DE69322029T2

DE69322029T2 - Methode zur Untersuchung von Wafern für das Herstellen von lichtemittierenden Elementen

Info

Publication number: DE69322029T2
Application number: DE69322029T
Authority: DE
Inventors: Makoto C/O Isobe Kojo Annaka-Shi Gunma-Ken Kawasaki; Yutaka C/O Isobe Kojo Annaka-Shi Gunma-Ken Tamura; Masato C/O Isobe Kojo Annaka-Shi Gunma-Ken Yamada
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2013-09-07
Also published as: EP0587091A1; JPH0697508A; EP0587091B1; DE69322029D1; JP2711966B2; US5440384A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Inspektion von Wafern für die Herstellung lichtemittierender Elemente und genauer gesagt auf Verfahren zur Inspektion von Wafern für die Herstellung lichtemittierender Elemente mit auf Ihnen liegender Doppel-Heterostruktur.
Lichtemittierende Elemente wie zum Beispiel lichtemittierende Dioden werden üblicherweise durch Aufeinanderlegen einer Mehrzahl von Halbleiterschichten auf einem Halbleitersubstrat erhalten, um einen Wafer für die Herstellung lichtemittierender Elemente mit einem oder mehreren pn-Übergängen zu bilden, sowie durch Unterteilung des Wafers in Elemente.
Die Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer lichtemittierenden Diode. Es handelt sich hier um einen Querschnitt durch einen GaAlAs Wafer zur Herstellung lichtemittierender Elemente, der eine Doppel-Hetero(DH)-Struktur aufweist. Entsprechend dieser Figur werden der Reihe nach aufeinanderliegend auf einem Halbleitersubstrat 10 aus GaAs folgende Schichten aufgebracht: eine p-Typ Abdeckschicht 11 aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-zAlzAs (mit 0 < z < 1), eine p-Typ aktive Schicht 12 aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-xAlxAs (mit 0 < x < 0,7), und eine n-Typ Abdeckschicht 13 aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-yAlyAs (mit 0 < y < 1). Die Größen x, y und z erfüllen hier die folgenden Beziehungen: x < y und x < z.
Innerhalb der p-Typ Abdeckschicht 11 kann sich in der Nähe der p-Typ aktiven Schicht 12 lokal eine invertierte Schicht 14 vom n-Typ bilden, wie in Fig. 11 zu erkennen ist, und zwar durch zufälliges Eindringen von n-Typ Verunreinigungen. Wenn sich diese invertierte Schicht 14 vom n-Typ bildet, wird die Struktur des lichtemittierenden Elements unterbrochen, so daß dieser Teil defekt ist. Andererseits kann sich innerhalb der n-Typ Abdeckschicht 13 und in der Nachbarschaft der aktiven Schicht 12 vom p-Typ lokal eine invertierte Schicht 9 vom p-Typ ausbilden, wie ebenfalls in der Figur zu sehen ist. Dies kann durch zufälliges Eindringen von p-Typ Verunreinigungen geschehen. Bildet sich diese invertierte Schicht 9 vom p-Typ heraus, so wird ebenfalls die Struktur des lichtemittierenden Ele ments unterbrochen, so daß auch dieser Teil defekt ist.
Andererseits ist die aktive Schicht 12 vom p-Typ relativ dünn, so daß sich leicht ein mangelhafter Bereich 17 ausbildet, in welchem die aktive Schicht 12 vom p- Typ nicht vorhanden ist, was auch der Fig. 11 zu entnehmen ist, und zwar infolge abnormaler Bedingungen beim epitaktischen Aufwachsprozeß. Auch dieser Bereich stellt somit einen Defekt dar.
Bilden sich die Defekte in einem Wafer zur Herstellung lichtemittierender Elemente aus, wie oben beschrieben, so weisen diejenigen lichtemittierenden Elemente, die unter Verwendung dieser defekten Wafer hergestellt worden sind, unzureichende elektrische Eigenschaften und Lichtemissionseigenschaften auf, so daß sie zur weiteren Verwendung nicht mehr herangezogen werden können.
