JPH0666368B2 - Semiconductor evaluation equipment - Google Patents
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体評価装置に関し、特に、評価されるべき
半導体ウエハを破壊することなく各種情報が得られるよ
うに改良した評価装置に関する。The present invention relates to a semiconductor evaluation apparatus, and more particularly to an evaluation apparatus improved so that various kinds of information can be obtained without destroying a semiconductor wafer to be evaluated.
[従来の技術] 半導体のキャリア寿命、キャリア移動度、表面再結合速
度等々、その半導体に固有の各種基礎的な定数を知るこ
とは、その上に形成される各種デバイスの特性がこれら
により決定されるため、極めて重要である。[Prior Art] To know various basic constants unique to a semiconductor, such as carrier lifetime, carrier mobility, and surface recombination velocity of the semiconductor, the characteristics of various devices formed thereon are determined by these. Therefore, it is extremely important.
もちろん、何等かのデバイスを作成した後に、当該デバ
イスの特性を測定することによって、こうした各種基礎
的な定数を求めることは可能であるが、デバイスの作成
前ないし作成途中においても、現に用いる半導体の基礎
的な定数類を予め知ることができれば、それは大いに有
利である。Of course, it is possible to obtain these various basic constants by measuring the characteristics of the device after making some kind of device. It is a great advantage if we can know the basic constants in advance.
そこで、従来からも、この種の半導体評価のため、いく
つかの方法や装置が提案されてきた。Therefore, conventionally, some methods and devices have been proposed for this kind of semiconductor evaluation.
最も基本的、あるいは原始的と思える手法は、評価され
るべき半導体ウエハの一部を使い、実際に評価用のトラ
ンジスタとかダイオードを作成し、その特性を測定する
ことによって当該半導体ウエハを評価するという方法で
ある。The most basic or primitive method is to use a part of the semiconductor wafer to be evaluated, actually create a transistor or diode for evaluation, and evaluate the semiconductor wafer by measuring its characteristics. Is the way.
これに対し、半導体ウエハ自体を特別な評価装置で評価
する方法には、良く知られている四探針法とか拡がり抵
抗法があり、これらでは通常、タングステン、タングス
テン・カーバイド等、高硬度な導電針を電極構造ないし
プローブ構造として利用するが、場合によっては当該プ
ローブに水銀等、導電性液体を用いるものもある。On the other hand, there are well-known four-point probe method and spread resistance method as methods for evaluating the semiconductor wafer itself with a special evaluation device. In these methods, usually, high hardness conductive materials such as tungsten and tungsten carbide are used. The needle is used as an electrode structure or a probe structure, but in some cases, a conductive liquid such as mercury is used as the probe.
さらに、特開昭59−181549号公報に開示されているよう
に、半導体ウエハに禁止帯幅以上のエネルギを持つ単発
性の光パルスを照射し、励起した少数キャリアの再結合
減衰曲線を検出して当該小数キャリアの寿命を測定する
方法もある。この方法ではまた、当該再結合減衰曲線を
現出する信号として、半導体ウエハ裏面に照射したマイ
クロ波の反射信号を検出しており、かつ、半導体ウエハ
での表面再結合速度Sを低減させるために、半導体ウエ
ハにバイアス光も照射している。Furthermore, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-181549, a semiconductor wafer is irradiated with a single optical pulse having an energy equal to or more than a band gap, and a recombination decay curve of excited minority carriers is detected. There is also a method of measuring the life of the minority carrier. This method also detects the reflection signal of the microwave radiated to the back surface of the semiconductor wafer as a signal for expressing the recombination decay curve, and reduces the surface recombination velocity S on the semiconductor wafer. Bias light is also applied to the semiconductor wafer.
[発明が解決しようとする問題点] しかるに、上記した従来法の中、評価専用の試料デバイ
スを作る方法は余りに直接的であり、そのための労力等
を必要とするばりでなく、そうしたデバイスを作ること
自体で半導体の基礎定数が変化することすらあり、それ
では何のための評価か分からなくなる。また第一、デバ
イスを作成すべきウエハ状態のままでの評価ができない
ことは致命的である。[Problems to be Solved by the Invention] However, among the above-mentioned conventional methods, the method for producing a sample device dedicated to evaluation is too direct, and it is not a burr that requires labor or the like for producing such a device. The basic constants of semiconductors may even change by themselves, which makes it unclear what to evaluate. First, it is fatal that the evaluation cannot be performed in the state of the wafer in which the device is to be formed.
これに対し、導電性の針の先端を半導体ウエハに押し付
けて行なう四探針法等は、半導体ウエハの状態のままで
の評価が可能な利点はあるものの、実際上、鋭く、かつ
極めて硬い針先をウエハ表面に押し付けるので、ウエハ
を傷付けずに済むことができず、一般にもこうした破壊
的な評価手段は望ましくないことが多いし、この方法で
はまた、対象とする測定種類にも限界があり、せいぜい
抵抗率測定等、数種の領域に溜まっていた。On the other hand, although the four-point probe method in which the tip of a conductive needle is pressed against a semiconductor wafer has the advantage that it can be evaluated in the state of the semiconductor wafer, it is actually a sharp and extremely hard needle. Since the tip is pressed against the wafer surface, the wafer cannot be scratched, and in general, such a destructive evaluation method is not desirable in most cases. However, it was accumulated in several areas such as resistivity measurement at best.
もっとも、上述のように、この四探針法等に類似の測定
を行なうのに、導電性のプローブとして水銀を用いれ
ば、半導体ウエハ自体を物理的に傷付けるおそれはなく
なり、また抵抗率等に加え、電気容量の測定等も比較的
容易にはなるが、しかしやはり、測定種類の少なさは否
定し得なかった。However, as described above, if mercury is used as a conductive probe to perform a measurement similar to the four-point probe method, there is no possibility of physically damaging the semiconductor wafer itself. Although the measurement of the electric capacity becomes relatively easy, the number of types of measurement cannot be denied.
これに対し、上述の特開昭59−181549号公報に開示の手
法では、評価用信号取り出しのために物理的な電極構造
を設ける必要はないが、測定原理上、単発性光パルスの
照射によるパルス状のコンダクタンス減衰(キャリア再
結合減衰曲線)を観測している。してみるに、キャリア
寿命はキャリア数によって刻々と変化するが、この測定
方法では、まさに時々刻々とキャリア数が低減して行く
ので、正確な値が得られない。また、十分な信号対ノイ
ズ比(S/N)を得ることが難しく、高い測定分解能を
得ることが難しい。さらに、バイアス光により半導体ウ
エハ表面におけるキャリア再結合速度を低減しようとし
ても、測定用単発性光パルスの光強度以上にバイアス光
強度を高く取ることは原理的にできず、適用限界があ
る。On the other hand, in the method disclosed in the above-mentioned JP-A-59-181549, it is not necessary to provide a physical electrode structure for extracting the evaluation signal, but due to the measurement principle, irradiation with a single light pulse is used. Pulsed conductance decay (carrier recombination decay curve) is observed. As a matter of fact, the carrier lifetime changes every moment depending on the number of carriers, but with this measuring method, since the number of carriers just decreases every moment, an accurate value cannot be obtained. Moreover, it is difficult to obtain a sufficient signal-to-noise ratio (S / N), and it is difficult to obtain high measurement resolution. Further, even if an attempt is made to reduce the carrier recombination rate on the surface of the semiconductor wafer by the bias light, it is impossible in principle to make the bias light intensity higher than the light intensity of the single-shot measurement optical pulse, and there is an application limit.
