
。また、パルス電源６０周波数掃引の周期Ｔｐは周期Ｔ
ゆ。
からの光ビーム４〃半導体試料２を照射し、光路中に移
動反射鏡７かないときは短波長光源５からの光ビーム４
′が半導体試料２を照射するようになっている。この移
動反射鏡７にはホトカップラ７′が設けられており、移
動反射鏡７の移動に伴い、ホトカップラ７′の出力は大
きく変化する。さて、ここで、移動反射鏡７による光源
５゜５′の切り換え周期Ｔ、、を光ビーム４のくり返し
周期Ｔよりも十分に大きくするものとする。そうすれば
、光源５．５′の切り換えによる位相変化があれば、そ
れは位相検出器９の電圧変化として周期Ｔ、を持つ信号
になって生じる。従って、この周期Ｔ１の電圧変化分を
ホトカップラ７′の出力信号と同期検波することにより
、Ｓ／Ｎよく光源５，５′の違いによる位相差を検出で
きることになる。次に、この位相差に比例した電圧がレ
ベルコンパレータ１１のレベル設定＋ｉｖｔに等しく（
１４） なったとさ、レベルコンパレータ１１の出力が発生し、
ゲート１２を開く。ゲート１２が開かれるとパルス周期
−電圧変換器１３で光源のくり返し周波数の周ＪＪＡＴ
が電圧に変換され、その電圧をデジタル電圧計１４で測
定すれば少数キャリアの寿命τが求まることにある。な
お、レベルコンパレータ１１のレベル設定値ＶＬは前述
したように位相差が２２，５度になるように選んでいる
。また、パルス電源６０周波数掃引の周期Ｔｐは周期Ｔ
ゆ。
Ｔよりも十分長くなるようにする。すなわち、各周期’
ｌ’、、Ｔ□、Ｔの大小関係は’ｒｐ＞＞’ｒゆ２ンＴ
となるようにする。通常、少数キャリアの寿命τは１０
−４秒以下なので、Ｔ（１０−’秒である。従って、Ｔ
０〜１０−３〜１０−２秒とすればＴｐ勺０．１〜１秒
に設定できる。第６図は第５図に示した本発明による特
性測定装置を用いて光電圧の位相の周波数特性を測定し
た結果を示したグラフである。
ｌ’、、Ｔ□、Ｔの大小関係は’ｒｐ＞＞’ｒゆ２ンＴ
となるようにする。通常、少数キャリアの寿命τは１０
−４秒以下なので、Ｔ（１０−’秒である。従って、Ｔ
０〜１０−３〜１０−２秒とすればＴｐ勺０．１〜１秒
に設定できる。第６図は第５図に示した本発明による特
性測定装置を用いて光電圧の位相の周波数特性を測定し
た結果を示したグラフである。
曲線Ａは長波長光源５′ （λ＝８９３ｎｍ）のみのと
きの測定結果であり、曲線Ｂは短波長光源５（λ＝５７
０ｎｍ）のみのときの測定結果である。
きの測定結果であり、曲線Ｂは短波長光源５（λ＝５７
０ｎｍ）のみのときの測定結果である。
（１５）
また、曲線Ｃは曲線Ａと曲線Ｂとの位相の差を示したも
のである。但し、測定した周波数の範囲が狭いため少数
キャリアの寿命τによる位相変化が十分に表われていな
い。Ｃれにより明らかなように、曲線Ａのデータだけで
はどこを基準にした位相の値が少数キャリアの寿命の変
化に関係するのか不明である。すなわち、光電圧の位相
の周波数特性には曲線への特性かられかるように位相θ
。
のである。但し、測定した周波数の範囲が狭いため少数
キャリアの寿命τによる位相変化が十分に表われていな
い。Ｃれにより明らかなように、曲線Ａのデータだけで
はどこを基準にした位相の値が少数キャリアの寿命の変
化に関係するのか不明である。すなわち、光電圧の位相
の周波数特性には曲線への特性かられかるように位相θ
。
の影響や、測定装置に含まれろ位相変化などの影響があ
る。しかもその影響に大きさは測定試料の違いや、測定
装置の動作条件などによシ変化しうるためその度毎に曲
線Ａにおける位相の絶対値および周波数特性は変化して
測定のバラツキが著しく大きくなる。従って、曲線Ｃに
示したように位相差を測定してこれらの影響を除去し、
少数キャリアの寿命τによる位相変化のみを測定すれば
これらの誤差は著しく低減されることがわかる。
る。しかもその影響に大きさは測定試料の違いや、測定
装置の動作条件などによシ変化しうるためその度毎に曲
線Ａにおける位相の絶対値および周波数特性は変化して
測定のバラツキが著しく大きくなる。従って、曲線Ｃに
示したように位相差を測定してこれらの影響を除去し、
少数キャリアの寿命τによる位相変化のみを測定すれば
これらの誤差は著しく低減されることがわかる。
以上説明したごとく本発明によれば、光電圧の位相に含
まれる少数キャリアの寿命の情報を他の位相変化の要因
の影響を受けずに測定できる。しく１６） たがって、少数キャリアの寿命による位相変化のみを検
出できる結果、少数キャリアの寿命の絶対値を求めるこ
とができる。また、位相を利用するため振幅変動の影響
が無い。その上、非接触測定であるといった極めて顕著
な効果が得られる。
まれる少数キャリアの寿命の情報を他の位相変化の要因
の影響を受けずに測定できる。しく１６） たがって、少数キャリアの寿命による位相変化のみを検
出できる結果、少数キャリアの寿命の絶対値を求めるこ
とができる。また、位相を利用するため振幅変動の影響
が無い。その上、非接触測定であるといった極めて顕著
な効果が得られる。
第１図は本発明に使用した半導体試料における光電圧の
発生に対する電気的等価回路図、第２図はα宅くく１の
ときの充電圧位相の周波数特性を示すグラフ、第３図は
αて〉〉１のときの充電圧位相の周波数特性を示すグラ
フ、第４図はαＬ（１のときの位相θ、′とα１ンン１
のときの位相θ、〃との位相差（θ７′−〇、′）の周
波数特性を示すグラフ、第５図は本発明による半導体特
性測定装置の基本的な構成図、第６図は本発明の効果を
示すグラフである。 １・・・電極兼用金属製試料台、２・・・半導体試料、
３・・・ガラス基板、３′・・・透明電極、４・・・光
ビーム、４′・・・短波長の光ビーム、４″・・・長波
長の光ビーム、５・・・短波長光源、５′・・・長波長
光源、６・・・く（１７）
発生に対する電気的等価回路図、第２図はα宅くく１の
ときの充電圧位相の周波数特性を示すグラフ、第３図は
αて〉〉１のときの充電圧位相の周波数特性を示すグラ
フ、第４図はαＬ（１のときの位相θ、′とα１ンン１
のときの位相θ、〃との位相差（θ７′−〇、′）の周
波数特性を示すグラフ、第５図は本発明による半導体特
性測定装置の基本的な構成図、第６図は本発明の効果を
示すグラフである。 １・・・電極兼用金属製試料台、２・・・半導体試料、
３・・・ガラス基板、３′・・・透明電極、４・・・光
ビーム、４′・・・短波長の光ビーム、４″・・・長波
長の光ビーム、５・・・短波長光源、５′・・・長波長
