JP4427738B2 - Semiconductor characteristic evaluation equipment - Google Patents

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Description

本発明は、半導体結晶の形状がインゴットであってもウェハであっても、各形状に対応して光学特性の分布評価を非破壊で行える、半導体の特性評価装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor characteristic evaluation apparatus capable of performing non-destructive evaluation of distribution of optical characteristics corresponding to each shape regardless of whether the shape of a semiconductor crystal is an ingot or a wafer.

半導体ウェハの電気特性、例えばキャリア濃度、移動度、抵抗率などは、製造するデバイスの用途や構造により仕様範囲が規定されている。この電気特性は、一般に、ホール効果測定や二端子法や四端子法やＣＶ法などを用いて測定評価がなされている（例えば、非特許文献１参照）。
ホール効果測定では、キャリア濃度、移動度、抵抗率を同時に測定できるのに対して、二端子法や四端子法では抵抗率の測定のみ可能であり、キャリア濃度や移動度の測定評価はできない。また、ＣＶ法は、半導体ウェハ断片にショットキー接合又はＰＮ接合を形成してダイオードを作製し、その静電容量―電圧（Ｃ―Ｖ）特性を測定し、それからキャリア濃度を評価する方法である。 The specification range of the electrical characteristics of the semiconductor wafer, such as carrier concentration, mobility, resistivity, etc., is defined by the application and structure of the device to be manufactured. The electrical characteristics are generally measured and evaluated using Hall effect measurement, two-terminal method, four-terminal method, CV method, and the like (for example, see Non-Patent Document 1).
In the Hall effect measurement, carrier concentration, mobility, and resistivity can be measured simultaneously, whereas in the two-terminal method and the four-terminal method, only resistivity can be measured, and measurement and evaluation of carrier concentration and mobility cannot be performed. The CV method is a method of forming a diode by forming a Schottky junction or a PN junction on a semiconductor wafer fragment, measuring its capacitance-voltage (CV) characteristics, and then evaluating the carrier concentration. .

しかしながら、直接的に電気特性を評価するこれらの方法では、単結晶インゴットから薄片状のサンプルを切り出し、方法によっては矩形形状などの断片に電極付けを行って評価用サンプルを調整する必要があった。そのため、キャリア濃度や抵抗率などの特性値は、インゴットからウェハにスライスした後に評価せざるを得ず、インゴットの状態ではキャリア濃度などの電気特性を評価することは困難であった。   However, in these methods for directly evaluating the electrical characteristics, it was necessary to cut out a flaky sample from a single crystal ingot and, depending on the method, attach an electrode to a piece such as a rectangular shape to adjust the evaluation sample. . For this reason, characteristic values such as carrier concentration and resistivity have to be evaluated after slicing the wafer from ingot to wafer, and it has been difficult to evaluate electric characteristics such as carrier concentration in the ingot state.

ところで、一般に、単結晶インゴット内のキャリア濃度などの電気特性値の分布範囲は、製造するデバイスによって決定されている仕様範囲よりも広いため、製品仕様毎に選別加工を行う必要がある。従来は、ウェハ状に加工する前にインゴット内のキャリア濃度を事前に評価する手段がなかった。このため、キャリア濃度を正確に評価することは困難であった。そこで、予めドーピング量や成長条件から予測される位置でスライス加工する条件を変更して、加工選別を行っていた。   By the way, generally, since the distribution range of electrical property values such as carrier concentration in a single crystal ingot is wider than the specification range determined by the device to be manufactured, it is necessary to perform sorting for each product specification. Conventionally, there has been no means for preliminarily evaluating the carrier concentration in the ingot before processing into a wafer. For this reason, it has been difficult to accurately evaluate the carrier concentration. Therefore, processing selection is performed by changing the slice processing conditions in advance at positions predicted from the doping amount and growth conditions.

しかしながら、偏析現象によってインゴット内の不純物濃度が部位によって変化したり、成長バッチ間でのバラツキ幅が重奏するため、特性値が予想値と異なる場合がある。このため、規格外ウェハが発生し材料の損失が生じるのに加え、キャリア濃度の要求範囲を再確認する必要があるため、追加のサンプル損失や手間の増大という問題があった。また、インゴットの結晶特性値は迅速に結晶製造工程にフィードバックすべきであるが、工業的生産ではウェハの加工仕様も含めた製品特性範囲が定まってからスライス加工を行うことも多いため、逆にフィードバック期間が長くなってしまうという問題もあった。   However, since the concentration of impurities in the ingot varies depending on the site due to the segregation phenomenon, and the variation width between growth batches overlaps, the characteristic value may differ from the expected value. For this reason, in addition to the occurrence of non-standard wafers and loss of materials, it is necessary to reconfirm the required carrier concentration range, resulting in additional sample loss and increased labor. Ingot crystal characteristics should be quickly fed back to the crystal manufacturing process, but in industrial production, slicing is often performed after the product characteristics range including wafer processing specifications has been determined. There was also a problem that the feedback period became long.

ところで、半導体のウェハを非破壊で測定評価する方法として、光吸収法やフォトルミネセンス（ＰＬ）法でのマッピング評価法がある。
光吸収法は、特定の波長における光吸収係数と結晶中のキャリア濃度との関係を利用する方法である。この方法では、式１に示すＬａｍｂｅｒｔ―Ｂｅｅｒの式から吸収係数αを求め、式２に示すように、換算係数ｍとの積によってキャリア濃度を求める。
Ｉ＝Ｉｏ・ｅｘｐ（−α×ｔ） （式１）
（キャリア濃度）＝α×ｍ （式２）
ここで、Ｉは所定の波長における透過光の強度、Ｉｏは測定サンプルが光路にない場合の光源の強度、t は評価サンプルの厚みである。 By the way, as a method for measuring and evaluating a semiconductor wafer in a nondestructive manner, there are mapping evaluation methods using a light absorption method and a photoluminescence (PL) method.
The light absorption method is a method that utilizes the relationship between the light absorption coefficient at a specific wavelength and the carrier concentration in the crystal. In this method, the absorption coefficient α is obtained from the Lambert-Beer equation shown in Equation 1, and the carrier concentration is obtained by the product of the conversion factor m as shown in Equation 2.
I = Io · exp (−α × t) (Formula 1)
(Carrier concentration) = α × m (Formula 2)
Here, I is the intensity of transmitted light at a predetermined wavelength, Io is the intensity of the light source when the measurement sample is not in the optical path, and t is the thickness of the evaluation sample.

しかしながら、光吸収法においては、キャリア濃度が低い場合には光吸収が少なく、吸収係数αを求める際に誤差が生じるので所定の厚みが必要となる。逆に、キャリア濃度が高く光吸収が大きい場合には光が透過しなくなるため、評価サンプルの厚みを薄くする必要がある。即ち、光吸収法によるキャリア濃度の測定においては、ウェハ状態ですらキャリア濃度に応じてサンプルの厚みを適正化しなければならない。
したがって、実際工業的に用いられている半導体ウェハの厚みですら、広範囲にわたるキャリア濃度を測定することは困難であり、ましてや光吸収法を用いて、インゴットの状態でしかもキャリア濃度を広範囲にわたって評価を行うことは不可能といえる。 However, in the light absorption method, when the carrier concentration is low, light absorption is small, and an error occurs when obtaining the absorption coefficient α, so a predetermined thickness is required. On the contrary, when the carrier concentration is high and the light absorption is large, the light is not transmitted. Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the evaluation sample. That is, in the measurement of the carrier concentration by the light absorption method, the thickness of the sample must be optimized according to the carrier concentration even in the wafer state.
Therefore, it is difficult to measure the carrier concentration over a wide range even for the thickness of semiconductor wafers that are actually used in industry, and even with the light absorption method, the carrier concentration can be evaluated over a wide range in the ingot state. It can't be done.

一方、フォトルミネッセンス法は、不純物又は欠陥が形成するエネルギー準位の電子遷移過程に着目する方法である。
半導体の禁制帯幅（バンドギャップ：Ｅｇ）よりも大きなエネルギーの光を半導体ウェハ表面に照射すると、伝導帯と価電子帯とにそれぞれ過剰な電子又は正孔が形成される。その後、この過剰な電子又は正孔は、さまざまな素過程を経て再結合して熱平衡状態に戻る。この際、発光性再結合過程をとった場合には、フォトルミネッセンス光が放出される。そこで、フォトルミネッセンス法は、不純物又は欠陥の種類や濃度によって、フォトルミネッセンス光のスペクトル形状が変化することに注目し、ピーク波長やピーク強度や半値幅などからサンプルの特性を評価するものである。 On the other hand, the photoluminescence method pays attention to an electron transition process of energy levels formed by impurities or defects.
When the surface of the semiconductor wafer is irradiated with light having energy larger than the forbidden band width (band gap: Eg) of the semiconductor, excess electrons or holes are formed in the conduction band and the valence band, respectively. Thereafter, the excess electrons or holes recombine through various elementary processes to return to a thermal equilibrium state. At this time, when a luminescent recombination process is taken, photoluminescence light is emitted. Therefore, the photoluminescence method pays attention to the fact that the spectral shape of photoluminescence light changes depending on the type or concentration of impurities or defects, and evaluates the characteristics of the sample from the peak wavelength, peak intensity, half-value width, and the like.

本発明者らによる特許文献１には、前述の各種の特性評価方法の特徴及び問題点に鑑み、フォトルミネッセンス法を利用し、ウェハ状にスライスする前のインゴット状態のままで物性評価でき、各種の加工仕様に応じて選別してスライス加工できるようにした半導体の特性評価方法及びその装置が開示されている。   In Patent Document 1 by the present inventors, in view of the characteristics and problems of the various property evaluation methods described above, the physical properties can be evaluated in the ingot state before slicing into a wafer shape using the photoluminescence method. A semiconductor characteristic evaluation method and apparatus capable of being sliced by selecting according to the processing specifications are disclosed.

また、従来のフォトルミネッセンス法を用いた測定装置として、ウェハを評価対象としたフォトルミネッセンスマッピング装置がある。
図１４は、従来のフォトルミネッセンスマッピング装置の構成図である。従来のフォトルミネッセンスマッピング装置は、励起光をウェハ９０に照射する励起光照射系９１と、ウェハ９０を保持するウェハ保持機構９２と、フォトルミネッセンス光集光検出系９３とを備える。 In addition, as a conventional measuring apparatus using a photoluminescence method, there is a photoluminescence mapping apparatus that uses a wafer as an evaluation target.
FIG. 14 is a configuration diagram of a conventional photoluminescence mapping apparatus. The conventional photoluminescence mapping apparatus includes an excitation light irradiation system 91 that irradiates the wafer 90 with excitation light, a wafer holding mechanism 92 that holds the wafer 90, and a photoluminescence light collection detection system 93.

励起光照射系９１は、レーザ光源９１ａ、波長フィルタ９１ｂ、減光フィルタ９１ｃ、ミラー９１ｄ，９１ｅ、レンズ９１ｆ、チョッパー９１ｇなどから構成され、所定の波長で所定のエネルギーのレーザ光をウェハ９０に対して斜めに照射する。
ウェハ保持機構９２は、内部が真空引き可能で真空ポンプ接続用ポート９２ａが設けられたウェハステージ９２ｂなどから構成され、ウェハステージ９２ｂにウェハ９０が載せられ、真空ポンプ接続用ポート９２ａから真空引きされることでウェハ９０が保持される。このウェハ保持機構は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向にそれぞれ移動するＸステージ部９２ｃ、Ｙステージ部９２ｄ、Ｚステージ部９２ｅを備えるＸＹＺステージ９２Ａ上に設置される。
フォトルミネッセンス光集光検出系９３は、フォトルミネッセンス光ＰＬを集光する集光レンズ９３ａ、両矢印方向に移動可能なミラー９３ｂ、焦点合わせ用カメラモニター９３ｃ、レンズ９３ｄ、波長フィルタ９３ｅ、分光器９３ｆ、検出器９３ｇなどを備え、フォトルミネッセンス光ＰＬを集光して、分光、検出する。
制御データ処理部９４は、励起光照射系９１の制御を行うと共に検出されたデータの処理を行う。 The excitation light irradiation system 91 includes a laser light source 91a, a wavelength filter 91b, a neutral density filter 91c, mirrors 91d and 91e, a lens 91f, a chopper 91g, and the like. Laser light having a predetermined wavelength and a predetermined energy is applied to the wafer 90. Irradiate diagonally.
The wafer holding mechanism 92 includes a wafer stage 92b and the like that can be evacuated and provided with a vacuum pump connection port 92a. The wafer 90 is placed on the wafer stage 92b and evacuated from the vacuum pump connection port 92a. Thus, the wafer 90 is held. The wafer holding mechanism is installed on an XYZ stage 92A including an X stage unit 92c, a Y stage unit 92d, and a Z stage unit 92e that move in the X, Y, and Z directions, respectively.
The photoluminescence light condensing detection system 93 includes a condensing lens 93a for condensing the photoluminescence light PL, a mirror 93b movable in the direction of the double arrow, a focusing camera monitor 93c, a lens 93d, a wavelength filter 93e, and a spectroscope 93f. , A detector 93g, etc., condensing photoluminescence light PL for spectroscopy and detection.
The control data processing unit 94 controls the excitation light irradiation system 91 and processes the detected data.