さらに、装置的に見ても、評価用信号はマイクロ波の反
射信号として取り出すため、マイクロ波の発生や導入、
反射波の検出にいずれも高価、複雑な電子装置を要す
る。Furthermore, even from a device perspective, since the evaluation signal is extracted as a reflected signal of microwaves, the generation and introduction of microwaves,
Detection of reflected waves requires expensive and complicated electronic devices.
本発明はこうした観点から、半導体を例えばウエハのま
までも非破壊的に評価でき、その使い方の如何により、
測定可能な基礎定数の種類も多くとり得ると共に、評価
のための電気信号強度が高く(S/Nが良く)、比較的
簡単な装置系でもより高い精度で所求値が得られる半導
体評価装置を提供せんとするものである。From this point of view, the present invention can non-destructively evaluate a semiconductor, for example, as a wafer, depending on how it is used.
There are many types of measurable basic constants, the electric signal strength for evaluation is high (S / N is good), and the required value can be obtained with higher accuracy even with a relatively simple device system. Is intended to be provided.
[問題点を解決するための手段] 本発明は上記目的を達成するため、半導体表面が露呈し
ているか、または半導体の表面に当該半導体とは異なる
材質の膜が形成されている被検体の主面上の少なくとも
二ケ所に対し、測定プローブとして少なくとも一対の導
電性液体を電気的に接触させた上で、当該被検体の少な
くとも一ケ所に対し、単発性パルス光ではなく、所定周
波数を持つ強度変調光を照射する。そして、上記少なく
とも一対の導電性液体を介して得られ、上記の強度変調
光の周波数に依存した周波数を持つ評価用電気信号を測
定することで半導体を評価する。[Means for Solving Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is mainly applied to an object to be inspected in which a semiconductor surface is exposed or a film made of a material different from the semiconductor is formed on the semiconductor surface. At least two locations on the surface are electrically contacted with at least one pair of conductive liquids as a measurement probe, and then at least one location of the subject is not a single pulsed light but an intensity having a predetermined frequency. Irradiate modulated light. Then, the semiconductor is evaluated by measuring an evaluation electric signal obtained through the at least one pair of conductive liquids and having a frequency dependent on the frequency of the intensity-modulated light.
[作用および効果] 本発明の半導体評価装置を用いると、測定プローブとし
ての導電性液体を介して得られる評価用電気信号は、測
定のために被検体に照射した強度変調光の持つ周波数に
依存した周波数の電気信号となる。したがって、電圧値
のみや電流値のみ等、その強度においてのみ取扱わなく
とも、強度変調光の持つ周波数に対する依存性に着目し
ても取扱うことができる。強度において取扱う場合に
も、繰返し測定による精度の向上を図ることができる。
そのため、いずれの場合にも、測定のために取り出した
電気信号はそもそも高いS/Nを持つか、実効的に高S
/N化することができ、測定結果の精度も高まる。[Operation and Effect] When the semiconductor evaluation device of the present invention is used, the evaluation electric signal obtained through the conductive liquid as the measurement probe depends on the frequency of the intensity-modulated light with which the subject is irradiated for measurement. It becomes an electric signal of the specified frequency. Therefore, it is possible to deal with the dependency on the frequency of the intensity-modulated light without paying attention to only the intensity such as only the voltage value or the current value. Even when handling in strength, it is possible to improve accuracy by repeated measurement.
Therefore, in any case, the electrical signal taken out for the measurement has a high S / N in the first place, or has an effective high S.
/ N, and the accuracy of the measurement result is improved.
また、測定のための信号が電気信号として導電性液体を
介して取り出されるので、非破壊測定としても装置系自
体は比較的簡単なもので済み、その割に、例えば増幅器
等も本願出願時点でさえ、かなり進歩しているので、測
定系における誤差やS/Nの悪化も良くこれを防ぐこと
ができる。Further, since the signal for measurement is taken out as an electric signal through the conductive liquid, the device system itself is relatively simple even for nondestructive measurement. Even so, since it has advanced considerably, errors in the measurement system and deterioration of S / N are good and can be prevented.
[実施例] 本発明の評価装置によると、一体どのような基礎定数群
の測定が行なえるかについては後に回し、とりあえず、
各種の測定に使用し得る装置としての静的な構成例をい
くつかの実施例に即して説明する所から始める。[Example] According to the evaluation device of the present invention, it will be described later what kind of basic constant group can be measured, and for the time being,
An example of a static configuration as a device that can be used for various measurements will be described with reference to some examples.
まず第1図には、本発明の半導体評価装置の最も基本的
な実施例と思える第一の実施例が概略的に示されてい
る。First, FIG. 1 schematically shows a first embodiment which seems to be the most basic embodiment of the semiconductor evaluation apparatus of the present invention.
半導体ウエハ11自体であって良い被検体10の一主面上に
おいて、適当なる離間距離を置いた二ケ所30,31には、
適当なるガイド手段ないし封入手段22,23内に封入、案
内された導電性液体20,21が接触している。導電性液体
20,21としては、水銀とかGa/In合金、あるいはまた適
当なイオン性の溶液等、少なくとも測定を行なうときの
環境温度または意図的な加熱温度にて液相となり得るも
のであれば良い。ただし、本発明装置を用いた各種評価
方法の実施に際し、その方法に必要な理由から、ケース
・バイ・ケースで材質が特定されることはあるし、特に
イオン性の各種溶液を用いるに際しては、その周波数応
答特性上の制約から、用い得る液質に限定が生ずること
もある。On one main surface of the subject 10, which may be the semiconductor wafer 11 itself, two places 30 and 31 with an appropriate separation distance,
The conductive liquids 20, 21 enclosed and guided in suitable guiding or enclosing means 22, 23 are in contact. Conductive liquid
20 and 21 may be mercury, Ga / In alloy, or an appropriate ionic solution, or the like, as long as they can be in a liquid phase at least at the ambient temperature at the time of measurement or the intentional heating temperature. However, when carrying out various evaluation methods using the device of the present invention, the material may be specified on a case-by-case basis for the reason necessary for the method, and particularly when using various ionic solutions, Due to the restrictions on the frequency response characteristics, there are cases where the liquid quality that can be used is limited.
また、この導電性液体20,21の他端は、図示されていな
いが後述の測定時において、適宜電気的なバイアス源や
計測装置に接続して用いることができる。Although not shown, the other ends of the conductive liquids 20 and 21 can be appropriately connected to an electric bias source or a measuring device at the time of measurement, which will be described later.
一方、被検体10の主面には、図示実施例においては模式
的に示されている光ファイバ50にて案内された強度変調
光40が一対の接触部30,31の間で局所的に微小部分に入
射している。On the other hand, on the main surface of the subject 10, the intensity-modulated light 40 guided by the optical fiber 50 which is schematically shown in the illustrated embodiment is locally minute between the pair of contact portions 30 and 31. It is incident on a part.
