JP3772342B2 - 半導体ウェーハの測定方法及び発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハの測定方法及び発光素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
発光ダイオードや半導体レーザー素子等の発光素子は、通常、化合物半導体単結晶基板上に更に複数の化合物半導体層を形成してp−n接合を有する多層化合物半導体ウェーハを作製し、これを素子化することにより得られる。例えば、従来、赤色発光ダイオードをはじめ、橙色や黄色発光ダイオード等の間接遷移型周期律表第3族及び第5族化合物半導体を材料とする発光ダイオード、とりわけ燐化砒化ガリウムGaAs1-X PX 系(ただし0.45≦X<1.0)発光ダイオードは、燐化ガリウムGaPもしくは砒化ガリウムGaAsの単結晶基板上に燐化砒化ガリウムGaAs1-X PXのエピタキシャル層を複数層形成し、さらに、
このエピタキシャル層の最上層にZn等のp型不純物を熱拡散することによりp−n接合を形成して発光領域を設けたエピタキシャルウェーハを用いて製造される。
【0003】
図1は、その工程の一例を示すもので、(a)に示すように、公知の気相成長法により、GaP(あるいはGaAs)単結晶基板4上にGaP層(基板がGaAsの場合はGaAs層)5がエピタキシャル成長され、さらにこのGaP層5上に、混晶率xが層厚方向に変化するn型GaAs1-X PX混晶率変化層6がエピタキシャル成長され、さらにこの混晶率変化層6に接して上に、混晶率xが一定値(x=a)であるGaAs1- a Pa混晶率一定層7がエピタキシャル成長され、この混晶率一定層7の上に窒素Nがドープされたn型GaAs1-a Pa層8がエピタキシャル成長されて、エピタキシャルウェーハ1が製造される。このNがドープされたn型GaAs1-a Pa層8は、混晶率一定層7上に隣接して形成されて添加するNの濃度を徐々に増加させるための窒素濃度増加層8aと、一定の窒素濃度を有する窒素濃度一定層8bとを有する。
【0004】
図1(b)に示すように、このようなヘテロ構造のエピタキシャルウェーハ1に、窒素濃度一定層8bの最表面からp型不純物であるZnを熱拡散してp型GaAs1-a Pa層8cを形成し、さらに電極を取り付けて適当なサイズにダイシングし、パッケージに封入することにより素子化を行なえば、発光ダイオードが完成する。
【0005】
ところで、燐化砒化ガリウムGaAs1-X PX系 発光素子の発光輝度は、使用する単結晶基板5や、その上に成長するエピタキシャル層5〜8の結晶性の影響を大きく受ける。しかしながら、上記のようにして製造されたエピタキシャルウェーハによる素子の発光輝度がどの程度のものになるかは、熱拡散によりp型不純物の拡散を行なってp−n接合を形成し、実際に輝度を測定してみなければわからないという問題がある。もとより、素子化工程の後、輝度測定して始めて良否が判明するというのは、もし不良との結果が出た場合に、エピタキシャル成長工程、p型不純物拡散工程、さらには素子化工程の全てが水泡に帰することを意味し、損失は計り知れないものがある。
【0006】
なかでも、素子化工程については、電極形成、ダイシング及び封入など工数も多く付加価値性が高いため、不良の選別は、少なくともこの素子化工程の前に行なうことができると、無駄が少なく経済的である。そこで、従来、メサ輝度とよばれる、本格的な素子化を必要としない簡便な輝度測定方法が、知られている(特開昭51−144185号公報)。これは、図2(a)に示すように、p−n接合が形成されたエピタキシャルウェーハWの主表面に円筒形の砥石を用いて円形の溝Gを穿ち、次いで(b)に示すように、該ウェーハを導電性ゴム等で形成された通電パッド上に配置する。そして、(c)に示すように、p型層の表面に通電用の針状のプローブを当て、通電パッドとの間で順方向電流を流すと、p−n接合部にて発光するので、上記の溝Gに輝度検出部を挿入する形で輝度(メサ輝度)を測定することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記メサ輝度の測定による場合でも、p型不純物の熱拡散工程は行なわなければならない。一般に、Znをp型不純物として用いる場合、必要なp型層厚さが得られるまでに要する拡散処理工程は実に3日前後にも及び、不良判定の結果、該工程が無駄になることの影響は相変わらず大きい。
