JP2009521796A - 半導体構造における歪み及び活性ドーパントの光反射特徴付け方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[関連出願の相互参照]
本発明は、2005年10月27日に出願された米国仮特許出願第60/730,293号、及び2006年7月17日に出願された米国仮特許出願第60/831,363号の利益を主張し、それらの開示内容は参照により本明細書に全体が援用される。
上記説明に関して、サイズ、材料、形状、形態、動作の機能及び方法、組立並びに使用の変化を含む、開示の一部に対する最適な寸法関係は、当業者には容易に明白であると考えられ、図面に示し且つ明細書で説明したものに対する均等な関係はすべて、本開示によって包含されるように意図されている、ということが理解されなければならない。
Claims (19)
- 半導体構造の物理特性を確定する方法であって、
a)振幅変調されたポンプレーザビームを使用して前記半導体構造の表面の領域を照明するステップであって、該ポンプビームは、前記半導体構造内の半導体材料の最小バンド間遷移エネルギーより大きいエネルギーの少なくとも1つの波長を含み、それにより、前記半導体構造内の電子電荷密度の時間周期的変化を誘起して、前記半導体構造内の電界が時間周期的変調を得るようにし、前記半導体構造内の前記半導体材料はバンド間遷移エネルギーの時間周期的変調を受け易い、照明するステップと、
b)別個のプローブレーザビームによりステップa)の前記領域の一部を照明するステップであって、該プローブビームは、前記半導体構造内の前記半導体材料のバンド間遷移エネルギーの近くの、且つ前記バンド間遷移エネルギーの近くで発生する半導体材料光応答の前記誘起された変化を記録するために適した、少なくとも1つの波長を含む、照明するステップと、
c)前記半導体構造の前記照明からの反射された交流プローブ光を記録するステップであって、該交流プローブ光は、光反射信号として知られる、前記半導体材料光応答の前記誘起された変化を含む、記録するステップと、
d)ステップa)、b)及びc)で収集された情報を使用するステップであって、前記半導体構造の物理特性を確定する、使用するステップと、
を含む、方法。 - 物理的歪みが、正規化された前記光反射信号の符号及び振幅を該物理的歪みに関連付ける経験的に確定された較正曲線に従って監視される、請求項1に記載の方法。
- 物理的歪みが、関係ΔR/R=mχ+bに従って監視され、式中、ΔR/Rは正規化された前記光反射信号であり、χは前記物理的歪みであり、mは経験的に確定された線形相関係数であり、bは経験的に確定されたオフセットである、請求項1に記載の方法。
- 前記電子電荷密度は、正規化された前記光反射信号を該電子電荷密度に関連付ける経験的に確定された較正曲線に従って監視される、請求項1に記載の方法。
- 前記電子電荷密度は、関係ΔR/R=mNe+bに従って監視され、式中、ΔR/Rは正規化された前記光反射信号であり、Neは電荷密度であり、mは経験的に確定された線形相関係数であり、bは経験的に確定されたオフセットである、請求項1に記載の方法。
- 前記電界は、関係ΔR/R=mF2+bに従って監視され、式中、ΔR/Rは正規化された前記光反射信号であり、Fは前記電界であり、mは経験的に確定された線形相関係数であり、bは経験的に確定されたオフセットである、請求項1に記載の方法。
- 電子電荷深さプロファイルが、正規化された前記光反射信号を該電子電荷深さプロファイルに関連付ける経験的に確定された較正曲線に従って監視される、請求項1に記載の方法。
- 前記プローブレーザは、前記半導体材料の前記光応答における少なくとも1つのバンド間遷移エネルギーに近い複数の波長を提供する可変波長レーザであり、交流プローブ光波長情報を使用して、前記バンド間遷移エネルギーの位置、振幅、スペクトル幅及び/又はスペクトル形状が確定される、請求項1に記載の方法。
- 前記半導体構造はセミコンダクタ・オン・インシュレータ(semiconductor-on-insulator)膜構造を含み、前記ポンプビームの前記波長は、電気的に絶縁された半導体層の厚さより小さいか又はそれに対応し、したがって前記絶縁された半導体層内の前記電子電荷密度の時間周期的変化を誘起するために適した、吸収深さを提供するように選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記半導体構造は、電気的に絶縁された半導体材料を含み、前記ポンプビームの前記波長は、前記半導体材料の物理的寸法より小さいか又はそれに対応し、したがって前記絶縁された半導体材料内の前記電子電荷密度の時間周期的変化を誘起するために適した、吸収深さを提供するように選択される、請求項1に記載の方法。
- ポンプビーム強度の関数としての前記光反射信号の変化が確定される、請求項1に記載の方法。
- 半導体構造の物理特性を検出する装置であって、
反射表面を有する半導体構造と、
およそ5mW以上の光出力で動作すると共に、前記半導体構造内の半導体材料の最小バンド間遷移エネルギーを上回るエネルギーの少なくとも1つの波長を含む、100kHz〜50MHzの範囲の変調周波数の振幅変調されたレーザビームを提供するポンプレーザ系と、
およそ10mW以下の光出力で動作すると共に、前記半導体構造内の前記半導体材料のバンド間遷移エネルギーに近い少なくとも1つの波長を含む、連続波レーザビームを提供するプローブレーザ系と、
50ミクロン以下の径の前記半導体構造の表面の共通の焦点スポットにいずれかのレーザビームを集束させ、サンプルから反射されるプローブ光を分離して受光器に向けるために有効な光学系と、
入力強度に比例する電流を生成するように構成されている前記受光器と、
前記受光器出力を記録するように接続されている位相同期信号検出系と、
測定及びシステム制御ソフトウェアを含むコンピュータと、
を具備する、装置。 - 前記半導体構造はシリコン・オン・インシュレータ基板を含み、前記ポンプレーザ波長はおよそ500nm以下である、請求項12に記載の装置。
- 前記プローブレーザの波長はおよそ375nmである、請求項12に記載の装置。
- 前記プローブレーザは、前記半導体構造内の前記半導体材料のバンド間遷移エネルギーに近い複数の波長を提供する外部共振器型可変波長レーザである、請求項12に記載の装置。
- 前記ポンプレーザビーム及び前記プローブレーザビームは、2色性ビームスプリッタを使用することによって同一線上にされる、請求項12に記載の装置。
- 同一線上の前記ポンプレーザビーム及び前記プローブレーザビームは、アクロマティック対物レンズを使用して前記半導体構造の表面の領域に同時集束される、請求項16に記載の装置。
- ポンプ光は、カラーフィルタを使用することによって反射交流プローブ光から分離される、請求項12に記載の装置。
- 前記ポンプレーザの強度は、位相同期検出システムの内部に生成される参照信号によって直接変調される、請求項12に記載の装置。
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