Konventionell werden Wafer zur Herstellung lichtemittierender Elemente auf oben beschriebene Defekte inspiziert, und zwar durch Messung ihrer elektrischen Eigenschaften. Das Verfahren umfaßt zum Beispiel folgende Schritte: Anbringen von Elektroden an die hergestellten Wafer zur Herstellung lichtemittierender Elemente, Separieren jedes Elements durch Zerschneiden, Bildung einer Lampe unter Verwendung eines Elements, Anlegen eines konstanten elektrischen Stroms an sie, und Inspizieren der Spannungscharakteristika. Diese Inspektion stellt somit einen zerstörenden Test dar. Es handelt sich daher nicht um eine Inspektion für die gesamte Waferoberfläche. Die herkömmliche Inspektion kann also lediglich als Teilinspektion bezeichnet werden.
Da beim konventionellen Verfahren zur Inspektion von Wafern für die Herstellung lichtemittierender Elemente, wie oben beschrieben, elektrische Eigenschaften überprüft werden, und zwar nach Zusammenstellung eines bestimmten Teils des Wafers zur Herstellung lichtemittierender Elemente zu einer Lampe, ist es nicht möglich, defekte Bereiche schon im Waferstadium zu detektieren.
Das herkömmliche Verfahren zur Inspektion von Wafern für die Herstellung lichtemittierender Elemente führt daher zu Problemen. Es handelt sich hier um ein zerstörendes Testverfahren. Mit dem Verfahren können darüber hinaus nicht die Eigenschaften der gesamten Waferoberfläche getestet werden, da es nur eine Teilinspektion zuläßt. Andererseits erfordert das Verfahren außerordentlich viel Zeit, um die Testergebnisse zu erhalten.
Die WO-A-84/01034 beschreibt ein Verfahren zur Inspektion eines Wafers für die Herstellung lichtemittierender Elemente, die eine Doppel-Heterostruktur aufweisen. Die Wafer besitzen ein Halbleitersubstrat, eine untere Kappenschicht, eine aktive Schicht und eine obere Kappenschicht, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat gebildet sind. In Übereinstimmung mit dem im obigen Dokument offenbarten Verfahren kommt Bestrahlungslicht zum Einsatz, welches eine Wellenlänge aufweist, die durch die obere Abdeckschicht nicht absorbiert wird, jedoch durch die aktive Schicht auf dem Wafer. Der Wafer wird auf Defekte dadurch inspiziert, daß das Sekundärlicht vom Wafer, hervorgerufen durch das Bestrahlungslicht, beobachtet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zerstörungsfreies und schnelles Verfahren zur Inspektion von Defekten in Wafern bereitzustellen, die zur Herstellung lichtemittierender Elemente verwendet werden.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5 gelöst.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden sowohl die Intensität von Photolumineszenz und die Intensität von Bestrahlungslicht, das vom Wafer reflektiert wurde, beobachtet. Insbesondere wird das durch das Bestrahlungslicht hervorgerufene Sekundärlicht vom Wafer beobachtet, um dessen Intensität und Energie (Wellenlänge) zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit, Defekte zu detektieren, etwa unzulängliche Bereiche in der aktiven Schicht, Leitfähigkeitstyp-Inversionsschichten in den Abdeckschichten, sowie Fehlpositionierungen von pn-Übergängen.
Als Lichtquelle zur Erzeugung des Bestrahlungslichts kann irgendeine Lichtquelle verwendet werden, solange das Ausgangslicht den in Anspruch 2 beanspruchten Wellenlängenbereich umfaßt.
Es ist insbesondere möglich, das Sekundärlicht mit Hilfe eines Detektors quantitativ zu erfassen, um auf diese Weise dessen Intensitätsverteilung oder Wellenlängenverteilung zu bestimmen.
Entsprechend dem Anspruch 4 kommt eine Laserlichtquelle zum Einsatz, wobei die Intensität des Sekundärlichts gemessen wird, um die Intensitätsverteilung des Sekundärlichts vom Wafer bei einer spezifischen Wellenlänge zu ermitteln. Die Verteilung der Defekte kann dann anhand der Intensitätsverteilung dieses Sekundärlichts bestimmt werden.