【0008】
また、メサ輝度測定は、ウェーハに溝を穿つ破壊試験であるから、試験に用いたウェーハは当然、発光素子の製造に使用することができないし、また、抜き取り試験が前提となるので良否判定はウェーハのロット単位でなされ、不良ロット判定による経済的な損失は極めて深刻である。
【0009】
本発明の課題は、発光素子を始めとする電子デバイス用の半導体ウェーハの、輝度等の電気的特性の良否を、非破壊により簡便に判定することができる半導体ウェーハの測定方法と、それを用いた発光素子の製造方法とを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体ウェーハの測定方法の第一は、
半導体ウェーハの電気的特性を測定する一方、該半導体ウェーハの主表面に、半導体結晶格子により回折現象を起こしうる一定波長の入射線ビームを入射させたときの、半導体単結晶からの特定結晶面に由来する回折線の測定を行ない、該回折線の測定情報と前記電気的特性との回折線/特性関係を決定するとともに、評価対象となる半導体ウェーハに対し前記入射線ビームを入射させて前記回折線の測定を行ない、その測定結果と前記回折線/特性関係とに基づいて、当該評価対象となる半導体ウェーハの電気的特性を推定する方法であって、
前記回折線/特性関係における前記回折線の測定情報として、前記入射線ビームの前記半導体単結晶への入射角度と、回折線強度との関係を示す回折プロファイルを測定したときの、その回折プロファイルに表れる前記特定結晶面に由来する回折線強度ピークの測定情報が使用され、
前記特定結晶面として、前記回折プロファイルを測定したときの最強の回折線強度ピークを示すものが使用され、
前記半導体ウェーハは単結晶又は混晶であって、該半導体ウェーハを粉末化した試料を用いて前記入射線ビームによる回折プロファイルを測定したときの、該回折プロファイルに表れる最強の回折線強度ピークに対応する面指数が、前記主表面の面指数と一致するものであり、該面指数の結晶面が前記特定結晶面として採用されるとともに、
前記半導体ウェーハは発光素子製造用の化合物半導体ウェーハであり、前記電気的特性は、該化合物半導体ウェーハを用いて製造される発光素子の輝度であり、
前記化合物半導体ウェーハは、発光層部が形成前又は形成途中のものであることを特徴とする。
また、本発明の半導体ウェーハの測定方法の第二は、半導体ウェーハの電気的特性を測定する一方、該半導体ウェーハの主表面に、半導体結晶格子により回折現象を起こしうる一定波長の入射線ビームを入射させたときの、半導体単結晶からの特定結晶面に由来する回折線の測定を行ない、該回折線の測定情報と前記電気的特性との回折線/特性関係を決定するとともに、評価対象となる半導体ウェーハに対し前記入射線ビームを入射させて前記回折線の測定を行ない、その測定結果と前記回折線/特性関係とに基づいて、当該評価対象となる半導体ウェーハの電気的特性を推定する方法であって、
前記半導体ウェーハは発光素子製造用の化合物半導体ウェーハであり、前記電気的特性は、該化合物半導体ウェーハを用いて製造される発光素子の輝度であり、
前記化合物半導体ウェーハは、発光層部が形成前又は形成途中のものであることを特徴とする。
【0011】
なお、推定対象となる半導体ウェーハの電気的特性の種別は特に限定されないし、また、該半導体ウェーハを用いて製造されたデバイスの電気的特性であって、かつ、使用される半導体ウェーハの性状により影響を受けるものも、広義に該半導体ウェーハの電気的特性として採用可能である。具体例としては、後述の発光素子の輝度が挙げられる。
【0012】
上記本発明の半導体ウェーハの測定方法によると、材質が同じで結晶性の異なる半導体ウェーハにつき、着目している電気的特性の測定を行なう一方、同じ半導体ウェーハの主表面に上記のような一定波長の入射線ビームを入射させて回折線の測定を行ない、該回折線の測定情報と半導体電気的特性との関係(回折線/特性関係)を求めておく。そして、実製品となるべき半導体ウェーハについては回折線の測定のみを行なって、その結果を、すでに求めてある回折線/特性関係と照合することにより、その半導体ウェーハの電気的特性を、実際に測定することなく推定することができる。
【0013】
その結果、以下のような効果が達成される。