本発明で言う強度変調光とは、意図的に、ないし既知の
仕方で所定の周波数に従い強度が時間軸上において変化
するものの総称であり、したがって代表的には既知の一
定周波数、または既知の仕方で周波数変調の掛けられた
正弦波形や繰返しパルス波形列等が考えられる。換言す
れば、単発性の光パルス等は除かれる。実際には、これ
らの強度変調光として、直流駆動された発光ダイオード
やレーザ・ダイオード、さらにはハロゲン・ランプ、キ
センノン・ランプ等からの一定強度出力光をチョッパに
よりチョッピングしたりモジュレータに通し、特に多色
光源の場合には必要に応じて分光器を介し、単色光とし
て用いると便利なことが多い。発光ダイオードやレーザ
・ダイオードをパルス駆動か交流駆動すれば、当該パル
ス電源ないし交流電源の周波数に応じた周波数を持ち、
強度変調の掛けられた光を得ることができるので、これ
も適宜に使うことができる。The intensity-modulated light referred to in the present invention is a general term for those whose intensity changes intentionally or in a known manner in accordance with a predetermined frequency on the time axis, and therefore, is typically a known constant frequency or a known method. A sine waveform or a repetitive pulse waveform train that is frequency-modulated by is considered. In other words, single light pulses and the like are excluded. Actually, as the intensity-modulated light, a constant intensity output light from a light-emitting diode or a laser diode driven by direct current, a halogen lamp, a xenon lamp, or the like is chopped by a chopper or passed through a modulator, and is particularly high in intensity. In the case of a color light source, it is often convenient to use it as monochromatic light through a spectroscope if necessary. If the light emitting diode or the laser diode is pulse-driven or AC-driven, it has a frequency corresponding to the frequency of the pulse power source or the AC power source,
Since the light intensity-modulated can be obtained, this can also be used appropriately.
こうして強度変調光の導入方法としては、第2図の実施
例に示されているように、適当なる透明プラスチック・
シート60を導波路として用い、端縁部に反射加工を施し
て、当該プラスチック・シート60内に挿入した強度変調
光40を反射面70から半導体ウエハ11ないし被検体10に照
射する方法もある。Thus, as a method of introducing the intensity-modulated light, as shown in the embodiment of FIG.
There is also a method in which the sheet 60 is used as a waveguide and the edge portion is subjected to a reflection process, and the intensity-modulated light 40 inserted into the plastic sheet 60 is irradiated from the reflection surface 70 to the semiconductor wafer 11 or the subject 10.
またさらに、被検体10を載せる台部材ないし支持部材
(図示せず)を光透過性の板状部材とし、その側端面か
ら変調光を入射させると共に、当該変調光を反射させて
被検体10の所定部分に照射させるため、断面で見ると第
2図示の反射面70と同様な反射面が形成されるように、
当該板状の支持部材に切込みや埋め込み加工を施すこと
もできる。この手法も簡便であり、後述のバイアス光導
入に関しても採用し得る方法である。Furthermore, a base member or a supporting member (not shown) on which the subject 10 is placed is a light-transmissive plate-like member, and the modulated light is incident from the side end face thereof, and the modulated light is reflected to cause the subject 10 to move. In order to irradiate a predetermined portion, a reflection surface similar to the reflection surface 70 shown in FIG.
The plate-shaped support member may be cut or embedded. This method is also simple and can be adopted for introducing bias light described later.
なおこの場合に限らず、図示していない被検体支持部材
には当然、各導電性液体ガイド22,23を挿通する透孔を
必要とする。また、先の第1図示の実施例中では光導波
路として光ファイバの例が挙げてあるが、プラスチック
製でいわゆるオプティカル・ロッドと呼ばれるような低
品質光導波路も、この種の装置系では導波距離が短く、
その損失が余り問題とならないので、同様に用いること
ができる。Not limited to this case, the analyte support member (not shown) naturally needs a through hole through which the conductive liquid guides 22 and 23 are inserted. Further, although the example of the optical fiber is given as the optical waveguide in the first illustrated embodiment, a low-quality optical waveguide made of plastic and called a so-called optical rod can be guided by this type of device system. The distance is short,
The loss can be used in the same way, since it is less of a problem.
さらに第3図に示されるように、一対の導電性液体ガイ
ド22,23の中、一方の導電性液体ガイド、例えばガイド
22内に光ファイバ51を通し、当該ガイド22内の導電性液
体21と被検体10の表面との接触部31自体に対し、所定周
波数の強度変調光40を照射することもできる。当該強度
変調光40はまた、被検体10に対し、導電性液体20,21が
接触している側とは反対の主面に入射させることもでき
る。この模様は第4,6,7図に示されている。もっと
も、これらの実施例中においては、当該強度変調光40は
被検体10を挟み、反対側からではあるが、一方の導電性
液体21の接触部31に位置的には対応する個所に入射する
よう示されている。しかしこれは、すでに述べたよう
に、適当個所に適当な照射面積(スポット径)で照射さ
れて良い。Further, as shown in FIG. 3, one of the pair of conductive liquid guides 22, 23 is a conductive liquid guide, for example, a guide.
It is also possible to pass the optical fiber 51 through the inside of the guide 22 and irradiate the contact portion 31 itself between the conductive liquid 21 inside the guide 22 and the surface of the subject 10 with the intensity modulated light 40 of a predetermined frequency. The intensity-modulated light 40 can also be incident on the subject 10 on the main surface opposite to the side where the conductive liquids 20 and 21 are in contact. This pattern is shown in FIGS. However, in these examples, the intensity-modulated light 40 sandwiches the subject 10 and is incident on a position corresponding to the contact portion 31 of one of the conductive liquids 21 although it is from the opposite side. Is shown. However, as described above, this may be applied to an appropriate place with an appropriate irradiation area (spot diameter).
一方ではまた、第3,5,6図には、実施態様的に望ま
しい実施例として、図示しない適当なるバイアス源から
のバイアス光印加形態のいくつかも示されている。On the other hand, FIGS. 3, 5 and 6 also show some forms of applying bias light from an appropriate bias source (not shown) as preferred embodiments.
こうしたバイアス光は、後述の各測定例に見られるよう
に、各導電性液体接触部30,31と被検体10(ないし半導
体11)との間に良好なオーミック接触を得ることができ
ず、むしろショットキ接合ないしこれに準じた電気的障
壁が形成されるにもかかわらず、測定の都合上、少なく
とも一方または双方の接触部にオーミック接触に準ずる
低接触抵抗が要求されるような場合や、キャリアが半導
体11内でトラップされる影響を緩和したい場合に、これ
ら要請を合理的に満たすべく使われる。Such bias light cannot obtain good ohmic contact between the conductive liquid contact portions 30 and 31 and the subject 10 (or the semiconductor 11), as seen in each measurement example described later, and rather, Although a Schottky junction or an electrical barrier similar to this is formed, a low contact resistance equivalent to ohmic contact is required for at least one or both contact portions for the convenience of measurement, or the carrier is It is used to reasonably meet these requirements when it is desired to mitigate the effects of being trapped in the semiconductor 11.
特に低抵抗性を保証するためには、当該バイアス光によ
り発生される光電流が、実質的に導電性液体と被検体と
の間の接触抵抗を減ずるに足るだけの量となるよう、そ
の光強度を選択すれば良い、また周波数的には、強度変
調光40と異なる周波数で同位相の交流光とすることもで
きる。In order to ensure particularly low resistance, the photocurrent generated by the bias light is adjusted so that the photocurrent generated by the bias light is substantially sufficient to reduce the contact resistance between the conductive liquid and the subject. It is only necessary to select the intensity, and in terms of frequency, it is possible to use AC light having a frequency different from that of the intensity modulated light 40 and having the same phase.