Wir das Sekundärlicht durch das bloße Auge beobachtet, wie in Anspruch 5 beschrieben, so lassen sich Leitfähigkeitstyp-Inversionsschichten auf der Grundlage des Kontrasts der Intensität des Photolumineszenzlichts detektieren, während andere Defekte, wie etwa unzulängliche Bereiche in der aktiven Schicht, auf der Grundlage unterschiedlicher Farben des reflektierten Lichts und des Photolumineszenzlichts detektiert werden können.
Die Fig. 1 zeigt die Bestrahlung eines Wafers zur Herstellung lichtemittierender Elemente mit Licht, in dessen p-Typ Abdeckschicht eine invertierte Schicht vom n-Typ erzeugt wurde.
Die Fig. 2 zeigt die Bestrahlung eines Wafers zur Herstellung lichtemittierender Elemente mit Licht, in dessen n-Typ Abdeckschicht eine invertierte Schicht vom p-Typ erzeugt wurde.
Die Fig. 3 zeigt die Bestrahlung eines Wafers zur Herstellung lichtemittierender Elemente mit Licht, in welchem keine Defekte vorhanden sind.
Die Fig. 4 zeigt die Energiebandstruktur im Falle einer normalen Doppel-Heterostruktur ohne Defekte.
Die Fig. 5 zeigt die Energiebandstruktur für den Fall, daß eine invertierte Schicht vom n-Typ in einer p-Typ Abdeckschicht in der Nähe einer aktiven Schicht vom p-Typ liegt.
Die Fig. 6 zeigt die Energiebandstruktur für den Fall, daß eine invertierte Schicht vom p-Typ in einer n-Typ Abdeckschicht in der Nähe der aktiven Schicht vom p-Typ liegt.
Die Fig. 7 zeigt die Bestrahlung eines Wafers zur Herstellung lichtemittierender Elemente mit Licht, der eine defekte aktive Schicht aufweist.
Die Fig. 8 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens.
Die Fig. 9 zeigt eine Darstellung der Intensitätsverteilung des Photolumineszenzlichts, das bei Durchführung des erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens auftritt.
Die Fig. 10 zeigt eine Darstellung der Verteilung der VF Charakteristika, erhalten bei der konventionellen VF Charakteristikinspektion.
Die Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch einen Wafer zur Herstellung lichtemit tierender Elemente, in welchem verschiedene Defekte vorhanden sind.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 das Prinzip der Erfindung näher beschrieben. Gemäß dieser Figur sind zur Bildung eines Wafers zur Herstellung lichtemittierender Elemente auf einem Halbleitersubstrat 10 übereinanderliegend folgende Schichten angeordnet: eine Kappenschicht 11 vom p-Typ, eine aktive Schicht 12 vom p-Typ sowie eine weitere Kappenschicht 13 vom n-Typ. Dabei sei angenommen, daß eine invertierte Schicht 14 vom n-Typ innerhalb der p- Typ Kappenschicht 11 liegt, und zwar benachbart zur aktiven Schicht 12 vom p- Typ.
Bestrahlungslicht 15 enthält im vorliegenden Fall Licht, welches durch die Kappenschicht 13 vom n-Typ nicht absorbiert wird, jedoch von der aktiven Schicht 12 vom p-Typ absorbiert wird. Dieses Bestrahlungslicht bestrahlt den Wafer, der zur Herstellung lichtemittierender Elemente zu verwenden ist. Mit anderen Worten enthält das Bestrahlungslicht 15 ein solches Licht, das eine kleinere Energie (größere Wellenlänge) als die Bandlücke des Halbleiters aufweist, durch den die Kappenschicht 13 vom n-Typ gebildet wird, während das Bestrahlungslicht 15 zur selben Zeit auch Licht mit größerer Energie (kürzerer Wellenlänge) als die Bandlücke des Halbleiters enthält, durch den die aktive Schicht 12 vom p-Typ gebildet wird.
In diesem Fall wird starkes Photolumineszenzlicht 16 von der aktiven Schicht 12 vom p-Typ emittiert, und zwar auf Bereichen, die die invertierte Schicht vom n- Typ enthalten. Somit läßt sich das Vorhandensein der invertierter Schicht vom n- Typ durch Photolumineszenzlicht 16 detektieren.
Eine genauere Beschreibung erfolgt nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 bei Verwendung eines epitaktischen Wafers vom GaAlAs Doppel- Heterotyp für rotlichtemittierende Dioden bei 650 nm.