この従来のフォトルミネッセンスマッピング装置を用いてフォトルミネッセンス光を測定する場合には、先ず、サンプルとしてのウェハ９０をウェハステージ９２ｂにセットし、Ｚステージ部９２ｅの高さ微調整や励起光照射系９１及びフォトルミネッセンス光集光検出系９３の光学系の各レンズ位置の微調整を行って、ウェハ９０と光学系との焦点合わせを行った後に、ＸＹＺステージ９２Ａを所定の方向に走査しながら各測定点においてスペクトル情報を採取する。なお、ウェハ保持機構は、ＸＹＺステージ９２Ａに搭載される必要は必ずしもない。
図１５は、ウェハ保持機構が搭載される別の形態を模式的に示した図である。図１５では光学系を省略している。この別の形態では、ステージ９２Ｂは、Ｘステージ部９２ｃと回転ステージ部９２ｆとを備え、光ディスクのようにウェハ１０を回転させたり、Ｘ方向にウェハ９０を走査させたりする。この別の形態の場合には、光学系のレンズ位置の微調整によって光学系の焦点合わせを行う。 When measuring photoluminescence light using this conventional photoluminescence mapping apparatus, first, a wafer 90 as a sample is set on a wafer stage 92b, and the height of the Z stage portion 92e is finely adjusted and an excitation light irradiation system 91 is used. Then, fine adjustment of each lens position of the optical system of the photoluminescence light condensing detection system 93 is performed, and after focusing the wafer 90 and the optical system, each measurement is performed while scanning the XYZ stage 92A in a predetermined direction. Collect spectral information at points. Note that the wafer holding mechanism is not necessarily mounted on the XYZ stage 92A.
FIG. 15 is a diagram schematically showing another form in which the wafer holding mechanism is mounted. In FIG. 15, the optical system is omitted. In this other form, the stage 92B includes an X stage unit 92c and a rotary stage unit 92f, and rotates the wafer 10 like an optical disk or scans the wafer 90 in the X direction. In this case, the optical system is focused by fine adjustment of the lens position of the optical system.

なお、市販されているＡ社やＢ社のフォトルミネッセンスマッピング装置では、何れもウェハを評価対象とし、ピーク波長、ピーク強度、半値幅、積分強度がマッピング評価できるようになっている。   In the commercially available photoluminescence mapping devices of Company A and Company B, all wafers are evaluated, and the peak wavelength, peak intensity, half-value width, and integrated intensity can be mapped and evaluated.

特開２００２―１４８１９１（図５、段落００４５など）JP 2002-148191 (FIG. 5, paragraph 0045, etc.) 河東田隆 編著、「半導体評価技術」、産業図書、１９８９年、ｐｐ．２２１〜２３５Edited by Takashi Katoda, “Semiconductor Evaluation Technology”, Sangyo Tosho, 1989, pp. 221 to 235

しかしながら、従来のフォトルミネッセンスマッピング装置においては、ウェハの評価を行う場合には、ＸＹＺステージ９２Ａやステージ９２Ｂの数ｍｍ〜数ｃｍの調整余裕しか有していないのが現状である。そのため、例えば１２インチのＳｉや６インチのＧａＡｓといった大口径の結晶インゴットを、図１４及び図１５に示す従来のフォトルミネッセンスマッピング装置のウェハ保持機構に搭載するには、高さ方向の調整機構が過大なものとなる、という課題がある。   However, in the conventional photoluminescence mapping apparatus, when a wafer is evaluated, there is currently only an adjustment margin of several mm to several cm of the XYZ stage 92A and the stage 92B. Therefore, for example, in order to mount a large-diameter crystal ingot such as 12-inch Si or 6-inch GaAs on the wafer holding mechanism of the conventional photoluminescence mapping apparatus shown in FIGS. There is a problem that it becomes excessive.

即ち、従来のフォトルミネッセンスマッピング装置においては、半導体結晶の形状がウェハであれば、波長情報や強度情報の分布評価は可能であるが、半導体結晶の形状がインゴットの場合を前提とせず、インゴットでのキャリア濃度の分布評価を行えない、という課題がある。   That is, in the conventional photoluminescence mapping apparatus, if the shape of the semiconductor crystal is a wafer, the distribution evaluation of wavelength information and intensity information is possible, but it is not assumed that the shape of the semiconductor crystal is an ingot. There is a problem that the carrier concentration distribution cannot be evaluated.

また、測定対象のインゴットの口径は常に同一であるとは限らず、励起光照射位置やフォトルミネッセンス光集光系の位置が、被測定物であるインゴットを換えると大幅に変化してしまうので、その都度、光学系を調整する必要があることから煩雑となり、測定に多大の時間を要するという課題がある。   In addition, the diameter of the ingot to be measured is not always the same, and the excitation light irradiation position and the position of the photoluminescence light condensing system change significantly when the ingot that is the object to be measured is changed. Each time, it is necessary to adjust the optical system, which is complicated, and there is a problem that much time is required for measurement.

また、前述した、市販されているフォトルミネッセンスマッピング装置では、ピーク波長、ピーク強度、半値幅、積分強度がマッピング評価できるが、あくまでも波長情報と強度情報とに限定されており、ウェハの電気特性値と直ちに直結した結果は得られない、という課題がある。   In addition, in the above-described commercially available photoluminescence mapping apparatus, the peak wavelength, peak intensity, half-value width, and integrated intensity can be mapped and evaluated, but are limited to wavelength information and intensity information to the last, and the electrical characteristic value of the wafer As a result, there is a problem that a direct result cannot be obtained.

本発明は、上記課題に鑑み、口径の異なるインゴットに対しても複雑な光学系の調整が不要で、インゴット状態でフォトルミネッセンススペクトルの分布状態の評価が可能であると共に、その波長情報と電気特性の相関関係から、キャリア濃度などの電気特性の分布評価が行え、しかも、装置のコストパフォーマンスの面にも配慮して、ウェハ状態のマッピング評価も可能とする、半導体の特性評価装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention eliminates the need for complicated adjustment of an optical system even for ingots having different diameters, enables evaluation of the distribution state of a photoluminescence spectrum in an ingot state, and provides wavelength information and electrical characteristics thereof. To provide a semiconductor characteristic evaluation device that can evaluate the distribution of electrical characteristics such as carrier concentration based on the correlation of wafers, and that also enables wafer state mapping evaluation in consideration of the cost performance of the device With the goal.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、インゴットの口径が変わった場合でも、評価対象のインゴットの側面表面がフォトルミネッセンス装置の光学系との位置関係が一定となるようなインゴット保持機構をＸ−Ｙ（左右及び前後）方向に走査可能なステージ上に設置することで、インゴットの長手方向の分布評価を行うことを可能とした。これと共に、当該保持機構を取り外し、ステージ上にウェハ状の評価対象試料を設置し、光学系のミラーレンズ系を光路に挿入もしくは退避することで、簡単にウェハ状態の評価試料の面内分布評価が可能な半導体の特性評価装置とした。
さらに、キャリア濃度などの電気特性とフォトルミネッセンススペクトルの波長情報との相関関係式を半導体の特性評価装置に具備させることで、直接的にキャリア濃度などの電気特性の分布評価結果を行えるようにして、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have found that the positional relationship between the side surface of the ingot to be evaluated and the optical system of the photoluminescence device is constant even when the aperture of the ingot changes. By installing a simple ingot holding mechanism on a stage that can be scanned in the X-Y (left and right and front and rear) directions, it is possible to perform distribution evaluation in the longitudinal direction of the ingot. At the same time, by removing the holding mechanism, placing a wafer-like evaluation target sample on the stage, and inserting or retracting the mirror lens system of the optical system into the optical path, the in-plane distribution evaluation of the evaluation sample in the wafer state is simple. This is an apparatus for evaluating semiconductor characteristics.
Furthermore, by providing the semiconductor characteristic evaluation apparatus with a correlation equation between the electrical characteristics such as carrier concentration and the wavelength information of the photoluminescence spectrum, the distribution evaluation result of the electrical characteristics such as carrier concentration can be directly performed. The present invention has been completed.

上記目的を達成するため、本発明は、フォトルミネッセンス法を用いた半導体の特性評価装置において、インゴットの半導体結晶を保持するインゴット保持機構と、ウェハの半導体結晶を保持するウェハ保持機構とを備え、インゴット保持機構と上記ウェハ保持機構とが交換可能に設けられることを特徴とする。上記構成によれば、被測定物がインゴットであっても、ウェハであっても、フォトルミネッセンス光による半導体の特性評価を行うことができる。   To achieve the above object, the present invention provides a semiconductor characteristic evaluation apparatus using a photoluminescence method, comprising: an ingot holding mechanism for holding a semiconductor crystal of an ingot; and a wafer holding mechanism for holding a semiconductor crystal of a wafer, The ingot holding mechanism and the wafer holding mechanism are provided interchangeably. According to the above configuration, even if the object to be measured is an ingot or a wafer, the characteristics of the semiconductor can be evaluated by photoluminescence light.

上記構成において、インゴット保持機構は、好ましくは、フォトルミネッセンス光の集光焦点位置と励起光の照射位置とがインゴットの口径によらず一致するように、インゴットを保持する。
また、インゴット保持機構は、好ましくは、二本以上の平行棒と、これらの平行棒の両端が各貫通孔に貫通されて上記平行棒を支持する一対の保持側板と、を備え、フォトルミネッセンス光の集光焦点位置と励起光の照射位置とがインゴットの口径によらず一致するように、インゴットの口径に対応して各貫通孔が一対の保持側板に複数穿設される。上記構成によれば、被測定物がインゴットでその口径が異なっても、インゴットの側面と光学系との位置関係が一定となるようなインゴット保持機構でインゴットを保持するので、口径の異なるインゴットを測定する場合でも、インゴットの口径に応じて光学系を調整する必要がない。 In the above configuration, the ingot holding mechanism preferably holds the ingot so that the converging focal position of the photoluminescence light and the irradiation position of the excitation light coincide with each other regardless of the diameter of the ingot.
The ingot holding mechanism preferably includes two or more parallel bars, and a pair of holding side plates that support the parallel bars with both ends of the parallel bars penetrating through the through-holes, and collect the photoluminescence light. A plurality of through holes are formed in the pair of holding side plates in correspondence with the diameter of the ingot so that the focal position and the irradiation position of the excitation light coincide with each other regardless of the diameter of the ingot. According to the above configuration, since the ingot is held by the ingot holding mechanism in which the positional relationship between the side surface of the ingot and the optical system is constant even if the object to be measured is an ingot, the ingots having different diameters can be obtained. Even when measuring, it is not necessary to adjust the optical system according to the diameter of the ingot.

上記構成において、インゴット保持機構を搭載するステージは、好ましくは、インゴット保持機構を走査可能な走査機構を備える。この構成によれば、インゴット保持機構は、例えば、左右方向及び前後方向に走査可能なステージ上に設置されるので、インゴットの成長方向の分布評価を行うことができる。   In the above configuration, the stage on which the ingot holding mechanism is mounted preferably includes a scanning mechanism that can scan the ingot holding mechanism. According to this configuration, the ingot holding mechanism is installed on, for example, a stage that can be scanned in the left-right direction and the front-rear direction, so that distribution evaluation in the ingot growth direction can be performed.