さらにこのバイアス光は、先に掲げた従来公報:特開昭
59−181549号公報に開示の手法におけるバイアス光と異
なり、半導体ウエハの表面再結合速度低減のために照射
されるものではなく、また、単発性光パルスと共に照射
されるものでもないので、測定用の強度変調光強度に関
し、原理的に独立の強度を持つことができ、その可変範
囲は実際上、当該従来公報開示の手法に比し、広く取る
ことができる。Further, this bias light is emitted from the conventional publication mentioned above:
Unlike the bias light in the method disclosed in JP-A-59-181549, it is not irradiated to reduce the surface recombination velocity of a semiconductor wafer, and is not irradiated together with a single light pulse. In principle, the intensity-modulated light intensity of 1 can have independent intensities, and its variable range can be set wider in practice than the method disclosed in the conventional publication.
当該バイアス光の印加方法にしても、第3図示の実施例
においては、バイアス光80が被検体10を挟み、強度変調
光40の入射している面とは反対の面側に一様に照射され
ているが、第5図示の実施例に示されているように、バ
イアス光を二本(81,82)用い、それぞれ接触部30,31
の一方宛に局所的に照射することもできるし、また測定
の如何によっては、第6図示のように、一方の接触部31
に対してのみ、バイアス光81を照射することもできる。Even in the method of applying the bias light, in the third embodiment, the bias light 80 uniformly irradiates the surface of the subject 10 opposite to the surface on which the intensity modulated light 40 is incident. However, as shown in the fifth embodiment, two bias lights (81, 82) are used and the contact parts 30, 31 are respectively formed.
It is also possible to irradiate locally on one side, and depending on the measurement, as shown in FIG.
It is also possible to irradiate the bias light 81 only to.
さらに、接触部30,31に対し、図示されているような被
検体10を挟んでの間接的な照射に限らず、直接的な照射
に代えても良いことは自明である。先にも述べた通り、
第3図において強度変調光が液体ガイド22内を通る光フ
ァイバ51にて導かれていると同様に、このバイアス光も
このようにして導入することもできるし、第1,2図に
示されているように、光ファイバやプラスチックシート
等の導光手段を介し、機械的には接触部そのものではな
く、間接的であるがその近傍に入射することで実質的に
接触部を照射するようになっていても良い。Furthermore, it is obvious that the contact portions 30 and 31 are not limited to the indirect irradiation with the subject 10 sandwiched as shown in the figure, but may be replaced with direct irradiation. As I mentioned earlier,
In the same way that the intensity-modulated light is guided by the optical fiber 51 passing through the liquid guide 22 in FIG. 3, this bias light can also be introduced in this way, and is shown in FIGS. As described above, through the light guide means such as an optical fiber or a plastic sheet, the contact portion is mechanically indirect but not incident to the contact portion itself, so that the contact portion is substantially irradiated by being incident in the vicinity thereof. It may be.
また、第7図には、被検体10が半導体1だけではなく、
その表面に意図的ないし非意図的に形成された高抵抗膜
12等を含んでいる場合も示されている。この意図的ない
し非意図的に形成された高抵抗膜12としては、シリコン
酸化膜、マイラ等を始め、特殊な場合には空気層等も含
めることができ、このような被検体10の場合にも、後述
のように、本発明評価装置はそのいくつかの基礎定数把
握のため、有効に機能することができる。Further, in FIG. 7, not only the object 10 is the semiconductor 1 but
High resistance film intentionally or unintentionally formed on the surface
It is also shown that it contains 12 mag. The intentionally or unintentionally formed high resistance film 12 may include a silicon oxide film, mylar, etc., and in a special case, an air layer etc. may be included. However, as will be described later, the evaluation device of the present invention can effectively function for grasping some basic constants thereof.
以上、まず、本発明の評価装置をその静的な構成におい
て種々例示したが、次いで本発明装置の使用例、すなわ
ち各種の基礎定数の測定方法につき説明する。In the above, first, various examples of the evaluation apparatus of the present invention were shown in its static configuration. Next, a usage example of the apparatus of the present invention, that is, a method of measuring various basic constants will be described.
まず大概するに、本発明装置によると、局所的または一
様に被検体表面に照射された強度変調光により、時間的
に変化して発生させられたキャリアの動的なふるまいを
非破壊的に測定することができる。例えば今、本発明評
価装置の実施例として示された上記第1〜6図示のどれ
か一つの構成を選択し、導電性液体20,21と被検体10そ
のものとしての半導体11との接触部30,31にオーミック
接触が得られるか、または上述のバイアス光80,81,82
の選択的な援用により、十分に低抵抗な接触が得られた
ものとする。このような状況下では、次のような測定が
可能となる。First of all, according to the device of the present invention, the dynamic behavior of carriers generated by time-varying generation of intensity-modulated light locally or uniformly irradiating the subject surface is non-destructive. Can be measured. For example, now, any one of the configurations shown in the first to sixth embodiments shown as the embodiment of the evaluation apparatus of the present invention is selected, and the contact portion 30 between the conductive liquids 20 and 21 and the semiconductor 11 as the subject 10 itself is selected. , 31, ohmic contact is obtained, or the bias light 80, 81, 82 described above is obtained.
Sufficiently low resistance contact is obtained by the selective use of Under these circumstances, the following measurements are possible.
水銀等による導電性液体20,21が被検体10としての半導
体11に各接触している一対の接触部30,31間に対し、図
示されていない電圧バイアス源から当該導電性液体20,
21を介して直流的な、あるいはパルス的な電圧を印加し
て電界Eが掛かった状態にした上で、当該半導体11に対
し、この半導体11内において電子−正孔対を発生するに
足る強度の強度変調光40を所定周波数で繰返しパルス
状に照射すると、これにより発生したキャリアは印加電
界Eとキャリア移動度μに比例した速度でキャリアの拡
散を行ないながら一対の接触部30,31間を流れる。Between the pair of contact portions 30, 31 in which the conductive liquids 20, 21 made of mercury or the like are in contact with the semiconductor 11 as the subject 10, the conductive liquids 20, 20 are supplied from a voltage bias source (not shown).
A voltage sufficient to generate an electron-hole pair in the semiconductor 11 with respect to the semiconductor 11 after applying an electric field E by applying a DC or pulse voltage via 21. When the intensity-modulated light 40 is repeatedly irradiated in a pulsed manner at a predetermined frequency, the carriers generated thereby diffuse the carrier at a speed proportional to the applied electric field E and the carrier mobility μ, and move between the pair of contact portions 30, 31. Flowing.
したがって、一方の接触部31と強度変調光40の入射位置
間の距離xmと、強度変調光40と一対の接触部30,31間
に各得られる電気信号(電流または抵抗を介した変換電
圧)の遅延時間tdとから、 xm=μ・E・td …… なる式に基づき、キャリア移動度μを求め得る。これは
ハイネスーショックレィの実験として有名であるが、本
発明装置ではさらにこれを所定周波数の繰返しパルス
の各個に関し行うので、高い精度でこれを求めることが
できる。Therefore, the distance x m between the contact portion 31 on one side and the incident position of the intensity-modulated light 40, and the electric signal obtained between the intensity-modulated light 40 and the pair of contact portions 30, 31 (converted voltage via current or resistance). delay from the time t d of), based on x m = μ · E · t d ...... becomes equation may determine the carrier mobility mu. This is famous as an experiment of highness shock ray, but since the apparatus of the present invention further performs this for each repetitive pulse of a predetermined frequency, it can be obtained with high accuracy.