Gemäß Fig. 3 wird der Wafer zur Herstellung lichtemittierender Elemente mit Bestrahlungslicht 15 bestrahlt, das Licht im Wellenlängenbereich von 600 bis 650 nm enthält, welches nicht durch die n-Typ Kappenschicht 33 absorbiert wird, jedoch durch die aktive Schicht 12 vom p-Typ. Der Wafer zur Herstellung lichtemittierender Elemente enthält dabei keine invertierte Schicht vom n-Typ in seiner p- Typ Kappenschicht, so daß das Bestrahlungslicht, welches im o. g. Wellenlängen bereich liegt, durch die n-Typ Kappenschicht 13 hindurchtritt und die aktive Schicht 12 vom p-Typ erreicht, in der es absorbiert wird. Somit erfolgt eine Photolumineszenzemission bei einer Wellenlänge von etwa 650 nm, jedoch ist die Intensität sehr klein.
Weist allerdings gemäß Fig. 1 der Wafer zur Herstellung lichtemittierender Elemente eine invertierte Schicht 14 vom n-Typ in seiner p-Typ Kappenschicht 11 und benachbart zur aktiven Schicht 12 vom p-Typ auf, und trifft das Bestrahlungslicht diesen Bereich, so wird das Licht durch die aktive Schicht 12 vom p-Typ absorbiert, und es tritt zur selben Zeit starkes rotes Photolumineszenzlicht 16 auf, dessen Wellenlänge bei etwa 650 nm liegt. Dieses Photolumineszenzlicht 16 ist stärker rot und intensitätsstärker als das Licht von den normalen Bereichen, so daß es durch das bloße Auge identifiziert werden kann.
Die Fig. 4 bis 6 erläutern den Sachverhalt unter Bezugnahme auf die Energiebandstruktur des Halbleiters. Die Energiebandstruktur des Doppel-Heteroaufbaus eines Wafers zur Herstellung lichtemittierender Elemente, der keine invertierte Schicht 14 vom n-Typ enthält, wie dies in Fig. 3 zu erkennen ist, ist in Fig. 4 gezeigt. Die in dieser Figur von rechts nach links mit p, p und n bezeichneten Bereiche entsprechen jeweils der p-Typ Kappenschicht 11, der aktiven Schicht 12 vom p-Typ und der n-Typ Kappenschicht 13.
Für den oben beschriebenen Fall kommt das einfallende Licht mit der Energie hv von der linken Seite in Fig. 4, tritt durch die n-Typ Kappenschicht 13 hindurch und erreicht die aktive Schicht 12 vom p-Typ, in der es absorbiert wird, so daß Paare jeweils aus einem Elektron und einem positiven Loch erzeugt werden.
Die Elektronen und die positiven Löcher diffundieren jeweils einerseits in die n- Typ Kappenschicht 13 und die p-Typ Kappenschicht 11. Dabei verringert sich die Anzahl von Elektronen und positiven Löchern, die in der aktiven Schicht 12 vom p-Typ verbleiben. Somit ist die Wahrscheinlichtkeit sehr gering, daß diese Paare von Elektronen und positiven Löchern rekombinieren und Licht erzeugen. Aus diesem Grunde ist die Intensität des Photolumineszenzlichts sehr niedrig.
Befindet sich jedoch bereichsweise eine invertierte Schicht 14 vom n-Typ in der p- Typ Kappenschicht 11, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, so ergibt sich eine Energiebandstruktur gemäß Fig. 5. Dabei bildet sich eine Wannenstruktur im Valenz- Elektronenband in demjenigen Bereich aus, der zur aktiven Schicht 12 vom p-Typ gehört. Somit ergibt sich ein Einschnüreffekt im Hinblick auf die positiven Löcher. Die positiven Löcher können somit nicht mehr in die p-Typ Kappenschicht 11 diffundieren, sondern verbleiben in der aktiven Schicht 12 vom p-Typ, so daß sich die Rekombinationswahrscheinlichkeit mit Elektronen erhöht. Im Ergebnis tritt Photolumineszenzlicht mit stärkerer Intensität als im Normalfall gemäß Fig. 3 auf, so daß es möglich ist, durch Messung des Photolumineszenzlichts die invertierte Schicht 14 vom n-Typ zu detektieren.