上記構成において、好ましくは、ステージに搭載されているインゴット保持機構をウェハ保持機構に交換した場合に、励起光軸から光路切換ミラーを退避させると共にフォトルミネッセンス光集光軸へミラー及びレンズを挿入することで、ウェハ保持機構に保持されるウェハの表面の励起光照射位置と、フォトルミネッセンス光の集光焦点位置と、が一致するように、インゴット及びウェハに励起光を照射する励起光照射系と、フォトルミネッセンス光を検出する検出系とが構成される。この構成によれば、インゴット保持機構を取り外し、ステージ上にウェハ保持機構を搭載してウェハ保持機構にウェハを設置し、光学系のミラーやレンズを光軸に挿入したり退避したりするだけの操作で、ウェハの半導体の特性評価を簡単に行うことができる。   In the above configuration, preferably, when the ingot holding mechanism mounted on the stage is replaced with a wafer holding mechanism, the optical path switching mirror is retracted from the excitation optical axis and the mirror and the lens are inserted into the photoluminescence light collecting axis. Thus, the excitation light irradiation system for irradiating the ingot and the wafer with the excitation light so that the excitation light irradiation position on the surface of the wafer held by the wafer holding mechanism and the condensing focal position of the photoluminescence light coincide with each other. And a detection system for detecting photoluminescence light. According to this configuration, the ingot holding mechanism is removed, the wafer holding mechanism is mounted on the stage, the wafer is placed on the wafer holding mechanism, and the optical system mirror and lens are simply inserted into and retracted from the optical axis. By operation, the semiconductor semiconductor characteristics can be easily evaluated.

上記構成において、ステージは、好ましくは、ウェハ保持機構を二垂直方向に走査可能な走査機構を備える。この構成によれば、インゴット保持機構は、例えば、左右方向及び前後方向に走査可能なステージ上に設置されるので、インゴットの成長方向の分布評価を行うことができる。   In the above configuration, the stage preferably includes a scanning mechanism capable of scanning the wafer holding mechanism in two vertical directions. According to this configuration, the ingot holding mechanism is installed on, for example, a stage that can be scanned in the left-right direction and the front-rear direction, so that distribution evaluation in the ingot growth direction can be performed.

上記半導体の特性評価装置は、好ましくは、データ処理部を備える。また、好ましくは、データ処理部が、検出したフォトルミネッセンススペクトルに基づいてピーク波長、半値幅及び高エネルギー側半値波長のうち一以上を算出すると共に、この算出した結果と半導体結晶の電気的特性との相関関係式を用いて電気特性の一次元又は二次元的な分布を出力する。この構成によれば、キャリア濃度などの電気特性とフォトルミネッセンススペクトルの波長情報との相関関係式を評価装置システムに具備させることで、直接的にキャリア濃度などの電気特性の一次元や二次元分布の測定を行うことができる。   The semiconductor characteristic evaluation apparatus preferably includes a data processing unit. Preferably, the data processing unit calculates one or more of the peak wavelength, the half-value width, and the high-energy half-value wavelength based on the detected photoluminescence spectrum, and the calculated result and the electrical characteristics of the semiconductor crystal. A one-dimensional or two-dimensional distribution of electrical characteristics is output using the above correlation equation. According to this configuration, a one-dimensional or two-dimensional distribution of electrical characteristics such as carrier concentration is directly provided by providing the evaluation system with a correlation formula between electrical characteristics such as carrier concentration and wavelength information of the photoluminescence spectrum. Can be measured.

上記構成において、相関関係式は、好ましくは２次以上の多項近似式である。この構成によれば、フォトルミネッセンススペクトル測定において、高精度でキャリア濃度やキャリア濃度分布の測定を行うことができる。   In the above configuration, the correlation formula is preferably a quadratic or higher order polynomial approximation formula. According to this configuration, in photoluminescence spectrum measurement, carrier concentration and carrier concentration distribution can be measured with high accuracy.

本発明の半導体の特性評価装置によれば、半導体インゴット及びウェハの両方をフォトルミネッセンス測定できる半導体特性評価装置を提供することができる。また、本発明の半導体特性評価装置によれば、口径の異なるインゴットやウェハを、それぞれの保持機構を切り換えて測定することができる。また、それらの保持機構の切り換えをした場合であっても、その都度、光学系の調整をすることなく、フォトルミネッセンス測定を行い、キャリア濃度の成長方向分布などが簡単に評価できる。
また、ウェハのキャリア濃度分布評価についても、インゴット保持機構をウェハ保持機構に交換し、一部の光学部品により光路の変更を行うだけで、光学系の調整無しに直ちに実施することができる。
また、本発明の半導体の特性評価装置によれば、従来のフォトルミネッセンスデータのマッピングだけでなく、キャリア濃度の分布を直接的に得ることができる。また、ウェハ加工実施前にキャリア密度分布を測定できるので、選別加工の歩留りを向上させることができると共に、結晶成長工程に対し早期のフィードバックが可能となる。
これにより、従来の半導体特性評価装置ではウェハのみを対象としていたが、本発明の半導体特性評価装置においては、被測定物がウェハでもインゴットでも対象とすることができ、非測定物によらず兼用できるので、低コストで特性評価性能の高い装置を提供することができる。 According to the semiconductor characteristic evaluation apparatus of the present invention, it is possible to provide a semiconductor characteristic evaluation apparatus capable of performing photoluminescence measurement on both a semiconductor ingot and a wafer. Moreover, according to the semiconductor characteristic evaluation apparatus of the present invention, it is possible to measure ingots and wafers having different diameters by switching the holding mechanisms. Even when the holding mechanisms are switched, photoluminescence measurement can be performed without adjusting the optical system each time, and the growth direction distribution of the carrier concentration can be easily evaluated.
Also, the carrier concentration distribution evaluation of the wafer can be performed immediately without changing the optical system by simply replacing the ingot holding mechanism with the wafer holding mechanism and changing the optical path with some optical components.
In addition, according to the semiconductor characteristic evaluation apparatus of the present invention, not only the conventional photoluminescence data mapping but also the carrier concentration distribution can be obtained directly. In addition, since the carrier density distribution can be measured before the wafer processing is performed, the yield of the sorting process can be improved and early feedback can be made to the crystal growth process.
As a result, in the conventional semiconductor characteristic evaluation apparatus, only the wafer is targeted. However, in the semiconductor characteristic evaluation apparatus of the present invention, the object to be measured can be an object regardless of whether it is a wafer or an ingot. Therefore, it is possible to provide an apparatus with high cost performance at low cost.

以下、本発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。なお、実質的に同一の部材には同一の符号を付して説明する。
図１は、本発明に係る半導体の特性評価装置１０の構成を示す模式的な図である。図１に示すように、本発明に係る半導体の特性評価装置１０においてインゴット１の特性評価をする際の構成は、インゴット１に励起光としてのレーザ光を照射する励起光照射系２と、インゴット１を保持するインゴット保持機構６と、インゴット保持機構６を搭載するステージ７と、インゴット１から出射されたフォトルミネッセンス光ＰＬ１を集光するフォトルミネッセンス光集光系３と、集光したフォトルミネッセンス光ＰＬ１を検出する検出系４と、検出した結果のデータ処理などを行うダータ処理部５と、を備える。
インゴット１に換えてウェハ９の特性評価をする際の構成は、インゴット保持機構６をステージ７から取り外して、ウェハ９を保持するウェハ保持機構８に交換する。また、励起光照射系２からの励起光照射光路が光路Ｌ１から光路Ｌ２に変更され、フォトルミネッセンス光集光系３の光路がフォトルミネッセンス光ＰＬ１を集光する光路から、フォトルミネッセンス光ＰＬ２を集光する光路に変更される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that substantially the same members will be described with the same reference numerals.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a semiconductor characteristic evaluation apparatus 10 according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the semiconductor characteristic evaluation apparatus 10 according to the present invention, the structure for evaluating the characteristics of the ingot 1 includes an excitation light irradiation system 2 for irradiating the ingot 1 with laser light as excitation light, and an ingot. 1, an ingot holding mechanism 6, a stage 7 on which the ingot holding mechanism 6 is mounted, a photoluminescence light collecting system 3 that collects the photoluminescence light PL 1 emitted from the ingot 1, and the collected photoluminescence light. A detection system 4 that detects PL1 and a data processing unit 5 that performs data processing of the detection result are provided.
In the configuration for evaluating the characteristics of the wafer 9 instead of the ingot 1, the ingot holding mechanism 6 is removed from the stage 7 and replaced with the wafer holding mechanism 8 that holds the wafer 9. Further, the excitation light irradiation optical path from the excitation light irradiation system 2 is changed from the optical path L1 to the optical path L2, and the photoluminescence light PL2 is collected from the optical path where the optical path of the photoluminescence light collection system 3 collects the photoluminescence light PL1. The light path is changed to light.

最初に、本発明の特徴である、インゴットとウェハを切り替え可能に特性評価できる励起光照射系２とフォトルミネッセンス光集光系３について説明する。
初めに、インゴットの特性評価について説明する。
図２は、本発明に係る半導体の特性評価装置１０において、インゴット１の特性評価を行う場合の構成を示した構成図である。励起光照射系２は、レーザ光源（図示せず）と第１ミラー２ａと第１レンズ２ｂと第２ミラー２ｃと第２レンズ２ｄと光路切換ミラー２ｅとを備える。インゴット１の特性評価を行う場合の光路は、第１ミラー２ａと第１レンズ２ｂとを結ぶ光路Ｌ１となるように、光路切換ミラー２ｅが図２の矢印Ａの方向に移動して配置される。レーザ光Ｌがインゴット１に照射され、ＰＬ光ＰＬ１が発生する。なお、図において、レーザ光Ｌのインゴット１からの反射光をＬ１’で示している。 First, the excitation light irradiation system 2 and the photoluminescence light condensing system 3 that can characterize the ingot and the wafer in a switchable manner, which are features of the present invention, will be described.
First, the ingot characteristic evaluation will be described.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration when the characteristic evaluation of the ingot 1 is performed in the semiconductor characteristic evaluation apparatus 10 according to the present invention. The excitation light irradiation system 2 includes a laser light source (not shown), a first mirror 2a, a first lens 2b, a second mirror 2c, a second lens 2d, and an optical path switching mirror 2e. The optical path for evaluating the characteristics of the ingot 1 is arranged such that the optical path switching mirror 2e moves in the direction of the arrow A in FIG. 2 so that the optical path L1 connects the first mirror 2a and the first lens 2b. . Laser light L is applied to the ingot 1, and PL light PL1 is generated. In the drawing, the reflected light from the ingot 1 of the laser light L is indicated by L1 ′.

フォトルミネッセンス光集光系３は、第３レンズ３ａと第３ミラー３ｂとを備える。ここで、第３ミラー３ｂは、インゴット１を特性評価する際には、手動又はデータ処理部５により図２の矢印Ｂの方向に退避させてあり、ウェハ９の特性評価を行う際には、所定の位置に移動するように、手動又はデータ処理部５により駆動制御される。インゴット１の特性評価を行う場合には、インゴット１からのフォトルミネッセンス光ＰＬ１を第３レンズ３ａにより集光して、検出系４に入射させる。   The photoluminescence light condensing system 3 includes a third lens 3a and a third mirror 3b. Here, the third mirror 3b is retracted manually or by the data processing unit 5 in the direction of the arrow B in FIG. 2 when evaluating the characteristics of the ingot 1, and when evaluating the characteristics of the wafer 9, The drive is controlled manually or by the data processing unit 5 so as to move to a predetermined position. When evaluating the characteristics of the ingot 1, the photoluminescence light PL1 from the ingot 1 is condensed by the third lens 3a and is incident on the detection system 4.

次に、ウェハの特性評価について説明する。
図３は、本発明に係る半導体の特性評価装置１０において、ウェハ９の特性評価を行う場合の構成を示した構成図である。ウェハ９の特性評価を行う場合の光路は、第２ミラー２ｃと第２レンズ２ｄとを結ぶ光路Ｌ２となるように、光路切換ミラー２ｅが図３の矢印Ｄの方向に移動して退避され、レーザ光Ｌがウェハ９に照射される。なお、図において、レーザ光Ｌのウェハ９からの反射光をＬ２’で示している。上記光路切換ミラー２ｅは、被測定物がインゴット１からウェハ９に又はウェハ９からインゴット１に換わる毎に、手動又はデータ処理部５により移動可能に駆動制御される。さらに、励起光照射系２内には、連続波の光源を交流信号とするためのチョッパーなどを配置して構成してもよい。
これにより、励起光照射系２は、インゴット１とウェハ９のそれぞれの場合に対応して光路が切り換えられて照射される。 Next, the wafer characteristic evaluation will be described.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration in the case where the characteristic evaluation of the wafer 9 is performed in the semiconductor characteristic evaluation apparatus 10 according to the present invention. When the characteristic evaluation of the wafer 9 is performed, the optical path switching mirror 2e moves in the direction of the arrow D in FIG. 3 so that the optical path L2 connects the second mirror 2c and the second lens 2d, and is retracted. Laser light L is irradiated onto the wafer 9. In the figure, the reflected light of the laser beam L from the wafer 9 is indicated by L2 ′. The optical path switching mirror 2e is driven and controlled so that it can be moved manually or by the data processing unit 5 every time the object to be measured is changed from the ingot 1 to the wafer 9 or from the wafer 9 to the ingot 1. Further, a chopper or the like for using a continuous wave light source as an AC signal may be arranged in the excitation light irradiation system 2.
As a result, the excitation light irradiation system 2 is irradiated with the optical path switched corresponding to each case of the ingot 1 and the wafer 9.