同様に、一対の導電性液体20,21ないし一対の接触部3
0,31間に電圧Vを印加した状態で周波数の強度変調
光40を二接触部30,31間の適当なる個所に入射させる
と、両接触部30,31間に得られる電圧変化ΔVまたは電
流変化ΔIは強度変調光40の周波数により変化し、ま
た、強度変調光40電圧変化ΔVまたは電流変化ΔIの間
に位相差ΔPが生ずる。しかるに、こうした変化量Δ
V,ΔPの強度変調光周波数に対する依存性から、Δ
Vが低周波の場合よりも−3dB低減する周波数aか、
あるいは位相差ΔPがπ/4となる周波数pを求める
ことにより、実効キャリア寿命を1/(2πa)また
は1/(2πp)として求め得るので、結局、本発明
の評価装置は、こうした実効キャリア寿命を非破壊で簡
単かつ精度良く求値するのにも用い得ることが分かる。Similarly, a pair of conductive liquids 20 and 21 or a pair of contact portions 3
When the intensity-modulated light 40 having a frequency is applied to an appropriate place between the two contact portions 30 and 31 while the voltage V is applied between 0 and 31, a voltage change ΔV or a current obtained between the contact portions 30 and 31 is obtained. The change ΔI changes depending on the frequency of the intensity modulated light 40, and a phase difference ΔP occurs between the voltage change ΔV or the current change ΔI of the intensity modulated light 40. However, this change amount Δ
From the dependence of V and ΔP on the intensity-modulated optical frequency, Δ
Frequency a that is -3 dB lower than when V is low frequency,
Alternatively, the effective carrier life can be obtained as 1 / (2π a ) or 1 / (2π p ) by obtaining the frequency p at which the phase difference ΔP becomes π / 4. It can be seen that it can also be used for nondestructively and simply and accurately calculating the carrier lifetime.
さらに、強度変調光40の波長(周波数)を変えると、そ
れに伴う二接触部30,31間の電圧変化ΔVまたは電流変
化ΔIは強度変調光の吸収係数αによって変化し、電圧
変化ΔVに関して式を立てれば次式のようになる。Furthermore, when the wavelength (frequency) of the intensity-modulated light 40 is changed, the voltage change ΔV or the current change ΔI between the two contact portions 30 and 31 accompanying it changes according to the absorption coefficient α of the intensity-modulated light. If it stands, it becomes like the following formula.
ただし上式中、τはキャリア寿命、Dはキャリア拡散
係数、Lはキャリア拡散距離、Sは表面再結合速度、α
は光の吸収係数、そしてCは定数である。 However, in the above formula, τ is the carrier lifetime, D is the carrier diffusion coefficient, L is the carrier diffusion distance, S is the surface recombination velocity, and α is
Is the absorption coefficient of light, and C is a constant.
しがたって、強度変調光の波長(周波数)を変化させ、
これにより吸収係数αを変化させてΔVと1/αとの関
係を採れば、第8図に明示されているように、1/αの
小さい部分での接線を外挿した1/α軸との切片は−D
/Sを与え、この接線とΔV軸との交点を通り、該接線
の半分の傾きを持つ直線が特性曲線と交わる点の1/α
座標がLを与える。Therefore, the wavelength (frequency) of the intensity-modulated light is changed,
If the absorption coefficient α is changed by this and the relationship between ΔV and 1 / α is taken, as clearly shown in FIG. 8, the tangent line at the portion where 1 / α is small is extrapolated to the 1 / α axis. Is -D
/ S is given and 1 / α of the point where a straight line passing through the intersection of this tangent and the ΔV axis and having a slope half that of the tangent intersects the characteristic curve
The coordinates give L.
しかるに、 なる関係が既知であるため、先に述べたようにして知り
得る値τと式とからキャリア拡散係数Dを知ることが
できるし、また、表面再結合速度Sも、最早既知となっ
たτ、L、D/Sから簡単に求めることができる。However, Since the above relationship is already known, the carrier diffusion coefficient D can be known from the value τ and the formula that can be known as described above, and the surface recombination velocity S is already known τ, It can be easily calculated from L and D / S.
このようにして、本発明の評価装置を用いると、その使
い方の如何によって半導体の各基礎定数に関し、極めて
多くの情報を簡単に、しかも非破壊で得られることが理
解される。In this way, it is understood that by using the evaluation device of the present invention, an extremely large amount of information can be obtained easily and nondestructively regarding each basic constant of the semiconductor depending on how it is used.
なお、上記のように半導体のキャリア移動度、キャリア
寿命、キャリア拡散距離や拡散係数、表面再結合速度等
を求めるに際しては、半導体に照射する強度変調光40に
は、その光強度が当該半導体の禁制帯幅に相当する以上
のエネルギを持っていることが要求されるが、逆に当該
半導体の禁制帯幅に相当するエネルギ以下のエネルギの
強度変調光40を用いると、ギャップ凖位等、禁制帯内の
凖位評価も可能となる。When obtaining the carrier mobility, carrier lifetime, carrier diffusion distance or diffusion coefficient, surface recombination velocity, etc. of the semiconductor as described above, the intensity-modulated light 40 with which the semiconductor is irradiated has the light intensity Although it is required to have energy equal to or greater than the forbidden band width, conversely, if the intensity-modulated light 40 having an energy equal to or less than the energy corresponding to the forbidden band width of the semiconductor is used, the forbidden band gap, etc. It is also possible to evaluate the posture of the obi.
ところで、上記はまた、本発明評価装置の実施例として
示された第1〜6図示のどれか一つの構成を選択し、導
電性液体20,21と被検体10ないし半導体11との接触部3
0,31にオーミック接触が得られるか、または上述のバ
イアス光80,81,82の選択的な援用により、十分に低抵
抗な接触が得られた場合の各種測定例について述べたも
のであるが、これとは逆に、被検体10ないし半導体11の
表面と導電性液体20,21との間の接触部30,31がオーミ
ック接触ではなく、ショットキ・バリアないしこれに準
じたバリアとして、光感度を有する電気的障壁が形成さ
れるような場合にも、本発明の評価装置は、少なくとも
一方の接触部に関し、当該バリアが形成されたままでこ
れをむしろ活用し、有効に用いることができる。By the way, in the above, any one of the constitutions of the first to sixth drawings shown as the embodiment of the evaluation apparatus of the present invention is selected, and the contact portion 3 between the conductive liquids 20 and 21 and the subject 10 or the semiconductor 11 is selected.
Various measurement examples in the case where an ohmic contact is obtained at 0, 31 or a sufficiently low resistance contact is obtained by selectively using the bias light 80, 81, 82 described above are described. On the contrary, the contact portions 30 and 31 between the surface of the subject 10 or the semiconductor 11 and the conductive liquids 20 and 21 are not ohmic contacts, but are Schottky barriers or barriers equivalent thereto and have photosensitivity. Even in the case where the electrical barrier having the above is formed, the evaluation device of the present invention can effectively utilize by effectively utilizing the barrier with at least one contact portion being formed.