▲1▼電気的特性の測定方法が、その半導体ウェーハを用いて実際にデバイスを作製して測定しているものであったり、あるいは半導体ウェーハの状態にて測定が可能であっても、それが破壊試験となるような場合、実際に電気的特性を行なう必要がなくなるので、不良に相当する半導体ウェーハに、デバイス化に必要な工程を無駄に施したり、あるいは破壊検査のために被測定品が製品に適用できなくなるといった無駄を効果的に削減することができる。
▲2▼回折線の測定自体が非破壊試験であるから全数試験が可能であり、抜き取り試験のようなロットアウトによる大量損失も回避できる(無論、本発明においても抜き取り試験を採用することは可能であり、▲1▼の効果は達成される)。
【0014】
入射線ビームは、半導体結晶格子により回折現象を起こしうるものであればどのようなものを用いてもよく、例えばX線ビーム、中性子線ビーム、電子線ビーム、ガンマ線ビーム等を使用できるが、線源を安価にかつ簡便に構成でき、かつ、ほとんどの半導体材料に普遍的に適用できるという点で、X線ビームを用いることが望ましい。
【0015】
回折線/特性関係における回折線の測定情報としては、入射線ビームの半導体単結晶への入射角度と、回折線強度との関係を示す回折プロファイルを測定したときの、その回折プロファイルに表れる特定結晶面に由来する回折線強度ピークの測定情報を使用することができる。この方法によると、回折プロファイルをディフラクトメータ等の既存の装置により簡単に測定できる。
【0016】
また、上記回折プロファイルに現われる回折線強度ピークを用いることで、回折線の測定情報を定量化しやすくなり、回折線/特性関係の信頼性も高めることができる。回折線の測定情報は、具体的には、回折線強度ピークの幅、ピーク高さ、ピーク面積及びピーク角度位置の少なくともいずれかを反映した数値パラメータにより表すことができるが、他の数値パラメータを用いてもよい。他方、より簡便な方法として、回折線の測定情報を、予め固定的に定められた入射角度位置に対応する回折線強度により表わすことも可能である。
【0017】
また、測定に使用する特定結晶面の回折線としては、上記の回折プロファイルを測定したときに、最強の回折線強度ピークを示すものを使用することが、測定精度、ひいては電気的特性の推定精度を高める観点において望ましい。また、ビーム源の構成は比較的簡略で採用しやすいが、通常のビーム強度では半導体試料に対する浸透深さをそれほど大きくできないような入射線ビーム、例えばX線や電子線などを使用する場合は、以下のような半導体ウェーハを使用することが望ましい。すなわち、半導体ウェーハが単結晶又は混晶であって、該半導体ウェーハを粉末化した試料を用いて入射線ビームによる回折プロファイルを測定したときの、該回折プロファイルに表れる最強の回折線強度ピーク(以下、主要回折ピークという)に対応する面指数が、主表面の面指数と一致したものを使用する。これは、つまるところ、主要回折ピークを与える結晶面が、主表面と略平行となっているウェーハを用いることを意味し、ウェーハ表層付近からの回折のみであっても、比較的大きな回折線強度ピークが得られるので、測定精度を高める上で好適である。この場合、主要回折ピークを与える面指数の結晶面が前記の特定結晶面として採用されることを意味する。
【0018】
半導体ウェーハは発光素子製造用の化合物半導体ウェーハとすることができる。この場合、電気的特性は、該化合物半導体ウェーハを用いて製造される発光素子の輝度とすることができる。また、本発明の発光素子の製造方法は、発光素子製造用の化合物半導体ウェーハの輝度を測定する一方、該化合物半導体ウェーハの主表面に、半導体結晶格子により回折現象を起こしうる一定波長の入射線ビームを入射させたときの、半導体単結晶からの特定結晶面に由来する回折線の測定を行ない、該回折線の測定情報と前記輝度との関係を示す回折線/特性関係を決定するとともに、
評価対象となる発光素子製造用の化合物半導体ウェーハの素子化工程の前に、当該化合物半導体ウェーハ前記入射線ビームを入射させて前記回折線の測定を行ない、その測定結果と前記回折線/特性関係とに基づいて、該化合物半導体ウェーハを用いて製造される発光素子の輝度を推定するとともに、その推定結果に基づいて、該化合物半導体ウェーハを選別し、
該選別により棄却されなかった化合物半導体ウェーハに対してのみ、前記素子化工程として、該化合物半導体ウェーハへの電極形成とダイシングとを行なうとともに、
前記化合物半導体ウェーハの評価を、前記発光層部の形成工程の前又は途中にて行なうことを特徴とする。
【0019】