一方、フォトルミネッセンス光集光系においては、ウェハ９からのフォトルミネッセンス光ＰＬ２が第３レンズ３ａにより集光されて、検出系４にフォトルミネッセンス光ＰＬ２（図３参照）として入射する。
インゴット１からウェハ９の特性評価の切換えの際に、第３レンズ３ａは、手動又はデータ処理部５の制御により図３の矢印Ｅの方向に回転してウェハ９の上方に配置されると共に、図３の矢印Ｆに示すようにウェハ９から所定の高さＨの位置に第３ミラー３ｂが挿入される。ここで、所定の高さＨとは、ウェハ９をセットする位置から分光器４ａのフォトルミネッセンス光ＰＬ２導入口までの高さであり、被測定物のインゴット１の最大口径に基づいて設計される値である。 On the other hand, in the photoluminescence light condensing system, the photoluminescence light PL2 from the wafer 9 is collected by the third lens 3a and enters the detection system 4 as the photoluminescence light PL2 (see FIG. 3).
When the characteristic evaluation of the wafer 9 is switched from the ingot 1, the third lens 3 a is arranged above the wafer 9 by rotating in the direction of arrow E in FIG. 3 manually or under the control of the data processing unit 5. As shown by an arrow F in FIG. 3, the third mirror 3b is inserted from the wafer 9 at a predetermined height H. Here, the predetermined height H is the height from the position where the wafer 9 is set to the photoluminescence light PL2 introduction port of the spectroscope 4a, and is designed based on the maximum diameter of the ingot 1 of the object to be measured. Value.

これにより、フォトルミネッセンス光集光系３も励起光照射系２と同様に、インゴット１とウェハ９のそれぞれの場合に対応して、フォトルミネッセンス光ＰＬ１，ＰＬ２を第３レンズ３ａで集光して、検出系４に導入できる。   As a result, the photoluminescence light condensing system 3 also condenses the photoluminescence lights PL1 and PL2 by the third lens 3a corresponding to the cases of the ingot 1 and the wafer 9, similarly to the excitation light irradiation system 2. , Can be introduced into the detection system 4.

次に、本発明の特徴である、インゴット１とウェハ９を切り替え可能に特性評価できるインゴット及びウェハの保持機構について説明する。
先ず、インゴット１を保持するインゴット保持機構６とステージ７について説明する。図４は、インゴット保持機構の基本構造を示した側面図であり、図５はインゴット保持機構の基本構造の外観を示す斜視図である。インゴット保持機構６は、剛性のある平行棒６１を２本以上備えている。インゴット保持機構６は、後述するステージに搭載されていて、レーザ光Ｌがインゴット１のＪ点に入射し、インゴット１からのフォトルミネッセンス光ＰＬ１が、フォトルミネッセンス光集光系３の第３レンズ３ａに入射されるように、ステージの走査機構により位置が調整される。
図４に示すように、インゴット１ａは、インゴット１ａの左下側の第１平行棒６１ａと、インゴット１の右下側の第２平行棒６１ｂと、インゴット１の上側の第３平行棒６１ｃにより保持される。上記の平行棒６１ａ〜６１ｃを配置することで、成長方向にインゴット１を走査する際に、インゴット１ａの位置ずれや万一の場合の落下防止用の押さえとして機能する。 Next, an ingot and wafer holding mechanism capable of switching the characteristics of the ingot 1 and the wafer 9, which are features of the present invention, will be described.
First, the ingot holding mechanism 6 that holds the ingot 1 and the stage 7 will be described. FIG. 4 is a side view showing the basic structure of the ingot holding mechanism, and FIG. 5 is a perspective view showing the appearance of the basic structure of the ingot holding mechanism. The ingot holding mechanism 6 includes two or more rigid parallel bars 61. The ingot holding mechanism 6 is mounted on a stage which will be described later. The laser light L is incident on a point J of the ingot 1, and the photoluminescence light PL1 from the ingot 1 is converted into the third lens 3 a of the photoluminescence light collection system 3. The position is adjusted by the stage scanning mechanism.
As shown in FIG. 4, the ingot 1 a is held by a first parallel bar 61 a on the lower left side of the ingot 1 a, a second parallel bar 61 b on the lower right side of the ingot 1, and a third parallel bar 61 c on the upper side of the ingot 1. By arranging the parallel bars 61a to 61c, when the ingot 1 is scanned in the growth direction, the parallel bar 61a to 61c functions as a presser for preventing the position shift of the ingot 1a or dropping in the event of an emergency.

インゴット１ａよりも口径の大きなインゴット１ｂ，１ｃを保持する場合には保持するインゴット１ｂ，１ｃの口径に応じて、図４に示すように平行棒６１の配置位置が切り換えられるので、インゴット１に励起光としてのレーザ光Ｌを照射する励起光照射系２から見た場合に、インゴット１の右最外面Ｊは常に同じ位置にある。即ち、インゴット１の口径が異なっても、インゴット１の右最外表面Ｊに常にレーザ光Ｌが照射し、かつ、図４のＪ点が第３レンズ３ａから焦点距離ｆ離れた位置になるように、各平行棒６１ａ，６１ｂ，６１ｃの配置位置が切り換えられる。
これにより、インゴット１の口径が異なっても、励起光としてのレーザ光Ｌの照射位置と第３レンズ３ａの焦点位置とを図４のＪ点に一致させることが可能になる。したがって、インゴット１の口径が異なっても、励起光照射系２とフォトルミネッセンス光集光系３の各光学系の調整を行う必要がなくなる。 When holding the ingots 1b and 1c having a diameter larger than that of the ingot 1a, the arrangement position of the parallel bars 61 is switched according to the diameter of the held ingots 1b and 1c as shown in FIG. The right outermost surface J of the ingot 1 is always at the same position when viewed from the excitation light irradiation system 2 that irradiates the laser light L as follows. That is, even if the aperture of the ingot 1 is different, the laser beam L is always irradiated to the right outermost surface J of the ingot 1 and the point J in FIG. 4 is located at a position away from the third lens 3a by the focal length f. In addition, the arrangement positions of the parallel bars 61a, 61b, 61c are switched.
Thereby, even if the aperture of the ingot 1 is different, the irradiation position of the laser light L as the excitation light and the focal position of the third lens 3a can be matched with the point J in FIG. Therefore, even if the apertures of the ingot 1 are different, it is not necessary to adjust the optical systems of the excitation light irradiation system 2 and the photoluminescence light condensing system 3.

次に、インゴット保持機構とそれを搭載するステージの構成例について説明する。
図６〜図８は、インゴット保持機構とステージの構成例を示す図である。図６は、インゴット保持機構とステージの構成例を示す正面図であり、レーザ光Ｌの照射側とは反対側から見た正面図である。図７は図６の側面図である。
インゴット保持機構６はステージ７に搭載されている。そして、インゴット保持機構６は、インゴット１を支持する３本の平行棒６１ａ〜６１ｃと、複数の貫通孔６２ａが穿設された一対の保持側板６２と、一対の保持側板６２を所定の距離に離隔して支持する保持底板６３と、を備えている。 Next, a configuration example of an ingot holding mechanism and a stage on which the ingot holding mechanism is mounted will be described.
6-8 is a figure which shows the structural example of an ingot holding | maintenance mechanism and a stage. FIG. 6 is a front view showing a configuration example of the ingot holding mechanism and the stage, and is a front view seen from the side opposite to the irradiation side of the laser light L. FIG. 7 is a side view of FIG.
The ingot holding mechanism 6 is mounted on the stage 7. The ingot holding mechanism 6 separates the three parallel bars 61a to 61c that support the ingot 1, the pair of holding side plates 62 having a plurality of through holes 62a, and the pair of holding side plates 62 at a predetermined distance. And a supporting bottom plate 63 to be supported.

図７に示すように、インゴット保持機構６の各平行棒６１ａ〜６１ｃは、所定の貫通孔６２ａに貫通され、ナットやローレットネジなどの固定具６２ｃで左右の保持板６２に固定される。ここで、各平行棒６１ａ〜６１ｃを保持側板６２に固定するのに支障のない範囲で、各貫通孔６２ａが連結孔６２ｂで繋げられることが好ましい（図７のＫ参照）。   As shown in FIG. 7, each of the parallel bars 61 a to 61 c of the ingot holding mechanism 6 passes through a predetermined through hole 62 a and is fixed to the left and right holding plates 62 with a fixture 62 c such as a nut or a knurled screw. Here, it is preferable that the through holes 62a are connected by the connecting holes 62b within a range that does not hinder the fixing of the parallel bars 61a to 61c to the holding side plate 62 (see K in FIG. 7).

図８は、図６の平行棒６１の構造を示す斜視図である。平行棒６１の両端部６１ｆはローレット加工されている。さらに、好ましくは、所定の箇所にインゴット保持用の駒６１ｄと、ストッパー駒６１ｅと、配設すればよい。複数の樹脂製の駒６１ｄが、平行棒６１の長手方向の所定の間隔で配置されている。このため、インゴット１の口径が大きく重量がある場合でも、インゴット１が平行棒６１に接触する時に、インゴット１に割れ（チッピング）が入ることを防止できる。また、ストッパー駒６１ｅは、インゴット１のズレ防止や、成長方向の分布測定を決めるためのガイドとなる。   FIG. 8 is a perspective view showing the structure of the parallel bar 61 of FIG. Both end portions 61f of the parallel bar 61 are knurled. Further, preferably, an ingot holding piece 61d and a stopper piece 61e may be disposed at predetermined locations. A plurality of resin pieces 61 d are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the parallel bars 61. For this reason, even when the diameter of the ingot 1 is large and heavy, it is possible to prevent the ingot 1 from cracking (chipping) when the ingot 1 contacts the parallel bar 61. Further, the stopper piece 61e serves as a guide for preventing displacement of the ingot 1 and determining distribution measurement in the growth direction.

ここで、図７ではインゴット１ａの口径がインゴット保持機構６に取り付け可能な最小の口径である場合を示しているが、インゴット１の口径が大きくなると、図７のＫで示すように、平行棒６１ａ〜６１ｃは、夫々の貫通孔６２ａ〜６２ｃに移動し、保持される。ここで、貫通孔６２ａが穿設される所定の位置は、前述したように、インゴット１の口径が異なっても、インゴット１の一側面Ｊが常に一致し、かつ、この一側面Ｊが第３レンズ３ａから焦点距離ｆ離れた位置になるように、インゴット１を各平行棒６１ａ〜６１ｃで保持できる位置である。   Here, FIG. 7 shows the case where the diameter of the ingot 1a is the minimum diameter that can be attached to the ingot holding mechanism 6. However, when the diameter of the ingot 1 is increased, as shown by K in FIG. -61c move to the respective through holes 62a-62c and are held. Here, as described above, the predetermined position at which the through hole 62a is drilled is such that, even if the diameter of the ingot 1 is different, one side face J of the ingot 1 always matches, and this one side face J is the third position. It is a position where the ingot 1 can be held by the parallel bars 61a to 61c so as to be at a position away from the lens 3a by the focal length f.

保持底板６３は、一対の保持側板６２を挟んで支持する底板であり、後述するようにステージ７に固着するために、ネジ７ａ用の貫通孔が所定の位置に穿設されている。インゴット保持機構６は、その保持底板６３の貫通孔にネジ７ａが貫通されステージ７のネジ孔に固着される。   The holding bottom plate 63 is a bottom plate supported with the pair of holding side plates 62 interposed therebetween, and a through hole for a screw 7a is formed at a predetermined position so as to be fixed to the stage 7 as will be described later. The ingot holding mechanism 6 is fixed to the screw hole of the stage 7 with a screw 7 a passing through the through hole of the holding bottom plate 63.