例えば、接触部30,31にショットキ・バリアが形成され
ている所に強度変調光40を照射すると、太陽電池と同様
に開放電圧が誘起される。したがって、一方の接触部、
例えば接触部31に関して得られる電気信号の強度変調光
周波数に対する依存性を測定すれば、キャリア寿命を求
めることができる。このとき、他方の接触部30に対して
は第6図示の構成に従いバイアス光81を照射し、実質的
な低接触抵抗として置くことができる。For example, when the intensity-modulated light 40 is applied to a place where the Schottky barrier is formed on the contact portions 30 and 31, an open circuit voltage is induced like the solar cell. Therefore, one contact part,
For example, the carrier life can be obtained by measuring the dependence of the electric signal obtained on the contact portion 31 on the intensity-modulated optical frequency. At this time, the other contact portion 30 can be irradiated with the bias light 81 according to the configuration shown in FIG. 6 to have a substantially low contact resistance.
この測定方法に関し、以下に一つ実験例を挙げて置く。
実験装置の構成は第6図示の構成と基本的には同じであ
り、被検体10としてn型,(100)面,2Ω−cmのSiウ
エハを用い、導電性液体20,21としては水銀を用いた。
ただし、第6図とは異なり、両導電性液体接触部30,31
をも含め、ウエハ全体にハロゲン・ランプからのバイア
ス光81を照射した。Regarding this measuring method, one experimental example is given below.
The structure of the experimental apparatus is basically the same as the structure shown in FIG. 6, and an n-type, (100) surface, 2 Ω-cm Si wafer is used as the object 10, and mercury is used as the conductive liquids 20 and 21. Using.
However, unlike FIG. 6, both conductive liquid contact parts 30, 31
Bias light 81 from a halogen lamp was applied to the entire wafer including the above.
第9図はこれによる実験結果であり、同図(A)は参考の
ために被検体反対側に設けたオーミック接触90と水銀接
触間の電流−電圧(I−V)特性であり、特性はバイ
アス光81がない場合、特性はバイアス光81が照射され
た場合である。これら特性図に見られるように、接触部
のウエハ表面でショットキ・バリアが形成され、バイア
ス光81によりいわゆる太陽電池特性が示されている。FIG. 9 shows the experimental results, and FIG. 9 (A) shows the current-voltage (IV) characteristic between the ohmic contact 90 and the mercury contact provided on the opposite side of the subject for reference. When there is no bias light 81, the characteristic is when the bias light 81 is irradiated. As seen in these characteristic diagrams, a Schottky barrier is formed on the wafer surface at the contact portion, and the so-called solar cell characteristic is shown by the bias light 81.
一方、両水銀接触部30,31間のI−V特性を示すものが
第9図(B)である。この場合、両水銀接触部30,31に各
々形成されるショットキ・バリアが双方相まって逆向き
に直列に接続された系となるため、バイアス光がない場
合にはほとんど電流が流れず、特性で示すように高抵
抗である。この状態で一方の水銀接触部に変調光40を照
射しても、その時間応答は高抵抗のため、開放電圧Vo
cの過渡応答からキャリア寿命を求めることはできな
い。これに対し、本発明の趣旨に従ってバイアス光を印
加すると、第9図(B)中、特性で示されるように、十
分な低抵抗特性が得られ、この状態で一方の水銀接触部
にのみ、周波数をもつ強度変調光40を照射すれば、その
ときの開放電圧Vocの周波数特性からキャリア寿命を
求めることができる。On the other hand, FIG. 9 (B) shows an IV characteristic between the mercury contact portions 30 and 31. In this case, the Schottky barriers formed on both mercury contact parts 30 and 31 are connected together in series in the opposite direction, so that almost no current flows in the absence of bias light. So high resistance. Even if one of the mercury contact portions is irradiated with the modulated light 40 in this state, the open circuit voltage Vo is high because the time response is high resistance.
The carrier life cannot be obtained from the transient response of c. On the other hand, when bias light is applied in accordance with the gist of the present invention, a sufficiently low resistance characteristic is obtained as shown by the characteristic in FIG. 9 (B), and in this state, only one mercury contact portion, When the intensity-modulated light 40 having a frequency is irradiated, the carrier life can be obtained from the frequency characteristic of the open circuit voltage Voc at that time.
なお、変調光にはパルス駆動されたGaAs発光ダイオード
(中心波長925nm)を用いた。その過渡応答は一発のパ
ルス当たりでは第10図に示されている通りであり、これ
から求められるキャリア寿命は約8μsecである。こう
したことから、本発明によれば、ウエハのまま非破壊で
簡便に、主要な半導体定数の一つであるキャリア寿命を
評価可能なことが分かる。A pulse-driven GaAs light emitting diode (center wavelength: 925 nm) was used for the modulated light. The transient response is as shown in FIG. 10 per one pulse, and the carrier lifetime obtained from this is about 8 μsec. From the above, it can be seen that according to the present invention, the carrier lifetime, which is one of the main semiconductor constants, can be evaluated easily without breaking the wafer as it is.
さらに第7図示のように、接触部30,31が形成される被
検体10の表面が、露呈した半導体11の表面ではなく、こ
の半導体表面の上に意図的に、ないしは非意図的に形成
されたシリコン酸化膜やマイラ、さらに場合により空気
層等の高抵抗膜12の表面であるような場合にも、図示の
評価装置は適用可能である。例えばまず、導電性液体21
を介し、接触部30,31に適当な電圧を印加すると、高抵
抗膜12を介して一方は順方向、他方は逆方向にバイアス
される。このとき、当該電圧がステップ状に印加された
とすると、順方向にバイアスされた方は多数キャリアが
即座に応答してその近傍の半導体表面は当該多数のキャ
リアの蓄積状態となるが、逆方向にバイアスされた方は
少数キャリアが当該電圧の印加直後には直ちにこれに追
従することができず、ために半導体11の表面から半導体
内部に深く空乏層が拡がり、その後、ある時定数をもっ
て熱的に発生する少数キャリアが半導体表面に集めら
れ、この過程で空乏層幅は減少して最終的に熱平衡状態
に達し、反転層が形成される。Further, as shown in FIG. 7, the surface of the subject 10 on which the contact portions 30 and 31 are formed is not the surface of the exposed semiconductor 11 but is formed intentionally or unintentionally on the semiconductor surface. The evaluation device shown in the drawing is also applicable to the case where the surface of the high-resistance film 12 such as a silicon oxide film or mylar, and optionally an air layer. For example, first, the conductive liquid 21
When a suitable voltage is applied to the contact portions 30 and 31 via the, the one is biased in the forward direction and the other is biased in the reverse direction through the high resistance film 12. At this time, if the voltage is applied in a stepwise manner, the majority of the carriers biased in the forward direction immediately respond and the semiconductor surface in the vicinity thereof is in the accumulation state of the majority carriers, but in the opposite direction. In the biased case, the minority carriers cannot immediately follow the voltage immediately after the application of the voltage, so that the depletion layer spreads deeply from the surface of the semiconductor 11 to the inside of the semiconductor, and then, with a certain time constant, it is thermally The generated minority carriers are collected on the surface of the semiconductor, the width of the depletion layer is reduced in the process, and finally a thermal equilibrium state is reached to form an inversion layer.