これによると、メサ輝度のような破壊試験を用いることなく、輝度の観点から見たウェーハの良否判定ひいては選別を極めて簡単に行なうことができる。そして、化合物半導体ウェーハの評価は、発光層部を形成前又は形成途中に行なうことができる。これによると、不良判定時に、発光層部を完成させるための残余の工程を省略できるので能率的かつ経済的である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面を参照して説明する。ここでは、半導体ウェーハとして、発光素子製造用の化合物半導体ウェーハを例に取る。化合物半導体ウェーハは、例えば図1(a)に示すエピタキシャルウェーハ1であり、GaP(GaAsでもよい)単結晶基板4を含むものである。発光層部は、図1(b)の8b,8cの各層であり、各々、単結晶基板4の第一主表面上にエピタキシャル成長されるとともに、単結晶基板4側からn型層8b及びp型層8cがこの順序にて積層されるGaAsP混晶層である。以下に詳述する化合物半導体ウェーハの評価及び選別を除き、その製造工程は「従来の技術」の欄にて説明した通りであるので、詳細はここでは省略する。
【0021】
またここでは、化合物半導体ウェーハを発光素子としたときの輝度を、推定すべき電気的特性として、X線回折を用いてエピタキシャルウェーハ1(化合物半導体ウェーハ)の評価及び選別を行なう。この評価は、p型GaAs1-a Pa層8c(p型層)を形成するためのZn(p型ドーパント)拡散工程よりも前に行なう。評価の結果、不良と選別されたウェーハについては、長時間にわたるZn拡散工程をもはや施す必要がなくなり、無駄を省くことができる。なお、単結晶基板4の性状、例えば結晶性によっても得られる発光素子の輝度は影響を受けるので、図1(a)において、エピタキシャル層5〜8の成長前の段階、すなわちGaP又はGaAsの単結晶基板上にGaP単結晶基板層、GaAs単結晶層あるいはGaAsP混晶層が少なくとも積層された段階で、単結晶基板4の評価を行ない、不適な単結晶基板4を排除してしまう方法も可能である。また、エピタキシャル層5〜8の形成を始めとするいくつかの工程について、各工程が終了する毎に評価を行なうこと、例えば、単結晶基板4の段階と、エピタキシャル層5〜8を形成し終わった段階(Zn拡散前)とのそれぞれについて評価を行なうことも可能である。以下は、エピタキシャル層5〜8の形成が終了したエピタキシャルウェーハ1を評価対象ウェーハとする場合にて、説明を代表させる。
【0022】
評価を行なうには、例えば以下のようにする。まず、結晶性が異なると思われる種々のエピタキシャルウェーハ1を用意し、各々図2を用いてすでに説明した方法により、電気的特性としてのメサ輝度を測定する。次に、各エピタキシャルウェーハ1の、エピタキシャル層5〜8が形成されている主表面にX線ビームを入射することによりX線回折測定を行なう。
【0023】
X線回折測定は、図3に示すような公知のディフラクトメータ(回折測定装置)を用いて行なうことができる。ウェーハWは、ホルダに取り付けられるとともに、固定的に配置されたX線ビーム源からの入射線ビームが、ウェーハWの第一主表面、すなわち、発光層部を形成するための、エピタキシャル層5〜8の形成側の主表面に所定の入射角度θにて入射されるようになっている。なお、X線ビーム源は、公知のX線管と、そのX線管から放出されるX線のスペクトルから、特定波長λを有する特性X線(蛍光X線ともいう)のみをX線ビームとして抽出するためのモノクロメータとを含む。
【0024】
また、ウェーハWからの回折線は、公知の計数管等にて構成された検出器により検出される。ウェーハWを保持するホルダは、図示しない駆動部により一定角速度ωにて駆動され、位置固定のX線ビーム源からの入射線ビームの入射角度θが一定速度で変化する。他方、検出器は可動ベース上に取り付けられており、受けるべき回折線の入射線ビームの方向に対する角度が常に2θとなるように、ガイドに沿ってホルダと連動して移動するようになっている。これにより、ウェーハWに対する入射線ビーム及び受けるべき回折線の角度が、常に互いに等しい値θを取るようになる。
【0025】
回折線強度は、検出器による計数値により測定され、入射線ビームの入射角度θに対する回折線強度(一般には2θの値が用いられる)の分布を描画することにより、図4(b)に示すような回折プロファイルが得られる。入射線が回折線強度ピーク(以下、単に回折ピークともいう)を形成するための条件は、図4(a)に示す通りである。すなわち、ある結晶面指数(hkl)が回折ピークを生ずるための条件は、その結晶面の面間隔をdhkl、入射線ビームの波長をλ、入射角度をθとして、