Befindet sich andererseits eine invertierte Schicht 9 vom p-Typ bereichsweise in der Kappenschicht 13 vom n-Typ, wie es in Fig. 2 angedeutet ist, so ergibt sich eine Energiebandstruktur gemäß Fig. 6. Es bildet sich jetzt eine Wannenstruktur im Leitungsband aus, und zwar in einem Bereich, der zur aktiven Schicht 12 vom p-Typ gehört. Somit ergibt sich ein Einschnüreffekt im Hinblick auf Elektronen. Die Elektronen können jetzt nicht mehr in die n-Typ Kappenschicht 13 diffundieren, sondern verbleiben in der aktiven Schicht 12 vom p-Typ. Dies führt wiederum zu einer Erhöhung der Rekombinationswahrscheinlichkeit mit positiven Löchern. Im Ergebnis tritt Photolumineszenzlicht mit stärkerer Intensität als im Normalfall gemäß Fig. 3 auf, so daß es möglich ist, die invertierte Schicht 9 vom p-Typ durch Messung des Photolumineszenzlichts zu detektieren.
Die Rekombinationswahrscheinlichkeit läßt sich durch folgende Gleichungen darstellen:
Gibt es keinen Einschnüreffekt im Hinblick auf positive Löcher, so gilt für die Rekombinationswahrscheinlichkeit R der folgende Ausdruck:
R = B · n · p
Hierin sind B die Emissionsrekombinationskonstante, n die Konzentration von Elektronen und p die Konzentration von positiven Löchern. Gibt es jedoch einen Einschnüreffekt im Hinblick auf positive Löcher, so gilt folgendes:
R = B · n · (P + ΔP)
Hier bedeutet ΔP den Anstieg der Konzentration von angeregten positiven Löchern infolge des oben beschriebenen Einschnüreffekts. Somit erhöht sich die Rekombi nationswahrscheinlichkeit, so daß Lichtemission in stärkeren Maße auftritt.
Bildet sich dagegen eine Wannenstruktur zur Einschnürung von Elektronen im Leitungsband aus, so ergibt sich für die Rekombinationswahrscheinlichkeit und damit für die Wahrscheinlichkeit stärkerer Lichtemission ein ähnlicher Ausdruck. In diesem Fall gilt:
R = B · (n + Δn) · p
Hierin ist Δn der Anstieg der Konzentration angeregter Elektronen infolge des Einschnüreffekts.
Andererseits kann auch ein unzulänglicher Bereich 17 der aktiven Schicht vorhanden sein, wie dies in Fig. 7 zum Ausdruck kommt, also ein Bereich, in dem die aktive Schicht 12 vom p-Typ partiell nicht vorhanden ist. Bestrahlungslicht 15, welches diesen Bereich erreicht, tritt einfach durch diesen hindurch und erreicht die Oberfläche des Halbleitersubstrats 10, an der es zum Teil reflektiert wird, so daß es den Wafer als reflektiertes Licht 18 verläßt. Derjenige Teil des Bestrahlungslichts, welcher im Wellenlängenbereich von 600 bis 650 nm liegt und der in der aktiven Schicht 12 vom p-Typ absorbiert werden sollte, wird somit nicht absorbiert, so daß sich daher der unzulängliche Bereich 17 der aktiven Schicht durch Messung des reflektierten Lichts 18 detektieren läßt sowie durch Überprüfung, ob das Licht in diesem Wellenlängenbereich liegt oder nicht. Die Farbe des reflektierten Lichts 18 liegt im Bereich rot/orange, so daß sich dieses Licht unterscheiden läßt von der Rotlichtemission der invertierten Schicht 14 vom n-Typ (leitungstypinvertierte Schicht) oder von der invertierten Schicht 9 vom p-Typ.
Ein Anwendungsfall der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Hier wird die Oberfläche eines Wafers zur Herstellung lichtemittierender Elemente mit Laserlicht abgetastet bzw. gescannt, und es wird das Sekundärlicht quantitativ mittels eines Detektors gemessen. Die Fig. 8 zeigt die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung.
Gemäß dieser Figur ist der Wafer zur Herstellung lichtemittierender Elemente 21 auf einem X-Y-Verschiebetisch 20 montiert, der sowohl in X- als auch in Y-Richtung bewegbar ist. Das angeregte Laserlicht 23 mit einer Wellenlänge von 632,8 nm, das von einer He-Ne-Laserquelle 22 kommt, bestrahlt den Wafer 21. Ein Spek trometer 25 befindet sich oberhalb des X-Y-Verschiebetisches 20 und trennt das Licht der vorbestimmten Wellenlänge von dem vom Wafer 21 kommenden Sekundärlicht 24. Ein Detektor 26 detektiert dieses abgetrennte Licht und wandelt es in ein elektrisches Signal um. Ein Verstärker 27 verstärkt dieses Signal und gibt es zu einem Computer 28 aus, der zur Verfahrenssteuerung dient, zur Durchführung von Berechnungen, usw. Der Computer 28 bestimmt die weitere Verarbeitung dieses Signals und kreiert Waferkarten, und dergleichen.