ステージ７は、例えばＸＹＺステージであり、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向にそれぞれ移動するＸステージ部７１、Ｙステージ部７２及びＺステージ部７３からなる走査機構を備えている。このステージ７の走査機構は、手動又はデータ処理部５により駆動される。これにより、インゴット１の所望の位置、例えば、結晶成長方向にフォトルミネッセンス光が照射されるように、インゴット保持機構６をステージ７の走査機構により移動、即ち、走査させることができる。   The stage 7 is, for example, an XYZ stage, and includes a scanning mechanism including an X stage unit 71, a Y stage unit 72, and a Z stage unit 73 that move in the X, Y, and Z directions, respectively. The scanning mechanism of the stage 7 is driven manually or by the data processing unit 5. Thereby, the ingot holding mechanism 6 can be moved, that is, scanned by the scanning mechanism of the stage 7 so that the photoluminescence light is irradiated in a desired position of the ingot 1, for example, the crystal growth direction.

次に、ウェハ９を保持するウェハ保持機構８とそれを搭載するステージについて説明する。図９は、ステージにウェハ保持機構を搭載したときの構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。ステージ７に搭載されているインゴット保持機構６のネジ７ａ（図６参照）をはずして、インゴット保持機構６を取り外し、図９に示すウェハ保持機構８に交換し、ネジ７ｂにより、ステージ７に搭載する。
ウェハ保持機構８は、ウェハ９を吸着できるウェハステージ８１を備えている。ウェハステージ８１は、内部が真空引き可能な構造であり、真空ポンプ（図示せず）接続用ポート８２とウェハ９の載置部分に真空吸着用孔（図示せず）を備えている。これにより、ウェハ９が、ウェハ保持機構８に真空吸着により固定され、励起光照射系２とフォトルミネッセンス光集光系３の各光学系をウェハ特性評価位置に切り替えをすることにより、ウェハ９が特性評価可能な状態となる（図３参照）。
なお、ウェハ保持機構８は、真空吸引による固定に限定されず、他の方法であってもよい。例えば、静電チャック方式やガイドピン方式であってもよい。 Next, the wafer holding mechanism 8 that holds the wafer 9 and the stage on which it is mounted will be described. 9A and 9B are diagrams showing a configuration when the wafer holding mechanism is mounted on the stage, where FIG. 9A is a front view and FIG. 9B is a side view. The screw 7a (see FIG. 6) of the ingot holding mechanism 6 mounted on the stage 7 is removed, the ingot holding mechanism 6 is removed, the wafer holding mechanism 8 shown in FIG. 9 is replaced, and the stage 7 is mounted with the screw 7b. To do.
The wafer holding mechanism 8 includes a wafer stage 81 that can attract the wafer 9. The wafer stage 81 has a structure that can be evacuated inside, and is provided with a vacuum pump (not shown) connection port 82 and a vacuum suction hole (not shown) in the mounting portion of the wafer 9. As a result, the wafer 9 is fixed to the wafer holding mechanism 8 by vacuum suction, and the optical system of the excitation light irradiation system 2 and the photoluminescence light condensing system 3 is switched to the wafer characteristic evaluation position. The characteristic evaluation is possible (see FIG. 3).
The wafer holding mechanism 8 is not limited to fixing by vacuum suction, and may be another method. For example, an electrostatic chuck method or a guide pin method may be used.

次に、検出系について説明する。
検出系４の第１の構成は、分光器４ａ内の回折格子を走査して所定波長区間で、それぞれ、分光して検出器４ｂで検出する構成である。この構成によれば、レーザ光照射中にフォトルミネッセンス光が経時変化しないサンプルを測定する場合や、波長分解能を高くして、精密な測定を行う場合に好適である。このように、波長分解能を高くすることができるが、回折格子の回転による波長走査に時間を要するため（走査速度条件にもよるが各測定点で数〜数十秒）、多数の測定点の評価では、測定時間が長くなる。 Next, the detection system will be described.
The first configuration of the detection system 4 is a configuration in which a diffraction grating in the spectroscope 4a is scanned, and each spectrum is detected in a predetermined wavelength section and detected by the detector 4b. This configuration is suitable for measuring a sample whose photoluminescence light does not change with time during laser light irradiation, or for performing precise measurement with a high wavelength resolution. As described above, the wavelength resolution can be increased, but it takes time to scan the wavelength by rotating the diffraction grating (several to several tens of seconds at each measurement point depending on the scanning speed condition). In the evaluation, the measurement time becomes long.

検出系の第２の構成は、ピーク波長近傍に分光器４ａ内の回折格子を所定の位置に固定し、光を分散させて、分光器４ａの出力スリット側に、分散位置毎に約千個のＣＣＤなどからなる固体撮像素子の一次元ラインセンサを設置し、分散波長である、例えば波長１００〜１２０ｎｍ程度を一括して検出する構成である。この構成によれば、非常に短時間、例えば各点１秒以内の測定が必要な場合、レーザ光照射中にフォトルミネッセンス光が経時変化するサンプルを測定する場合、測定点が多い場合、広い波長領域で測定したい場合などに好適である。
上記の検出器４ｂには、さらに、増幅器とＡ／Ｄ変換器を接続して、後述するデータ処理部５へ信号を出力すればよい。 In the second configuration of the detection system, the diffraction grating in the spectroscope 4a is fixed at a predetermined position in the vicinity of the peak wavelength, the light is dispersed, and about 1000 pieces are provided for each dispersion position on the output slit side of the spectroscope 4a. A one-dimensional line sensor of a solid-state imaging device composed of a CCD or the like is installed, and a dispersion wavelength, for example, a wavelength of about 100 to 120 nm is collectively detected. According to this configuration, when measurement within 1 second of each point is necessary for a very short time, when measuring a sample whose photoluminescence light changes with time during laser light irradiation, when there are many measurement points, a wide wavelength It is suitable for the case where it is desired to measure in a region.
The detector 4b may be further connected to an amplifier and an A / D converter, and a signal may be output to the data processing unit 5 described later.

検出系４の構成は、半導体のインゴットやウェアの特性評価に応じて、上記第１の構成又は第２の構成とすればよい。また、上記第１の構成と第２の構成とを選択可能に切り替えできるように構成してもよい。さらに、図示してはいないが、上記分光器の光路に挿入及び退避可能なミラーを設け、ＣＣＤカメラなどの検出器側との切換えを行なうようにすれば、レーザー光照射位置の確認や微調整を、より容易に行なうことができる。   The configuration of the detection system 4 may be the first configuration or the second configuration according to the characteristics evaluation of the semiconductor ingot or wear. Moreover, you may comprise so that the said 1st structure and 2nd structure can be switched so that selection is possible. Furthermore, although not shown, if a mirror that can be inserted and retracted is provided in the optical path of the spectroscope so as to be switched to the detector side such as a CCD camera, the confirmation and fine adjustment of the laser light irradiation position are performed. Can be performed more easily.

次にデータ処理部について説明する。
データ処理部５は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータに加えて、検出系４の検出器４ｂとの信号をインターフェースする信号用インターフェース回路、ディスプレー装置やプリンタなどの出力装置などから構成されている。 Next, the data processing unit will be described.
In addition to a computer such as a personal computer, the data processing unit 5 includes a signal interface circuit for interfacing signals with the detector 4b of the detection system 4, an output device such as a display device or a printer.

データ処理部５は、検出系４で取得されたフォトルミネッセンス光のスペクトルデータをデータ処理部５のコンピュータでプログラムを実行して、次に示すデータ処理を行う。 データ処理の第１ステップとして、検出系４で測定されたスペクトルを、各波長における強度データとしてデータ処理部５に格納集約する。データ処理の第２ステップとして、その格納集約された各強度データに基づいて、ピーク波長とか半値幅とか高エネルギー側の半値波長などの項目を算出する。データ処理の第３ステップとして、スペクトルから算出された各項目の値から、多項式近似法などを用いてキャリア濃度に換算する。   The data processing unit 5 executes the program on the spectrum data of the photoluminescence light acquired by the detection system 4 by the computer of the data processing unit 5 and performs the following data processing. As a first step of data processing, the spectrum measured by the detection system 4 is stored and aggregated in the data processing unit 5 as intensity data at each wavelength. As a second step of data processing, items such as peak wavelength, half-value width, and half-value wavelength on the high energy side are calculated based on the stored and collected intensity data. As a third step of data processing, the value of each item calculated from the spectrum is converted into carrier concentration using a polynomial approximation method or the like.

ここで、予めホール効果測定などによってキャリア濃度が判っているサンプル（後述するが、ここでのサンプルはウェハでよい。）に対して、本発明の半導体の特性評価装置を用いてフォトルミネッセンススペクトル評価を実施して同様に各項目を算出し、ピーク波長とキャリア濃度との相関、半値幅とキャリア濃度との相関、高エネルギー側半値波長とキャリア濃度との相関を求めておく。   Here, for a sample whose carrier concentration is known in advance by Hall effect measurement or the like (which will be described later, the sample may be a wafer), photoluminescence spectrum evaluation is performed using the semiconductor characteristic evaluation apparatus of the present invention. In the same manner, the respective items are calculated, and the correlation between the peak wavelength and the carrier concentration, the correlation between the half-value width and the carrier concentration, and the correlation between the half-value wavelength on the high energy side and the carrier concentration are obtained.

この場合、相関式としては累乗、対数、指数、多項式などの近似式を用いることができる。上記各相関式を比較したところ、フォトルミネッセンススペクトル情報から、成長方向のキャリア濃度などを自動算出する場合には、２次式以上の多項近似式を好適に使用することができる。さらに、好ましくは、３次又は４次の多項近似式が適切である。
なお、キャリア濃度が分かっているサンプルの上記フォトルミネッセンス測定項目とキャリア濃度に関するデータは、較正用データとして、予め、データ処理部のコンピュータのメモリに記憶させておけばよい。 In this case, an approximate expression such as a power, logarithm, exponent, or polynomial can be used as the correlation expression. When the above correlation expressions are compared, when a carrier concentration in the growth direction is automatically calculated from the photoluminescence spectrum information, a polynomial approximation expression of a quadratic expression or higher can be suitably used. Furthermore, preferably a cubic or quartic polynomial approximation is appropriate.
In addition, what is necessary is just to memorize | store the data regarding the said photoluminescence measurement item and carrier density | concentration of the sample whose carrier density is known beforehand in the memory of the computer of a data processing part as calibration data.

本発明に係る半導体の特性評価装置は、以上のように構成されており、半導体のインゴット１とウェハ９のフォトルミネッセンス特性評価を行うことができる。
初めに、インゴット１のフォトルミネッセンス特性評価を行う手順について説明する。手順１として、インゴット１をインゴット保持機構６に保持する。手順２として、図２の実線で光路Ｌ１を示すように、レーザ光源から出力されたレーザ光Ｌは、光路切換ミラー２ｅと第１ミラー２ａとにより方向転換されて、第１レンズ２ｂによりレーザビーム口径の調整がなされてインゴット１の所定の場所（以下、「測定点」と呼ぶ）に照射される。手順３として、レーザ光Ｌの照射によりインゴット１から出力されたフォトルミネッセンス光ＰＬ１を、第３レンズ３ａにより集光し、この集光したフォトルミネッセンス光ＰＬ１を直接分光器４ａに導入し、検出系４に入射させる。 The semiconductor characteristic evaluation apparatus according to the present invention is configured as described above, and can perform photoluminescence characteristic evaluation of the semiconductor ingot 1 and the wafer 9.
First, a procedure for evaluating the photoluminescence characteristics of the ingot 1 will be described. As procedure 1, the ingot 1 is held in the ingot holding mechanism 6. As shown in step 2, the laser beam L output from the laser light source is redirected by the optical path switching mirror 2e and the first mirror 2a, and the laser beam is output by the first lens 2b, as indicated by the solid line in FIG. The aperture is adjusted and irradiated to a predetermined place (hereinafter referred to as “measurement point”) of the ingot 1. As a procedure 3, the photoluminescence light PL1 output from the ingot 1 by the irradiation of the laser light L is condensed by the third lens 3a, and the collected photoluminescence light PL1 is directly introduced into the spectroscope 4a to detect the detection system. 4 is incident.