したがってこの空乏層幅の時間変化、換言すれば容量の
時間変化を測定すると、半導体内の少数キャリアの発生
の時定数、つまりキャリア発生寿命を求めることができ
る。この測定方法だけならば、従来からもMOS構造で
は良く知られたものであるが、さらに本発明の趣旨に沿
って光照射を用いると、次のような測定も可能となる。Therefore, by measuring the time change of the depletion layer width, in other words, the time change of the capacitance, the time constant of generation of minority carriers in the semiconductor, that is, the carrier generation life can be obtained. Although only this measurement method has been well known in the conventional MOS structure, the following measurement can be performed by using light irradiation in accordance with the gist of the present invention.
すなわち、上記した方法は熱的に発生させた少数キャリ
アによる過渡応答を測定するものであったが、少数キャ
リアは光照射によっても発生させることができる。空乏
層および空乏層近傍の半導体に、その半導体の禁止帯幅
以上のエネルギを持つ光を照射すると電子−正孔対が生
成し、少数キャリアは、先のように熱的に発生させられ
た少数キャリアと同様、半導体表面に集められる。その
一方で、照射光の波長(周波数)を変えることにより、
半導体中に発生されるキャリアの分布を変えることがで
きる。例えば相対的に長波長光を用いれば、半導体内部
により深く進入した位置にてキャリアを発生させられ
る。空乏層近傍に発生した少数キャリアの一部は拡散に
より空乏層端に達し、半導体表面に集められるが、この
キャリアの拡散はキャリア拡散長Lまたはキャリア拡散
定数Dにより決められる。したがって、逆に照射光の波
長を変化させて容量の時間変化または光電流を繰返し測
定すると、当該キャリア拡散長Lないしキャリア拡散定
数Dを高い精度で評価することができる。That is, while the above-described method measures the transient response due to the thermally generated minority carriers, the minority carriers can also be generated by light irradiation. When the depletion layer and the semiconductor in the vicinity of the depletion layer are irradiated with light having an energy higher than the band gap of the semiconductor, electron-hole pairs are generated, and the minority carriers are the thermally-generated minority. Like the carriers, they are collected on the semiconductor surface. On the other hand, by changing the wavelength (frequency) of the irradiation light,
The distribution of carriers generated in the semiconductor can be changed. For example, if relatively long-wavelength light is used, carriers can be generated at a position deeper inside the semiconductor. Some of the minority carriers generated near the depletion layer reach the end of the depletion layer by diffusion and are collected on the semiconductor surface. The diffusion of the carriers is determined by the carrier diffusion length L or the carrier diffusion constant D. Therefore, conversely, when the wavelength of the irradiation light is changed and the time change of the capacitance or the photocurrent is repeatedly measured, the carrier diffusion length L or the carrier diffusion constant D can be evaluated with high accuracy.
また、半導体表面に高抵抗膜12がある場合にも、周波数
を持つ強度変調光を(必要に応じバイアス光と共に)照
射すると、半導体表面が空乏ないし反転の状態にあると
きには半導体表面に発生する電子−正孔対によって電荷
分布が変化し、その結果として表面ポテンシャルが変化
する。これは、強度変調光周波数による交流的な電圧変
化または電流変化が現れることを意味する。したがっ
て、半導体と導電性液体との接触のショットキ接合をな
す場合と同様に、この電圧または電流の強度変調光周波
数に対する依存性を測定すれば、キャリアの寿命を求め
ることができる。なお、高抵抗膜12が半導体表面にある
場合には、少数キャリアは導電性液体に流れることがな
いので半導体表面の影響がより少なくなる利点もある。Even when the semiconductor surface has the high-resistance film 12, when the intensity-modulated light having a frequency (with bias light if necessary) is irradiated, electrons generated on the semiconductor surface when the semiconductor surface is in a depleted or inverted state are generated. The charge distribution changes due to the hole pairs, and as a result, the surface potential changes. This means that an alternating voltage change or current change appears due to the intensity-modulated light frequency. Therefore, similarly to the case where the semiconductor and the conductive liquid are in contact with each other by the Schottky junction, the carrier lifetime can be obtained by measuring the dependency of this voltage or current on the intensity-modulated optical frequency. When the high-resistance film 12 is on the semiconductor surface, the minority carriers do not flow into the conductive liquid, so that there is an advantage that the influence on the semiconductor surface is reduced.
さらに、高抵抗の半導体の場合には、バイアス光を全面
に照射することにより、実質的に低抵抗化することがで
き、それに周波数を持つ強度変調光を重ねて照射すれ
ば、強度変調光周波数に依存しての交流的な変調光導電
率を測定することで、その位相差からキャリア寿命を求
めることも可能となる。Furthermore, in the case of a high-resistance semiconductor, the resistance can be substantially lowered by irradiating the entire surface with bias light. It is also possible to obtain the carrier lifetime from the phase difference by measuring the AC modulated photoconductivity depending on the.
以上のように、半導体11の表面に意図的に、ないし非意
図的に形成された高抵抗膜12がある場合にも、本発明評
価装置によれば種々の測定が可能となる。むしろ逆に、
高抵抗膜12を介して半導体表面に電界を印加できるとい
うことは、これを意図的に変化させることにより、当該
表面電界の変化に対する表面再結合速度等の評価も可能
となることを意味する。また、要旨構成中に言うよう
に、半導体表面に形成されている当該半導体とは異質な
膜が高抵抗膜12ではなく、さらに他の材質の膜であって
も、既述の所から推して、本発明評価装置を有効に適用
できる。As described above, even when the high resistance film 12 is formed intentionally or unintentionally on the surface of the semiconductor 11, the evaluation apparatus of the present invention enables various measurements. On the contrary,
The fact that an electric field can be applied to the semiconductor surface via the high-resistance film 12 means that it is possible to evaluate the surface recombination rate and the like with respect to the change in the surface electric field by intentionally changing the electric field. Further, as described in the summary configuration, even if the film formed on the semiconductor surface and different from the semiconductor is not the high resistance film 12, but a film made of another material, it is inferred from the above-mentioned place. The evaluation device of the present invention can be effectively applied.
以上、本発明による半導体評価装置を用いてのいくつか
の測定例に関し述べたが、本発明装置は上記以外にも種
々の応用が可能であり、また導電性液体との接触部数を
増やしての測定も考えられる。この場合例えば、本発明
装置により追加された周波数を持つ強度変調光という道
具により、既述した各種の基礎定数のワン・ポイント的
な測定のみならず、例えば同じ半導体ウエハ内であって
も局所的に異なることある各種基礎定数を二次元的に評
価すること等も可能となる。Although several measurement examples using the semiconductor evaluation device according to the present invention have been described above, the present invention device can be applied in various ways other than the above, and the number of contact portions with the conductive liquid can be increased. Measurement is also possible. In this case, for example, with the tool of intensity-modulated light having a frequency added by the device of the present invention, not only the one-point measurement of the various basic constants described above but also the local constant even in the same semiconductor wafer is measured. It is also possible to two-dimensionally evaluate various basic constants that may differ from each other.