Nachfolgend wird die tatsächlich durchgeführte Inspektion unter Verwendung der oben beschriebenen Einrichtung näher erläutert. Zunächst wird die Inspektion im Hinblick auf das Auftreten leitungstypinvertierter Schichten durch Detektion des Photolumineszenzlichts beschrieben. Dabei wird die durch das Gitter des Spektrometers 25 zu separierende Empfangslichtwellenlänge auf 650 nm eingestellt. Sodann wird mit dem Laserlicht 23 bestrahlt, wobei der X-Y-Verschiebetisch 20 in einer solchen Weisen angetrieben wird, daß das Laserlicht 23 die gesamte Oberfläche des Wafers 21 abtastet bzw. scannt.
Das Sekundärlicht 24 vom Wafer 21 wird durch das Spektrometer 25 separiert, so daß nur Photolumineszenzlicht mit einer Wellenlänge von 650 nm durch den Detektor 26 detektiert und in ein entsprechendes Lichtintensitätssignal umgewandelt werden kann. Dieses Signal wird durch den Verstärker 27 verstärkt und zum Computer 28 übertragen, wo es verarbeitet wird, und zwar als ortsabhängige Funktion auf der Oberfläche des Wafers 21 zwecks Darstellung einer Waferkarte.
Die Fig. 9 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Intensitätsverteilung auf dem Wafer, und zwar für das vom Wafer erhaltene Photolumineszenzlicht. In nadelförmigen Bereichen, also Bereichen mit scharfem Anstieg, ist die Intensität des Photolumineszenzlichts hoch. Diese Bereiche entsprechen denjenigen Bereichen, in denen invertierte Schichten 9 vom n-Typ oder invertierte Schichten vom p-Typ vorhanden sind, wie in Fig. 11 gezeigt.
Als Referenz dient eine Spannungs-VF-Charakteristikverteilung gemäß Fig. 10, aufgenommen in Übereinstimmung mit dem konventionellen Verfahren nach Montage von Lampen und bei IF = 100 uA. Jede Zahl repräsentiert einen Rang, basierend auf der Diskriminierung von Schwellenwerten, die im oberen rechten Eck der Fig. 10 angegeben sind. Die in Fig. 9 gezeigte und beim vorliegenden Beispiel erhaltene Intensitätsverteilung des Photolumineszenzlichts ist stark korre liert mit der in Fig. 10 gezeigten VF-Charakteristikkarte, so daß klar wird, daß sich die gesamte Oberfläche des Wafers im Hinblick auf leitungstypinvertierte Schichten inspizieren läßt, und zwar ohne zerstörendes Testen, wie dies noch konventionell der Fall war.
Zur Inspektion von unzulänglichen Bereichen der aktiven Schicht 12 vom p-Typ wird die Wellenlänge des Spektrometers 25 auf einen Wert von 632,8 nm eingestellt. Dies ist dieselbe Wellenlänge wie diejenige des angeregten Laserlichts 23 und es erfolgt eine Inspektion in derselben und bereits oben beschriebenen Weise.
Beim oben beschriebenen Beispiel wird Laserlicht zur Abtastung der Waferoberfläche herangezogen. Statt dessen kann die Inspektion aber auch dadurch ausgeführt werden, daß als Bestrahlungslichtquelle eines Halogenlampe zum Einsatz kommt und daß die Beobachtung mit dem bloßen Auge erfolgt. In diesem Fall läßt sich das Vorhandensein leitungstypinvertierter Schichten und das Vorhandensein von Defekten infolge nicht vorhandener Bereiche in der aktiven Schicht zur selben Zeit detektieren. Wird, wie oben beschrieben, eine Rotlichtemission beobachtet, so wird hierdurch das Vorhandensein leitungstypinvertierter Schichten angezeigt, während durch Beobachtung reflektierten Lichts im Bereich rot/orange angezeigt wird, daß aktive Schichten bereichsweise nicht vorhanden sind.
Der Vorteil der obigen Erfindung ist im wesentlichen darin zu sehen, daß eine zerstörungsfreie und schnelle Inspektion von Wafern für die Herstellung lichtemittierender Elemente im Hinblick auf Defekte möglich ist.