λ=2dhklsinθ(Braggの回折条件)‥‥▲1▼
を満足する場合である。ただし、半導体の結晶構造毎に定まる構造因子の値が、消滅則により実質的にゼロとなってしまう指数の結晶面は、▲1▼の関係を満足していても強い回折は生じない。
【0026】
多結晶もしくは粉末の化合物半導体に対して上記のような回折プロファイルを測定すると、構造因子がゼロとならない各結晶面に対応した、複数回折ピークが現われる。これは、種々の方位の結晶が入り混じっているために、各結晶面について、ビームの入射角度が▲1▼の関係を満たす角度θとなっている結晶粒を選ぶ形で回折が生ずるためである。しかし、本実施形態のように、一定の結晶方位を持った化合物半導体混晶(あるいは単結晶)からなるエピタキシャル層にX線を入射させた場合、X線浸透深さがそれほど大きくならないことから、図4(b)に示すように、エピタキシャル層の主表面が、ある入射角度θDにて▲1▼の関係を満足する面指数{hkl}Dの結晶面(特定結晶面に相当する)となっている場合にのみ、回折プロファイルにてその角度θDの位置に強い回折線強度ピークが現われることとなる。本実施形態では、多結晶もしくは粉末の化合物半導体にて最強の回折線強度ピーク(主要回折ピーク)を与える結晶面{hkl}Dがエピタキシャル層の主表面と略平行となっているエピタキシャルウェーハを用いている。具体的には、エピタキシャル層はGaAsXP1−X混晶層であり、{hkl}Dは{400}面に相当する。
【0027】
図5は、上記の回折ピークを拡大して示すものであり、回折線の測定状態を、この回折ピークの幅W(ここでは、一般的な半値幅を用いているが、必要であればピーク高さIのどこに位置する幅を用いてもよい)、ピーク高さI(バックグラウンドからの高さとする)、ピーク面積S、あるいはピーク角度位置2θIのいずれかを反映した数値パラメータ(以下、これらを総称する場合は、ピークプロファイルパラメータという)により表すことができる。例えば、図10は、結晶性の相違する2つのウェーハの各{400}面の回折ピークを示すものであるが、W、I、S及び2θIの全てにおいて異なるものとなっている。具体的にいえば、結晶性が悪いウェーハBのほうが、結晶性の良好なウェーハAよりもブロードである。そして、図中には、それらウェーハのメサ輝度を図2に示す方法により測定した結果を示しているが、ウェーハAの方が、明らかに高輝度となっていることがわかる。
【0028】
図11は、さらにいくつかのエピタキシャルウェーハについて、{400}面のピーク半値幅とメサ輝度との測定を行ない、回折線/特性関係としてプロットした結果を示すが、ピーク半値幅が小さくなるほどメサ輝度は大きくなり、しかも両者の間には非常に明確な直線関係が成立していることがわかる。また、図12はピーク角位置とメサ輝度との関係を、図13はピーク高さとメサ輝度との関係を同様にプロットしたものである。半値幅ほどの直線性は有さないが良好な相関関係が見られ、回折線/特性関係として使用可能であることがわかる。
【0029】
従って、図6に示すように、ピークプロファイルパラメータと輝度(メサ輝度)との関係を予め測定しておくことにより、以降は、輝度の未知なエピタキシャルウェーハについてピークプロファイルパラメータの測定のみを行ない、さらに、図6を一種の検量線として用いることにより、測定されたピークプロファイルパラメータに対応する輝度を読み取れば、実際に測定を行なわなくとも輝度の値を推定することができる。そして、例えば推定される輝度の値に範囲(例えば下限値)を定めておき、範囲外の輝度が推定されたものは不良として選別・除外し、発光素子を製造するための以降の工程には流さないようにすることができる。
【0030】
なお、図7に示すように、いずれも強度ピーク位置がθFであり、ピーク高さのみ異なるピークプロファイルP1とP2については、θFにおいて、当然に異なる回折線強度IA,IBを示すこととなり、ピーク形状のより鋭いピークプロファイルP1のほうが輝度は高い値を示す。一方、図10に示すように、結晶性低下によりピーク位置がシフトし、シフト量が大きくなるほど輝度が低下する場合もあるが、そのようにピーク位置がシフトしたプロファイルP3についても、θFにおける回折線強度ICは低くなり、輝度の低下傾向と整合する。従って、より簡便な方法として、回折線の測定状態を、予め固定的に定められた入射角度位置θFに対応する回折線強度Iにより表すことも可能である。この回折線強度Iが大きいほど、輝度は高い値になるものとして推定を行なう。