手順４として、フォトルミネッセンス光ＰＬ１のデータを得る。フォトルミネッセンスのスペクトルデータをデータ処理部５のコンピュータでプログラムを実行して、データ処理を行い、キャリア濃度が計算されると共に、ディスプレーなどに表示させる。この際、フォトルミネッセンススペクトルの形状は、結晶素材種やキャリア濃度などにより変化する。一般にキャリア濃度が高くなるにつれフォトルミネッセンススペクトルはブロードとなり、半値幅は広くなり、ピーク波長位置も変化する。
Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓを例にとると、キャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3から４×１０18ｃｍ-3の間では、半値幅は約４０ｎｍから８０ｎｍの間で変化する。そのために、フォトルミネッセンススペクトルから半値幅を求めるためには少なくともそれらよりも広い波長範囲を測定する必要がある。 As procedure 4, data of photoluminescence light PL1 is obtained. A program is executed by the computer of the data processing unit 5 on the photoluminescence spectrum data to perform data processing, and the carrier concentration is calculated and displayed on a display or the like. At this time, the shape of the photoluminescence spectrum varies depending on the crystal material type, the carrier concentration, and the like. In general, as the carrier concentration increases, the photoluminescence spectrum becomes broader, the full width at half maximum becomes wider, and the peak wavelength position also changes.
Taking Si-doped n-type GaAs as an example, when the carrier concentration is between 1 × 10 17 cm −3 and 4 × 10 18 cm −3 , the half width changes between about 40 nm and 80 nm. Therefore, in order to obtain the half width from the photoluminescence spectrum, it is necessary to measure a wavelength range wider than at least those.

手順５として、ステージ７をインゴット１の成長方向に走査し、手順４により走査点毎のキャリア濃度の測定を繰り返し行い、メモリに記憶させて、図やグラフをコンピュータで作成し、ディスプレーなどに表示することで、インゴット１の成長方向のキャリア濃度分布などを測定できる。これにより、非破壊で、半導体のインゴット１のフォトルミネッセンス特性評価を行うことができ、キャリア濃度分布などを直接に、かつ、高速で測定ができる。   As step 5, the stage 7 is scanned in the growth direction of the ingot 1, and the carrier concentration is repeatedly measured for each scanning point according to the step 4, stored in the memory, and a figure or graph is created by a computer and displayed on a display or the like. By doing so, the carrier concentration distribution in the growth direction of the ingot 1 can be measured. As a result, the photoluminescence characteristics of the semiconductor ingot 1 can be evaluated nondestructively, and the carrier concentration distribution and the like can be measured directly and at high speed.

次に、ウェハ９のフォトルミネッセンス特性評価を行う手順について説明する。
手順１としてインゴット１の代わりにウェハ９をウェハ保持機構８にセットする。手順２として、図３の実線で光路を示すように、レーザ光源から出力されたレーザ光Ｌが、第２ミラー２ｃとにより方向転換されて、第２レンズ２ｄによりレーザビーム口径の調整がなされてウェハ９の測定点に照射される。 Next, a procedure for evaluating the photoluminescence characteristics of the wafer 9 will be described.
As a procedure 1, the wafer 9 is set in the wafer holding mechanism 8 instead of the ingot 1. As step 2, the laser beam L output from the laser light source is redirected by the second mirror 2c and the laser beam aperture is adjusted by the second lens 2d as indicated by the solid line in FIG. The measurement point on the wafer 9 is irradiated.

手順３として、レーザ光Ｌの照射によりウェハ９から出力されたフォトルミネッセンス光ＰＬ２を、第３レンズ３ａにより集光し、この集光したフォトルミネッセンス光ＰＬ２を分光器４ａに導入し、検出系４に入射させる。
手順４及び手順５は、インゴット１の場合と同様に行うことで、ウェハ９の測定点（図９のＭ点）毎のキャリア濃度の特性評価を、ステージ７の走査により行うことができる。ここで、ウェハ９の特性評価としては、一次元や二次元のキャリア濃度分布などが可能である。これにより、非破壊で、半導体のウェハ９のフォトルミネッセンス特性評価を行い、キャリア濃度を直接に、かつ、高速で測定できる。 As the procedure 3, the photoluminescence light PL2 output from the wafer 9 by the irradiation of the laser light L is condensed by the third lens 3a, and the collected photoluminescence light PL2 is introduced into the spectroscope 4a. To enter.
By performing the procedure 4 and the procedure 5 in the same manner as the case of the ingot 1, the carrier density characteristic evaluation for each measurement point (M point in FIG. 9) of the wafer 9 can be performed by scanning the stage 7. Here, as the characteristic evaluation of the wafer 9, one-dimensional or two-dimensional carrier concentration distribution or the like is possible. As a result, the photoluminescence characteristics of the semiconductor wafer 9 can be evaluated nondestructively, and the carrier concentration can be measured directly and at high speed.

以上説明したように、本発明の半導体の特性評価装置においては、従来は、被測定物がウェハ９の場合に限定されていたが、被測定物がインゴット１の場合でも、励起光としてのレーザ光Ｌを照射でき、フォトルミネッセンス光ＰＬ１を集光して検出できる。
また、インゴット保持機構６やウェハ保持機構８を搭載するステージ７を用いて、インゴット保持機構６やウェハ保持機構８を走査させることで、結晶成長方向などの、インゴット１及びウェハ９の面内の各点におけるフォトルミネッセンススペクトルを測定することができる。そして、その測定した結果から、フォトルミネッセンススペクトルのピーク波長や半値幅やピーク強度などの情報を求め、キャリア濃度分布を得ることができる。 As described above, in the semiconductor characteristic evaluation apparatus of the present invention, conventionally, the object to be measured is limited to the wafer 9, but even when the object to be measured is the ingot 1, the laser as the excitation light is used. The light L can be irradiated, and the photoluminescence light PL1 can be collected and detected.
Further, by using the stage 7 on which the ingot holding mechanism 6 and the wafer holding mechanism 8 are mounted, the ingot holding mechanism 6 and the wafer holding mechanism 8 are scanned, so that the crystal growth direction and the like in the plane of the ingot 1 and the wafer 9 can be detected. The photoluminescence spectrum at each point can be measured. And from the measured result, information, such as a peak wavelength of a photoluminescence spectrum, a half value width, and peak intensity, can be calculated | required and carrier concentration distribution can be obtained.

なお、レーザ光Ｌは、例えば図２に示すように、第１ミラー２ａにより反射して第１レンズ２ｂにより集光されるようにしたが、第１ミラー２ａと第１レンズ２ｂとの配置順序は逆であってもよい。また、各ミラーや各レンズの数は図示した数に限定されたものではない。さらに、同様の機能を発揮する他の光学部品の組合せで励起光照射系２やフォトルミネッセンス光集光系３を構成してもよい。
また、測定波長の選定に際しては、波長フィルタや光強度を調整するための減光フィルタなどの光学部品を適宜、必要な光軸上に設けてもよい。 For example, as shown in FIG. 2, the laser light L is reflected by the first mirror 2a and condensed by the first lens 2b. However, the arrangement order of the first mirror 2a and the first lens 2b is used. May be reversed. The number of mirrors and lenses is not limited to the number shown. Furthermore, you may comprise the excitation light irradiation system 2 and the photo-luminescence light condensing system 3 with the combination of the other optical components which exhibit the same function.
In selecting the measurement wavelength, an optical component such as a wavelength filter or a neutral density filter for adjusting the light intensity may be appropriately provided on a necessary optical axis.

次に、本発明の半導体の特性評価を用いた特性評価についての実施例を示す。
実施例１として、口径の異なるインゴット１を二本測定した。一本目のインゴット１は、縦型ボート法により成長した直径が８２〜８４ｍｍ、直胴有効長２００ｍｍのＳｉドープＧａＡｓ単結晶を円筒研削機械加工により、直径を約３インチ（７９ｍｍ）に定径加工し、インゴット表面の機械研削ダメージ層を除去して得たものである。
この一本目のインゴット１を、インゴット保持機構６に保持し、インゴット１の側面にビームスポット直径が１００μｍの励起光レーザ（Ａｒガスレーザ、５１４．５ｎｍ、２００ｍＷ）を照射し、5 ｍｍピッチでステージ７を走査させることで成長方向のキャリア濃度分布評価を実施した。得られたフォトルミネッセンススペクトル情報から、成長方向のキャリア濃度分布を自動算出した。キャリア濃度の計算には、４次近似式を用いた。 Next, the example about the characteristic evaluation using the characteristic evaluation of the semiconductor of this invention is shown.
As Example 1, two ingots 1 having different diameters were measured. The first ingot 1 has a diameter of 82 to 84 mm grown by the vertical boat method and a Si-doped GaAs single crystal with a straight barrel effective length of 200 mm is machined by cylindrical grinding to a constant diameter of about 3 inches (79 mm). Then, the mechanical grinding damage layer on the surface of the ingot was removed.
This first ingot 1 is held by an ingot holding mechanism 6, and the side surface of the ingot 1 is irradiated with an excitation light laser (Ar gas laser, 514.5 nm, 200 mW) having a beam spot diameter of 100 μm, and a stage 7 is formed at a pitch of 5 mm. The carrier concentration distribution in the growth direction was evaluated by scanning. The carrier concentration distribution in the growth direction was automatically calculated from the obtained photoluminescence spectrum information. A quaternary approximation was used for the calculation of the carrier concentration.

図１０は、実施例１の直径７９ｍｍＳｉドープＧａＡｓインゴットにおける、成長方向のキャリア濃度分布の自動測定結果を示す図である。図の横軸は成長方向位置（ｍｍ）を、縦軸はフォトルミネッセンススペクトル情報から自動算出したキャリア濃度（ｃｍ-3）を示している。図から明らかなように、例えば成長方向位置０ｍｍ，５０ｍｍ，１５０ｍｍ，２００ｍｍでのキャリア濃度は、それぞれ、７．１０×１０17ｃｍ-3，８．９０×１０17ｃｍ-3，１．８１×１０18ｃｍ-3，３．２０×１０18ｃｍ-3であることが分かる。
上記測定の後で、インゴット１をウェハに切断するスライス加工を行い、同じ測定箇所について、破壊検査であるホール効果測定を実施し、両者の測定値の差異を調べた。この測定差違は、（本発明による測定値−ホール効果測定値）／ホール効果測定値（％）で評価した。
上記成長方向位置に対応するウェハのホール効果測定値は、それぞれ、７．２３×１０17ｃｍ-3，８．７１×１０17ｃｍ-3，１．８６×１０18ｃｍ-3，３．３６×１０18ｃｍ-3であった。このときの測定差違は、それぞれ、−１．８％，２．２％，２．７％，−４．８％であり、測定差違の絶対値は、最大４．８％であった。 FIG. 10 is a diagram showing an automatic measurement result of the carrier concentration distribution in the growth direction in the 79-mm diameter Si-doped GaAs ingot of Example 1. In the figure, the horizontal axis indicates the growth direction position (mm), and the vertical axis indicates the carrier concentration (cm −3 ) automatically calculated from the photoluminescence spectrum information. As is apparent from the figure, for example, the carrier concentrations at the growth direction positions of 0 mm, 50 mm, 150 mm, and 200 mm are 7.10 × 10 17 cm −3 , 8.90 × 10 17 cm −3 , and 1.81 ×, respectively. It can be seen that they are 10 18 cm −3 and 3.20 × 10 18 cm −3 .
After the above measurement, slicing processing for cutting the ingot 1 into a wafer was performed, and the Hall effect measurement, which is a destructive inspection, was performed on the same measurement location, and the difference between the measured values was examined. This measurement difference was evaluated by (measured value according to the present invention−hall effect measured value) / hall effect measured value (%).
The measured Hall effect values of the wafer corresponding to the growth direction position are 7.23 × 10 17 cm −3 , 8.71 × 10 17 cm −3 , 1.86 × 10 18 cm −3 and 3.36, respectively. × 10 18 cm -3 . The measurement difference at this time was −1.8%, 2.2%, 2.7%, and −4.8%, respectively, and the absolute value of the measurement difference was 4.8% at the maximum.