第1図から第7図までは、それぞれ本発明による半導体
評価装置の各実施例の概略構成図, 第8図は本発明の実施例装置を用い、実験値から特定の
定数群を求める際の説明図, 第9図は、光感度を有するショットキバリアに得られる
電流対電圧特性と、一対の導電性液体としての一対の水
銀間に得られた電流対電圧特性の特性図, 第10図は本発明の実施例装置を用い、半導体のキャリア
寿命を求める実験の説明図, である。 図中、10は被検体、11は半導体、20,21は導電性液体、
22,23は導電性液体のガイド、30,31は導電性液体と被
検体との接触部、40は強度変調光、80,81,82はバイア
ス光、である。1 to 7 are schematic configuration diagrams of respective embodiments of a semiconductor evaluation device according to the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a case where a specific constant group is obtained from experimental values by using the embodiment device of the present invention. Explanatory diagram, FIG. 9 is a characteristic diagram of current-voltage characteristics obtained in a Schottky barrier having photosensitivity and current-voltage characteristics obtained between a pair of mercury as a pair of conductive liquids, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of an experiment for obtaining the carrier lifetime of a semiconductor by using the apparatus of the embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a subject, 11 is a semiconductor, 20 and 21 are conductive liquids,
Reference numerals 22 and 23 are guides for the conductive liquid, 30 and 31 are contact portions between the conductive liquid and the subject, 40 is intensity-modulated light, and 80, 81, and 82 are bias lights.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−181549(JP,A) 特開 昭60−103636(JP,A) 特開 昭62−131531(JP,A) 特開 昭62−43551(JP,A) 実開 昭56−61462(JP,U) 実開 昭61−156237(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-59-181549 (JP, A) JP-A-60-103636 (JP, A) JP-A-62-131531 (JP, A) JP-A-62- 43551 (JP, A) Actually opened 56-61462 (JP, U) Actually opened 61-156237 (JP, U)
Claims (6)
導体の表面に該半導体とは異なる材質の膜が形成されて
いる被検体の主面上の少なくとも互いに異なる二ケ所に
対し、それぞれ電気的に接触する少なくとも一対の導電
性液体と; 該被検体の少なくとも一ケ所に対し、所定周波数の強度
変調光を照射する照射装置と; 上記少なくとも一対の導電性液体を介して得られ、上記
強度変調光周波数に依存した周波数の評価用電気信号を
測定することにより上記半導体を評価する装置と; から成る半導体評価装置。1. A semiconductor surface is exposed, or at least two different locations on a main surface of a subject on which a film made of a material different from the semiconductor is formed on the surface of the semiconductor are electrically connected to each other. At least one pair of conductive liquids; and an irradiation device for irradiating at least one portion of the subject with intensity-modulated light of a predetermined frequency; and the intensity modulation obtained through the at least one pair of conductive liquids. An apparatus for evaluating the semiconductor by measuring an evaluation electric signal having a frequency dependent on an optical frequency, and a semiconductor evaluation apparatus comprising:
置であって; 上記被検体と上記導電性液体との上記電気的接触部には
光感度を有する電気的障壁が形成され; 上記評価用電気信号は、該電気的障壁に得られる電気信
号が該強度変調光の有する周波数により変調されたもの
であること; を特徴とする半導体評価装置。2. The semiconductor evaluation device according to claim 1, wherein an electrical barrier having photosensitivity is formed at the electrical contact portion between the subject and the conductive liquid; The evaluation electric signal is a signal obtained by modulating the electric signal obtained in the electric barrier with the frequency of the intensity-modulated light;
置であって; 上記被検体と上記導電性液体との上記電気的接触部には
光感度を有する電気的障壁が形成され; 上記強度変調光は、該電気的障壁に対し光電流を流すこ
とで該接触部の接触抵抗を実効的に低抵抗化するため、
該電気的障壁が形成されている上記電気的接触部に対し
て照射されること; を特徴とする半導体評価装置。3. The semiconductor evaluation device according to claim 1, wherein an electrical barrier having photosensitivity is formed at the electrical contact portion between the subject and the conductive liquid. The intensity-modulated light effectively lowers the contact resistance of the contact portion by causing a photocurrent to flow through the electrical barrier.
Irradiating the electrical contact portion on which the electrical barrier is formed;
置であって; 上記被検体と上記導電性液体との上記電気的接触部には
光感度を有する電気的障壁が形成され; 該電気的障壁が形成されている上記電気的接触部に対
し、該電気的障壁に対し光電流を流すことで該接触部の
接触抵抗を実効的に低抵抗化するバイアス光を照射する
こと; を特徴とする半導体評価装置。4. The semiconductor evaluation device according to claim 1, wherein an electrical barrier having photosensitivity is formed at the electrical contact portion between the subject and the conductive liquid. Irradiating the electrical contact portion on which the electrical barrier is formed with bias light that effectively reduces the contact resistance of the electrical contact by causing a photocurrent to flow through the electrical barrier; Characteristic semiconductor evaluation device.
置であって; 上記被検体と上記少なくとも一対の導電性液体との各々
の上記電気的接触部には光感度を有する電気的障壁がそ
れぞれ形成され; それぞれに上記電気的障壁が形成されている上記一対の
電気的接触部に対し、その一方の該電気的障壁に対し光
電流を流すことで該接触部の接触抵抗を実効的に低抵抗
化するため、上記強度変調光は該一方の接触部に照射
し、他方の接触部には、該他方の接触部の電気的障壁に
対し光電流を流すことで該他方の接触部の接触抵抗を実
効的に低抵抗化するバイアス光を照射すること; を特徴とする半導体評価装置。5. The semiconductor evaluation device according to claim 1, wherein an electrical barrier having photosensitivity is provided at each of the electrical contact portions of the subject and the at least one pair of conductive liquids. A pair of electric contact portions each having the electric barrier formed therein, and a photocurrent is caused to flow through the electric barrier of one of the electric contact portions to effectively increase the contact resistance of the contact portion. In order to reduce the resistance of the other contact portion, the intensity-modulated light is applied to the one contact portion, and a photocurrent is caused to flow to the other contact portion against the electrical barrier of the other contact portion Irradiating with bias light that effectively lowers the contact resistance of the semiconductor evaluation device.
置であって; 上記被検体と上記少なくとも一対の導電性液体との各々
の上記電気的接触部には光感度を有する電気的障壁がそ
れぞれ形成され; 上記評価用電気信号は、上記一対の電気的障壁の中、一
方の電気的障壁に上記強度変調光が照射されることによ
り該一方の電気的障壁に得られる電気信号が該強度変調
光の有する上記周波数により変調されたものである一
方; 上記一対の接触部には共に、該一対の接触部の各電気的
障壁に対しそれぞれ光電流を流すことで該一対の接触部
の接触抵抗を実効的に低抵抗化するバイアス光を照射す
ること; を特徴とする半導体評価装置。6. The semiconductor evaluation device according to claim 1, wherein an electrical barrier having photosensitivity is provided at each of the electrical contact portions of the subject and the at least one pair of conductive liquids. The electric signal for evaluation is an electric signal obtained by irradiating one of the pair of electric barriers with the intensity-modulated light. While being modulated by the frequency of the intensity-modulated light; a photocurrent is caused to flow through each of the electrical contacts of the pair of contact portions to generate a photocurrent. Irradiating with bias light that effectively lowers the contact resistance.
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| JP62175549A JPH0666368B2 (en) | 1987-07-14 | 1987-07-14 | Semiconductor evaluation equipment |
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|---|---|---|---|
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-
1987
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