【0031】
なお、ピークプロファイルパラメータの測定は、上記実施形態においては半導体ウェーハに対する入射線ビームの入射位置を固定して行なったが、同じ半導体ウェーハの主表面上において、位置を変えてピークプロファイルパラメータを測定し、その各測定位置近傍のウェーハ部分の輝度を個別に推定するようにしてもよい。これにより、1つの半導体ウェーハから製造される発光素子の、輝度のばらつきを知ることができ、例えばその程度が甚だしいものを不良として除外することができる。
【0032】
また、さらに進んでは、図8(a)に示すように、X−Yテーブル上にウェーハWを置き、X線ビーム源からのビームの入射位置を二次元的に走査しながらピークプロファイルパラメータの測定を行なうことも可能である。これにより、(b)に示すように、ウェーハW上の各座標位置(xi,yj)(i=1,2,3‥;j=1,2,3‥)におけるピークプロファイルパラメータの値の分布(ひいては推定される輝度の値)を詳しく調べることができる。このような測定結果は、例えばコンピュータを用いた公知の画像処理により、図9(a)に示すようなマッピング画像として表示させることができる。これを見れば、ウェーハ中にてどの部分の輝度特性が良好であるかを一目で識別でき、また、その良好な部分を選択的に用いて発光素子を製造するといった、歩留まり向上等のためのきめ細かい工夫を行なうことも可能となる。また、マッピング画像は、ダイシング後の各発光素子チップ領域に区分して出力すればより便利であるし、図9(b)に示すように、例えば発光素子チップ領域毎に、ピークプロファイルパラメータあるいは輝度の値による良否判定を行なわせ、その判定結果を各領域に表示させれば、どの領域の部分が発光素子チップとして利用可能であるかを、一目で判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】GaAsP発光素子を製造するためのエピタキシャルウェーハの一例を、製造工程とともに示す模式図。
【図2】発光素子製造用のエピタキシャルウェーハにおけるメサ輝度の測定方法を示す説明図。
【図3】本発明の半導体ウェーハの測定方法に使用するX線ディフラクトメータの概念を示す模式図。
【図4】X線回折の原理と、得られる回折プロファイルとを模式的に示す図。
【図5】回折プロファイルに現われる回折線強度ピークを、ピークプロファイルパラメータの設定例とともに示す模式図。
【図6】回折線/特性関係としての、ピークプロファイルパラメータと輝度との関係を模式的に示す図。
【図7】特定値に固定された角度での回折線強度を、ピークプロファイルパラメータとして用いる例を示す説明図。
【図8】ウェーハ主表面上にて入射線ビームを二次元的に走査しながらピークプロファイルパラメータを測定する例を示す説明図。
【図9】図8のピークプロファイルパラメータを二次元マッピングする例を示す説明図。
【図10】結晶性の相違する2つのGaAsPエピタキシャルウェーハの{400}面の回折ピークを示すプロファイル。
【図11】GaAsPエピタキシャルウェーハの{400}面の回折ピーク半値幅と、メサ輝度との関係を示すグラフ。
【図12】同じく{400}面ピーク角位置とメサ輝度との関係を示すグラフ。
【図13】同じく{400}面ピーク高さとメサ輝度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1 エピタキシャルウェーハ(化合物半導体ウェーハ)
8b,8c GaAs1-a Pa層(発光層部)
Claims (9)
- 半導体ウェーハの電気的特性を測定する一方、該半導体ウェーハの主表面に、半導体結晶格子により回折現象を起こしうる一定波長の入射線ビームを入射させたときの、半導体単結晶からの特定結晶面に由来する回折線の測定を行ない、該回折線の測定情報と前記電気的特性との回折線/特性関係を決定するとともに、評価対象となる半導体ウェーハに対し前記入射線ビームを入射させて前記回折線の測定を行ない、その測定結果と前記回折線/特性関係とに基づいて、当該評価対象となる半導体ウェーハの電気的特性を推定する方法であって、