その後、二本目のインゴット１の特性評価を行った。
二本目のインゴット１は、縦型ボート法により成長した直径が５４〜５６ｍｍ、直胴有効長が２５０ｍｍのＳｉドープＧａＡｓ単結晶を、円筒機械研削によって直径を約２インチ（５２ｍｍ）に定径加工した後に、インゴット表面の機械研削ダメージを除去して得たものである。
先ず、一本目のインゴット１をインゴット保持機構６からはずして、インゴット保持機構６の各平行棒６１ａ〜６１ｃを、連結孔６２ｂを介して直径５２ｍｍ用の貫通孔６２ａにずらした。次に、二本目のインゴット１を各平行棒６１ａ〜６１ｃの内部に挿入して、各平行棒６１ａ〜６１ｃの両端を保持側板６２に固定具６２ｃにより固定することで、二本目のインゴット１をインゴット保持機構６に保持した（図６及び図７参照）。この際、レーザ光Ｌの照射位置Ｊ及びフォトルミネッセンス光ＰＬ１の集光レンズ３ａの焦点位置は、前述のように位置ズレが生じないので、直ちに測定を開始できた。そして、データ処理部５にて検出したフォトルミネッセンススペクトルデータからキャリア濃度分布を求めた。 Thereafter, the characteristics of the second ingot 1 were evaluated.
The second ingot 1 has a diameter of 54 to 56 mm grown by the vertical boat method and an Si-doped GaAs single crystal with an effective length of 250 mm, and is processed to a constant diameter of about 2 inches (52 mm) by cylindrical mechanical grinding. Then, the mechanical grinding damage on the surface of the ingot was removed.
First, the first ingot 1 was removed from the ingot holding mechanism 6, and the parallel bars 61 a to 61 c of the ingot holding mechanism 6 were shifted to the through holes 62 a for a diameter of 52 mm via the connecting holes 62 b. Next, the second ingot 1 is inserted into each of the parallel bars 61a to 61c, and both ends of each of the parallel bars 61a to 61c are fixed to the holding side plate 62 by the fixture 62c, thereby holding the second ingot 1 in the ingot. It hold | maintained at the mechanism 6 (refer FIG.6 and FIG.7). At this time, since the positional deviation of the irradiation position J of the laser light L and the focal position of the condensing lens 3a of the photoluminescence light PL1 does not occur as described above, the measurement can be started immediately. Then, the carrier concentration distribution was obtained from the photoluminescence spectrum data detected by the data processing unit 5.

図１１は、実施例１の直径５２ｍｍＳｉドープＧａＡｓインゴットにおける、成長方向のキャリア濃度分布の自動測定結果を示す図である。図の横軸及び縦軸は図１０と同じである。図から明らかなように、例えば、成長方向位置０ｍｍ，８０ｍｍ，１４０ｍｍ，２００ｍｍ，２５０ｍｍでのキャリア濃度は、それぞれ、６．７７×１０17ｃｍ-3，９．１１×１０17ｃｍ-3，１．１６×１０18ｃｍ-3，１．７２×１０18ｃｍ-3，２．３８×１０18ｃｍ-3であることが分かる。
上記測定の後で、上記実施例と同様にして、ウェハのホール効果測定を行った。上記成長方向位置に対応するウェハのホール効果測定値は、それぞれ、６．８１×１０17ｃｍ-3，９．３１×１０17ｃｍ-3，１．２１×１０18ｃｍ-3，１．６９×１０18ｃｍ-3，２．４８×１０18ｃｍ-3であった。このときの測定差違は、それぞれ、０．６％，２．１％，３．８％，−１．８％，４．０％であり、測定差違の絶対値は、最大４．０％であった。 FIG. 11 is a diagram showing the results of automatic measurement of the carrier concentration distribution in the growth direction in the 52 mm diameter Si-doped GaAs ingot of Example 1. The horizontal and vertical axes in the figure are the same as those in FIG. As is apparent from the figure, for example, the carrier concentrations at the growth direction positions of 0 mm, 80 mm, 140 mm, 200 mm, and 250 mm are 6.77 × 10 17 cm −3 , 9.11 × 10 17 cm −3 , 1, respectively. It can be seen that they are .16 × 10 18 cm −3 , 1.72 × 10 18 cm −3 , and 2.38 × 10 18 cm −3 .
After the measurement, the Hall effect of the wafer was measured in the same manner as in the above example. The Hall effect measurement values of the wafer corresponding to the growth direction position are 6.81 × 10 17 cm −3 , 9.31 × 10 17 cm −3 , 1.21 × 10 18 cm −3 , and 1.69, respectively. × 10 18 cm -3 and 2.48 × 10 18 cm -3 . The measurement differences at this time are 0.6%, 2.1%, 3.8%, -1.8%, and 4.0%, respectively, and the absolute value of the measurement difference is 4.0% at the maximum. there were.

実施例１の終了後、引き続き、実施例２の特性評価を行った。
実施例２として、直径３インチのＳｉドープＧａＡｓのウェハ９の直径方向のキャリア濃度分布評価を行った。この際、実施例１の終了時には、ステージ７にはインゴット保持機構６がセットされているので、インゴット保持機構６を取り外し、ウェハ保持機構８に交換した。
次に、励起光照射系２を、インゴット用（図２参照）からウェハ用（図３参照）に切換えを行うため、光路切換ミラー２ｅをレーザ光Ｌの光軸から図３の矢印Ｄの方向に退避させた。それと相前後して、フォトルミネッセンス光集光系の第３レンズ３ａを図３の矢印Ｅの方向に約９０°回転させてウェハ９の上方に位置するようにし、第３ミラー３ｂを図３のＦの方向に移動して、ウェハ９から所定の高さＨの位置に挿入した。この一連の切換え作業は約１分で行うことができた。このとき、ウェハ保持機構８上のウェハ９のレーザ光照射位置及びフォトルミネッセンス光ＰＬを集光する第３レンズ３ａの焦点に関する調整は不要であるので、直ちに測定を開始できた。ウェハ９の直径方向のキャリア濃度分布は、ステージ７を５ｍｍピッチで移動させる毎にフォトルミネッセンス光ＰＬ２を測定し、データ処理部５にて検出したフォトルミネッセンススペクトルデータからキャリア濃度を計算することで、キャリア濃度分布を求めた。 After the completion of Example 1, the characteristic evaluation of Example 2 was performed.
As Example 2, evaluation of carrier concentration distribution in the diameter direction of a Si-doped GaAs wafer 9 having a diameter of 3 inches was performed. At this time, at the end of Example 1, since the ingot holding mechanism 6 was set on the stage 7, the ingot holding mechanism 6 was removed and replaced with the wafer holding mechanism 8.
Next, in order to switch the excitation light irradiation system 2 from ingot (see FIG. 2) to wafer (see FIG. 3), the optical path switching mirror 2e is moved from the optical axis of the laser light L in the direction of arrow D in FIG. Evacuated. At about the same time, the third lens 3a of the photoluminescence light condensing system is rotated by about 90 ° in the direction of arrow E in FIG. 3 so as to be positioned above the wafer 9, and the third mirror 3b is arranged in FIG. Moving in the direction of F, the wafer 9 was inserted at a predetermined height H. This series of switching operations could be performed in about 1 minute. At this time, since adjustment of the laser light irradiation position of the wafer 9 on the wafer holding mechanism 8 and the focus of the third lens 3a for condensing the photoluminescence light PL is unnecessary, measurement can be started immediately. The carrier concentration distribution in the diameter direction of the wafer 9 is obtained by measuring the photoluminescence light PL2 every time the stage 7 is moved at a pitch of 5 mm and calculating the carrier concentration from the photoluminescence spectrum data detected by the data processing unit 5. The carrier concentration distribution was determined.

図１２は、実施例２の直径３インチＳｉドープＧａＡｓウェハにおける、直径方向のキャリア濃度分布の自動測定結果を示す図である。図の横軸はオリエンテーションフラットからの直径方向位置（ｍｍ）を示し、縦軸はフォトルミネッセンススペクトル情報から自動算出したキャリア濃度（ｃｍ-3）を示している。図から明らかなように、直径方向でのキャリア濃度は、約８．２×１０17ｃｍ-3〜８．６×１０17ｃｍ-3の範囲にあることが分かる。 FIG. 12 is a diagram showing the result of automatic measurement of the carrier concentration distribution in the diameter direction in the 3-inch diameter Si-doped GaAs wafer of Example 2. In the figure, the horizontal axis indicates the diameter direction position (mm) from the orientation flat, and the vertical axis indicates the carrier concentration (cm −3 ) automatically calculated from the photoluminescence spectrum information. As is apparent from the figure, the carrier concentration in the diameter direction is in the range of about 8.2 × 10 17 cm −3 to 8.6 × 10 17 cm −3 .

実施例２の測定終了後、直ちに、実施例３の測定を行った。
実施例３の被測定物は、ＬＥＣ法で成長した直径５４〜５８ｍｍのＳドープＩｎＰインゴットであった。このインゴット１は、円筒機械研削によって直径約２インチ（５２ｍｍ）に定径加工を行い、インゴット表面の機械研削ダメージを除去したものである。
実施例３は実施例２の直後に行ったので、ステージ７にはウェハ保持機構８が搭載されていたので、インゴット保持機構６に交換し、さらに、励起光照射系２とフォトルミネッセンス光集光系３の構成を、インゴット用（図２参照）に切り換えた。この切り換えは、約１分で完了した。
次に、インゴット保持機構６の各平行棒６１ａ，６１ｂ，６１ｃをインゴット１の直径５２ｍｍに対応するように配置調整して、インゴット１をインゴット保持機構６にセットした（図６及び図７参照）。
次に、直ちに５ｍｍピッチの測定間隔でインゴット１の結晶成長方向のキャリア濃度分布測定を開始した。そして、データ処理部５にて検出したフォトルミネッセンススペクトルデータからキャリア濃度分布を求めた。 Immediately after completion of the measurement of Example 2, the measurement of Example 3 was performed.
The object to be measured of Example 3 was an S-doped InP ingot having a diameter of 54 to 58 mm grown by the LEC method. This ingot 1 is obtained by performing constant diameter processing to a diameter of about 2 inches (52 mm) by cylindrical mechanical grinding to remove mechanical grinding damage on the surface of the ingot.
Since the third embodiment was performed immediately after the second embodiment, the wafer holding mechanism 8 was mounted on the stage 7, so that the ingot holding mechanism 6 was replaced, and the excitation light irradiation system 2 and the photoluminescence light condensing were further replaced. The configuration of the system 3 was switched to that for ingots (see FIG. 2). This switching was completed in about 1 minute.
Next, the parallel bars 61a, 61b, 61c of the ingot holding mechanism 6 were arranged and adjusted so as to correspond to the diameter 52 mm of the ingot 1, and the ingot 1 was set in the ingot holding mechanism 6 (see FIGS. 6 and 7).
Next, measurement of the carrier concentration distribution in the crystal growth direction of the ingot 1 was started immediately at a measurement interval of 5 mm pitch. Then, the carrier concentration distribution was obtained from the photoluminescence spectrum data detected by the data processing unit 5.

図１３は、実施例３の直径５２ｍｍＳドープＩｎＰインゴットにおける成長方向のキャリア濃度分布の自動測定結果を示す図である。図の横軸及び縦軸は図１０と同じである。図から明らかなように、例えば、成長方向位置０ｍｍ，４０ｍｍ，８０ｍｍ，１２０ｍｍでのキャリア濃度は、それぞれ、９．８１×１０17ｃｍ-3，１．１２×１０18ｃｍ-3，１．３５×１０18ｃｍ-3，２．１７×１０18ｃｍ-3であることが分かる。
上記測定の後で、実施例１と同様にして、ウェハのホール効果測定を行った。上記成長方向位置に対応するウェハのホール効果測定値は、それぞれ、９．７１×１０17ｃｍ-3，１．１４×１０18ｃｍ-3，１．３９×１０18ｃｍ-3，２．２８×１０18ｃｍ-3であった。このときの測定差違は、それぞれ、−０．９％，１．９％，２．６％，５．３％であり、測定差違の絶対値は、最大５．３％であった。 FIG. 13 is a diagram showing the results of automatic measurement of the carrier concentration distribution in the growth direction in the 52 mm S-doped InP ingot of Example 3. The horizontal and vertical axes in the figure are the same as those in FIG. As apparent from the figure, for example, the carrier concentrations at the growth direction positions of 0 mm, 40 mm, 80 mm, and 120 mm are 9.81 × 10 17 cm −3 , 1.12 × 10 18 cm −3 , and 1.35, respectively. × 10 18 cm -3, it can be seen that a 2.17 × 10 18 cm -3.
After the measurement, the Hall effect of the wafer was measured in the same manner as in Example 1. The Hall effect measurement values of the wafer corresponding to the growth direction position are 9.71 × 10 17 cm −3 , 1.14 × 10 18 cm −3 , 1.39 × 10 18 cm −3 and 2.28, respectively. × 10 18 cm -3 . The measurement difference at this time was −0.9%, 1.9%, 2.6%, and 5.3%, respectively, and the absolute value of the measurement difference was 5.3% at the maximum.