Claims

1. Verfahren zur Inspektion eines Wafers für die Herstellung lichtemittierender Elemente mit Doppel-Heterostruktur, enthaltend auf einem Halbleitersubstrat (10) eine aktive Schicht (12) sowie eine obere und eine untere Abdeckschicht (13, 11), die die aktive Schicht (12) sandwichartig zwischen sich aufnehmen, mit folgenden Schritten:

- Bestrahlung des Wafers mit Bestrahlungslicht (15), das einen Wellenlängenbereich enthält, der nicht durch die obere Abdeckschicht (13) absorbiert wird, jedoch absorbiert wird von der aktiven Schicht (12); und

- Inspektion von Defekten (9, 14, 17)durch Beobachtung des vom Wafer kommenden und vom Bestrahlungslicht (15) hervorgerufenen Sekundärlichts;

dadurch gekennzeichnet, daß

- sowohl das Photolumineszenzlicht (16) als auch das Reflektionslicht (18), das jeweils im Sekundärlicht enthalten ist, gemessen werden, wobei sich das Photolumineszenzlicht (16) und das Reflektionslicht (18) in der Farbe unterscheiden;

- eine leitungstypinvertierte Schicht (9, 14) in der oberen Abdeckschicht (13) oder der unteren Abdeckschicht (11) sowie in der Nähe der aktiven Schicht (12) durch auffallenden Anstieg der Intensität des Photolumineszenzlichts (16) gegenüber derjenigen in normalen Bereichen detektiert wird, wobei die Emission des Photolumineszenzlichts (16) bei Einfall des Bestrahlungslichts (15) in die aktive Schicht (12) auftritt: und

- unzulängliche Bereiche (17) der aktiven Schicht, in denen die aktive Schicht (12) partiell nicht vorhanden ist, durch Beobachtung des reflektierten Lichts (18) detektiert werden, das im Vergleich zu demjenigen von normalen Bereichen auftritt, wenn das Bestrahlungslicht (15) durch den unzulänglichen Bereich (17) der aktiven Schicht hindurchtritt, die Oberfläche des Halbleitersubstrats erreicht und von dieser reflektiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestrahlungslicht (15) Licht enthält, dessen Energie geringer ist als die Bandlücke des die obere Abdeckschicht (13) bildenden Halbleiters, und das gleichzeitig Licht enthält, dessen Energie größer ist als die Bandlücke des die aktive Schicht (12) bildenden Halbleiters.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht (12) aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-xAlxAs (mit 0 < x < 0,7), die obere Abdeckschicht (13) aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-yAlyAs (mit 0 < y < 1 und x < y), und die untere Abdeckschicht (11) aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-zAlzAs (mit 0 < z < 1 und x < z) bestehen.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestrahlungslicht (15) ein von einer Laserlichtquelle emittiertes angeregtes Licht ist, und daß die Oberfläche des Wafers, der zur Herstellung lichtemittierender Elemente dient, durch das Anregungslicht abgetastet bzw. gescannt wird, um die Intensität des Sekundärlichts zu messen, und um die Intensitätsverteilung des Sekundärlichts auf dem Wafer zu bestimmen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- die aktive Schicht (12) aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-xAlxAs (mit 0,25 < x < 0,7) besteht;

- die obere Abdeckschicht (13) aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-yAlyAs (mit 0,25 < y < 1 und x < y) besteht:

- die untere Abdeckschicht (11) aus einer Halbleitermischkristallverbindung Gal-zAlzAs (mit 0,25 < z < 1 und x < z) besteht:

- die Lichtquelle des Bestrahlungslichts (15) eine Halogenlampe ist, dessen Licht einen Wellenlängenbereich von 600 bis 700 nm enthält; und

- das Sekundärlicht (16) mit dem bloßen Auge beobachtet wird.