前記回折線/特性関係における前記回折線の測定情報として、前記入射線ビームの前記半導体単結晶への入射角度と、回折線強度との関係を示す回折プロファイルを測定したときの、その回折プロファイルに表れる前記特定結晶面に由来する回折線強度ピークの測定情報が使用され、
前記特定結晶面として、前記回折プロファイルを測定したときの最強の回折線強度ピークを示すものが使用され、
前記半導体ウェーハは単結晶又は混晶であって、該半導体ウェーハを粉末化した試料を用いて前記入射線ビームによる回折プロファイルを測定したときの、該回折プロファイルに表れる最強の回折線強度ピークに対応する面指数が、前記主表面の面指数と一致するものであり、該面指数の結晶面が前記特定結晶面として採用されるとともに、
前記半導体ウェーハは発光素子製造用の化合物半導体ウェーハであり、前記電気的特性は、該化合物半導体ウェーハを用いて製造される発光素子の輝度であり、
前記化合物半導体ウェーハは、発光層部が形成前又は形成途中のものであることを特徴とする半導体ウェーハの測定方法。 - 前記入射線ビームはX線ビームであることを特徴とする請求項1記載の半導体ウェーハの測定方法。
- 前記回折線の測定情報は、前記回折線強度ピークの幅、ピーク高さ、ピーク面積及びピーク角度位置の少なくともいずれかを反映した数値パラメータより表されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体ウェーハの測定方法。
- 前記回折線の測定情報は、予め固定的に定められた入射角度位置に対応する回折線強度により表されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの測定方法。
- 半導体ウェーハの電気的特性を測定する一方、該半導体ウェーハの主表面に、半導体結晶格子により回折現象を起こしうる一定波長の入射線ビームを入射させたときの、半導体単結晶からの特定結晶面に由来する回折線の測定を行ない、該回折線の測定情報と前記電気的特性との回折線/特性関係を決定するとともに、評価対象となる半導体ウェーハに対し前記入射線ビームを入射させて前記回折線の測定を行ない、その測定結果と前記回折線/特性関係とに基づいて、当該評価対象となる半導体ウェーハの電気的特性を推定する方法であって、
前記半導体ウェーハは発光素子製造用の化合物半導体ウェーハであり、前記電気的特性は、該化合物半導体ウェーハを用いて製造される発光素子の輝度であり、
前記化合物半導体ウェーハは、発光層部が形成前又は形成途中のものであることを特徴とする半導体ウェーハの測定方法。 - 前記化合物半導体ウェーハは、GaP又はGaAsの単結晶基板を含むものであり、前記発光層部は、それら単結晶基板上にエピタキシャル成長されるGaAsP混晶層であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの測定方法。
- 前記化合物半導体ウェーハの特定結晶面は{400}面であることを特徴とする請求項6記載の半導体ウェーハの測定方法。
- 発光素子製造用の化合物半導体ウェーハの輝度を測定する一方、該化合物半導体ウェーハの主表面に、半導体結晶格子により回折現象を起こしうる一定波長の入射線ビームを入射させたときの、半導体単結晶からの特定結晶面に由来する回折線の測 定を行ない、該回折線の測定情報と前記輝度との関係を示す回折線/特性関係を決定するとともに、
評価対象となる発光素子製造用の化合物半導体ウェーハの素子化工程の前に、当該化合物半導体ウェーハ前記入射線ビームを入射させて前記回折線の測定を行ない、その測定結果と前記回折線/特性関係とに基づいて、該化合物半導体ウェーハを用いて製造される発光素子の輝度を推定するとともに、その推定結果に基づいて、該化合物半導体ウェーハを選別し、
該選別により棄却されなかった化合物半導体ウェーハに対してのみ、前記素子化工程として、該化合物半導体ウェーハへの電極形成とダイシングとを行なうとともに、
前記化合物半導体ウェーハの評価を、前記発光層部の形成工程の前又は途中にて行なうことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記化合物半導体ウェーハはGaP又はGaAsの単結晶基板を含むものであり、それら単結晶基板上にGaP単結晶層、GaAs単結晶層あるいはGaAsP混晶層が少なくとも積層されることを特徴とする請求項8に記載の発光素子の製造方法。
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