光源、６・・・く（１７）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、表面近傍に電位障壁を有する半導体試料を載置する
ための試料台と、載置された上記半導体試料に光が照射
された時上記半導体試料における光吸収係数を極めて小
さくし得る長波長の第１の元ビームを発生する第１の光
源と、載置された上記半導体試料に光が照射された時上
記半導体試料における光吸収係数を極めて大キくシ得る
短波長の第２の元ビームを発生する第２の光源と、上記
第１および第２の元ビームをパルス化された元ビームに
する手段と、上記第１および第２のパルス化された光ビ
ームを交互に上記半導体試料の同一場所に照射する手段
と、上記第１および第２のパルス化された元ビームを上
記半導体試料に照射することによって上記半導体試料に
発生する第１および第２の充電圧を容量結合によって検
出する手段と、検出された第１および第２の光電圧検出
信号から上記パルス化信号に対する第１および第２の位
相変化量を検出する手段と、上記第１の位相変化量と上
記第２の位相変化量との間の位相差を求めることによっ
て上記半導体試料における少数キャリア寿命を算出する
信号処理手段とを備えてなることを％徴とする半導体特
性測定装置。 ２、上記第１および第２の光源が発光ダイオードまたは
半導体レーザからなることを％徴とする第１項の半導体
特性測定装置。 ３、上記パルス化手段が上記第１および第２の光源を駆
動するため上記第１および第２の光源に接続されたパル
ス電源からなることを特徴とする第１項の半導体特性測
定装置。 ４、上記交互照射手段が上記第１および第２の光源と上
記試料台との間の光路中に設けられた移動反射鏡からな
ることを特徴とする第１項の半導体特性測定装置。 ５、上記光電圧検出手段が電極を兼ねた上記試料台と上
記半導体試料の近傍であって上記第１および第２の光源
側に設けられた透明電極からなることを特徴とする第１
項の半導体特性測定装置。 ６、上記位相検出手段が上記光電圧検出手段からの検出
信号と上記パルス化手段からのパルス化信号とを入力と
した位相検波器からなることを特徴とする第１項の半導
体特性測定装置。 ７、上記半導体試料が酸化膜を有するシリコンウェハで
あることを％徴とする第１項の半導体特性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206931A JPS58108752A (ja) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | 半導体特性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56206931A JPS58108752A (ja) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | 半導体特性測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58108752A true JPS58108752A (ja) | 1983-06-28 |
Family
ID=16531417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56206931A Pending JPS58108752A (ja) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | 半導体特性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58108752A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005277417A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-10-06 | Kla Tencor Technologies Corp | 試料の１つ又は複数の特性を決定するための方法とシステム |
| US7663385B2 (en) * | 2002-12-13 | 2010-02-16 | Nanometrics Incorporated | Apparatus and method for electrical characterization by selecting and adjusting the light for a target depth of a semiconductor |
-
1981
- 1981-12-23 JP JP56206931A patent/JPS58108752A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7663385B2 (en) * | 2002-12-13 | 2010-02-16 | Nanometrics Incorporated | Apparatus and method for electrical characterization by selecting and adjusting the light for a target depth of a semiconductor |
| US8232817B2 (en) | 2002-12-13 | 2012-07-31 | Nanometrics Incorporated | Apparatus and method for electrical characterization by selecting and adjusting the light for a target depth of a semiconductor |
| US9110127B2 (en) | 2002-12-13 | 2015-08-18 | Nanometrics Incorporated | Apparatus and method for electrical characterization by selecting and adjusting the light for a target depth of a semiconductor |
| JP2005277417A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-10-06 | Kla Tencor Technologies Corp | 試料の１つ又は複数の特性を決定するための方法とシステム |
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