（比較例）
次に、比較例を示す。
既存の市販装置の代表的な装置として、Ｃ社製のフォトルミネッセンスマッピング装置を用いた。本装置はウェハ口径が４インチまでのフォトルミネッセンス強度やピーク波長や半値幅のウェハ面内分布の評価が行える。しかしながら、キャリア濃度に変換したマッピング表示機能を有していない。また、ウェハステージ上にセットできる最大サンプル厚みは、集光レンズの可動距離の関係で最大５ｍｍとなっている。したがって、上述した実施例で示した半導体インゴットのサンプル評価はできなかった。 (Comparative example)
Next, a comparative example is shown.
A photoluminescence mapping device manufactured by C company was used as a typical existing commercial device. This device can evaluate the photoluminescence intensity, peak wavelength, and half-width distribution in the wafer plane with wafer diameters up to 4 inches. However, it does not have a mapping display function converted into carrier concentration. The maximum sample thickness that can be set on the wafer stage is 5 mm at maximum because of the movable distance of the condenser lens. Therefore, the sample evaluation of the semiconductor ingot shown in the above-described embodiment could not be performed.

上記実施例１乃至３の測定結果から明らかなように、本発明の半導体特性評価装置１０においては、ステージ７に搭載されるインゴット保持機構６とウェハ保持機構８とを適宜に交換することで、被測定物がインゴット１でもウェハ９でも測定対象とすることができる。
しかしながら、比較例では、被測定物がインゴットの場合には測定対象とすることができなかった。さらに、ウェハ及びインゴットの場合に、キャリア濃度に変換してマッピングできなかった。
また、本発明の半導体特性評価装置１０によれば、測定したフォトルミネッセンススペクトルデータから所定の項目を求めて、その各項目からキャリア密度を求めることができる。この際、キャリア濃度を多項式による近似計算で求めた測定値は、同一箇所のホール測定値に対して、測定差違が約５％以内の高精度であることが分かる。
しかしながら、比較例では、ウェハ及びインゴットの場合に、キャリア濃度に変換してマッピングできなかった。 As is clear from the measurement results of Examples 1 to 3, in the semiconductor characteristic evaluation apparatus 10 of the present invention, by appropriately replacing the ingot holding mechanism 6 and the wafer holding mechanism 8 mounted on the stage 7, Whether the object to be measured is the ingot 1 or the wafer 9 can be a measurement object.
However, in the comparative example, when the object to be measured was an ingot, it could not be set as a measurement target. Further, in the case of wafers and ingots, mapping was not possible after conversion to carrier concentration.
Moreover, according to the semiconductor characteristic evaluation apparatus 10 of the present invention, a predetermined item can be obtained from the measured photoluminescence spectrum data, and the carrier density can be obtained from each item. At this time, it can be seen that the measurement value obtained by the approximate calculation using the polynomial for the carrier concentration is highly accurate with a measurement difference within about 5% of the hole measurement value at the same location.
However, in the comparative example, in the case of a wafer and an ingot, it was not possible to map by converting to a carrier concentration.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内において種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。また、実施例では、主に化合物半導体の測定について説明したが、光源、検出系の波長を適宜変えることにより他の半導体結晶、例えばＳｉなどにも適用できる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be variously modified within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Not too long. In the examples, measurement of compound semiconductors has been mainly described. However, the present invention can be applied to other semiconductor crystals such as Si by appropriately changing the wavelengths of the light source and the detection system.

本発明に係る半導体の特性評価装置の構成を示す模式的な図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a semiconductor characteristic evaluation apparatus according to the present invention. 本発明に係る半導体の特性評価装置において、インゴットの特性評価を行う場合の構成を示した構成図である。In the semiconductor characteristic evaluation apparatus according to the present invention, it is a configuration diagram showing a configuration when performing ingot characteristic evaluation. 本発明に係る半導体の特性評価装置において、ウェハの特性評価を行う場合の構成を示した構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration in the case of performing a wafer property evaluation in the semiconductor property evaluation apparatus according to the present invention. インゴット保持機構の基本構造を示した側面図である。It is the side view which showed the basic structure of the ingot holding | maintenance mechanism. インゴット保持機構の基本構造の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the basic structure of an ingot holding | maintenance mechanism. インゴット保持機構とステージの構成例を示す正面図である。It is a front view which shows the structural example of an ingot holding | maintenance mechanism and a stage. 図６の側面図である。FIG. 7 is a side view of FIG. 6. 図６の平行棒の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the parallel bar of FIG. ＸＹＺステージにウェハ保持機構を搭載したときの構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。The structure when a wafer holding mechanism is mounted on an XYZ stage is shown, (a) is a front view, and (b) is a side view. 実施例１の直径７９ｍｍＳｉドープＧａＡｓインゴットにおける、成長方向のキャリア濃度分布の自動測定結果を示す図である。It is a figure which shows the automatic measurement result of the carrier concentration distribution of the growth direction in the diameter 79mmSi doped GaAs ingot of Example 1. FIG. 実施例１の直径５２ｍｍＳｉドープＧａＡｓインゴットにおける、成長方向のキャリア濃度分布の自動測定結果を示す図である。It is a figure which shows the automatic measurement result of the carrier concentration distribution of the growth direction in the diameter 52mmSi dope GaAs ingot of Example 1. FIG. 実施例２の直径３インチＳｉドープＧａＡｓウェハにおける、直径方向のキャリア濃度分布の自動測定結果を示す図である。It is a figure which shows the automatic measurement result of the carrier concentration distribution of the diameter direction in the diameter 3 inch Si dope GaAs wafer of Example 2. FIG. 実施例３の直径５２ｍｍＳｉドープＩｎＰインゴットにおける、成長方向のキャリア濃度分布の自動測定結果を示す図である。It is a figure which shows the automatic measurement result of the carrier concentration distribution of the growth direction in the diameter 52mmSi dope InP ingot of Example 3. FIG. 従来のフォトルミネッセンスマッピング評価装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional photoluminescence mapping evaluation apparatus. ウェハ保持機構が搭載される別の形態を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically another form by which a wafer holding mechanism is mounted.

符号の説明Explanation of symbols

１： インゴット
２： 励起光照射系
２ａ：第１ミラー
２ｂ：第１レンズ
２ｃ：第２ミラー
２ｄ：第１レンズ
２ｅ：光路切換ミラー
３： フォトルミネッセンス光集光系
３ａ：第３レンズ
３ｂ：第３ミラー
４： 検出系
４ａ：分光器
４ｂ：検出器
５： データ処理部
６： インゴット保持機構
６１：平行棒
６１ａ：第１平行棒
６１ｂ：第２平行棒
６１ｃ：第３平行棒
６１ｄ：駒
６１ｅ：ストッパー駒
６２： 保持側板
６２ａ：貫通孔
６２ｂ：連結孔
６２ｃ：固定具
６３： 保持底板
７： ステージ
７１： Ｘステージ部
７２： Ｙステージ部
７３： Ｚステージ部
７ａ： ネジ
８： ウェハ保持機構
８１： ウェハステージ
８２： 真空ポンプ接続用ポート
９： ウェハ
１０： 半導体特性評価装置 1: Ingot 2: Excitation light irradiation system 2a: first mirror 2b: first lens 2c: second mirror 2d: first lens 2e: optical path switching mirror 3: photoluminescence light condensing system 3a: third lens 3b: first 3 mirror 4: detection system 4a: spectrometer 4b: detector 5: data processor 6: ingot holding mechanism 61: parallel bar 61a: first parallel bar 61b: second parallel bar 61c: third parallel bar 61d: piece 61e: stopper piece 62 : Holding side plate 62a: Through hole 62b: Connection hole 62c: Fixing tool 63: Holding bottom plate 7: Stage 71: X stage portion 72: Y stage portion 73: Z stage portion 7a: Screw 8: Wafer holding mechanism 81: Wafer stage 82 : Vacuum pump connection port 9: Wafer 10: Semiconductor characteristic evaluation device

Claims (9)

フォトルミネッセンス法を用いた半導体の特性評価装置において、
インゴットの半導体結晶を保持するインゴット保持機構と、
ウェハの半導体結晶を保持するウェハ保持機構と、を備え、
上記インゴット保持機構と上記ウェハ保持機構とが交換可能に設けられることを特徴とする、半導体の特性評価装置。 In a semiconductor characteristic evaluation apparatus using a photoluminescence method,
An ingot holding mechanism for holding the semiconductor crystal of the ingot;
A wafer holding mechanism for holding the semiconductor crystal of the wafer,
A semiconductor characteristic evaluation apparatus, wherein the ingot holding mechanism and the wafer holding mechanism are provided interchangeably. 前記インゴット保持機構は、フォトルミネッセンス光の集光焦点位置と励起光の照射位置とがインゴットの口径によらず一致するように、インゴットを保持することを特徴とする、請求項１に記載の半導体の特性評価装置。   2. The semiconductor according to claim 1, wherein the ingot holding mechanism holds the ingot so that a converging focal position of the photoluminescence light and an irradiation position of the excitation light coincide with each other regardless of the diameter of the ingot. Characterization equipment. 前記インゴット保持機構は、二本以上の平行棒と、これらの平行棒の両端が各貫通孔に貫通されて上記平行棒を支持する一対の保持側板と、を備え、
フォトルミネッセンス光の集光焦点位置と励起光の照射位置とがインゴットの口径によらず一致するように、インゴットの口径に対応して上記各貫通孔が上記一対の保持側板に複数穿設されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体の特性評価装置。 The ingot holding mechanism includes two or more parallel bars, and a pair of holding side plates that support the parallel bars with both ends of the parallel bars penetrating through the through holes,
A plurality of the through holes are formed in the pair of holding side plates so as to correspond to the diameter of the ingot so that the converging focal position of the photoluminescence light and the irradiation position of the excitation light coincide with each other regardless of the diameter of the ingot. The semiconductor characteristic evaluation apparatus according to claim 1, wherein the characteristic evaluation apparatus is a semiconductor characteristic evaluation apparatus. 前記インゴット保持機構を搭載するステージが、前記インゴット保持機構を走査可能な走査機構を備えることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の半導体の特性評価装置。   The semiconductor characteristic evaluation apparatus according to claim 1, wherein a stage on which the ingot holding mechanism is mounted includes a scanning mechanism capable of scanning the ingot holding mechanism. 前記ステージに搭載されているインゴット保持機構をウェハ保持機構に交換した場合に、励起光軸から光路切換ミラーを退避させると共にフォトルミネッセンス光集光軸へミラー及びレンズを挿入することで、上記ウェハ保持機構に保持されるウェハの表面の励起光照射位置とフォトルミネッセンス光の集光焦点位置とが一致するように、インゴット及びウェハに励起光を照射する励起光照射系と、フォトルミネッセンス光を検出する検出系と、が構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の半導体の特性評価装置。   When the ingot holding mechanism mounted on the stage is replaced with a wafer holding mechanism, the wafer holding mechanism is configured by retracting the optical path switching mirror from the excitation optical axis and inserting the mirror and the lens into the photoluminescence light collecting axis. The excitation light irradiation system for irradiating the ingot and the wafer with the excitation light and the photoluminescence light are detected so that the excitation light irradiation position on the surface of the wafer held by the mechanism coincides with the focus position of the photoluminescence light. The semiconductor characteristic evaluation apparatus according to claim 4, wherein a detection system is configured. 前記ステージは、前記ウェハ保持機構を二垂直方向に走査可能な走査機構を備えることを特徴とする、請求項５に記載の半導体の特性評価装置。   6. The semiconductor characteristic evaluation apparatus according to claim 5, wherein the stage includes a scanning mechanism capable of scanning the wafer holding mechanism in two vertical directions. 前記半導体の特性評価装置は、データ処理部を備えていること特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の半導体の特性評価装置。   The semiconductor characteristic evaluation apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor characteristic evaluation apparatus includes a data processing unit. 前記データ処理部は、検出したフォトルミネッセンススペクトルに基づいてピーク波長、半値幅及び高エネルギー側半値波長のうち一以上を算出すると共に、この算出した結果と半導体結晶の電気的特性との相関関係式を用いて電気特性の一次元又は二次元的な分布を出力することを特徴とする、請求項１〜７の何れかに記載の半導体の特性評価装置。   The data processing unit calculates one or more of a peak wavelength, a half-value width, and a high-energy side half-value wavelength based on the detected photoluminescence spectrum, and a correlation formula between the calculated result and the electrical characteristics of the semiconductor crystal. 8. The semiconductor characteristic evaluation apparatus according to claim 1, wherein a one-dimensional or two-dimensional distribution of electrical characteristics is output using the. 前記相関関係式は、２次以上の多項近似式であることを特徴とする、請求項８に記載の半導体の特性評価装置。   9. The semiconductor characteristic evaluation apparatus according to claim 8, wherein the correlation formula is a second-order or higher-order polynomial approximation formula.
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