JPH0245735A - 半導体結晶の混晶比測定法 - Google Patents
半導体結晶の混晶比測定法Info
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- JPH0245735A JPH0245735A JP19614188A JP19614188A JPH0245735A JP H0245735 A JPH0245735 A JP H0245735A JP 19614188 A JP19614188 A JP 19614188A JP 19614188 A JP19614188 A JP 19614188A JP H0245735 A JPH0245735 A JP H0245735A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/636—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited using an arrangement of pump beam and probe beam; using the measurement of optical non-linear properties
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、多元系混晶半導体の混晶比及び半導体表面上
の混晶比分布を測定する方法に関し、半導体の微細な混
晶比の不均一性を評価するのに適したものである。
の混晶比分布を測定する方法に関し、半導体の微細な混
晶比の不均一性を評価するのに適したものである。
（従来の技術）
従来、混晶半導体結晶の局所的な混晶比測定法として、
２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：５ｅｃｏｎｄａｒｙ
Ｊｏｎ Ｍａｓｓ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）
、カソードルミネッセンス法、フォトルミネッセンス法
などがある。
２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：５ｅｃｏｎｄａｒｙ
Ｊｏｎ Ｍａｓｓ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）
、カソードルミネッセンス法、フォトルミネッセンス法
などがある。
ＳＩＭＳによる方法は、高夜空中で高速に加速したイオ
ンを試料表面に入射させ、試料より飛び出る試料構成元
素のイオンを計数することにより混晶比を求める方法で
ある。
ンを試料表面に入射させ、試料より飛び出る試料構成元
素のイオンを計数することにより混晶比を求める方法で
ある。
カソードルミネッセンス法は、走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）を利用し、試料半導体表面に電子線を照射し、その
結果、放出されるルミネッセンスの波長より混晶比を求
める方法で、電子線を掃引することにより局所領域での
混晶比分布を求めることができる。
Ｍ）を利用し、試料半導体表面に電子線を照射し、その
結果、放出されるルミネッセンスの波長より混晶比を求
める方法で、電子線を掃引することにより局所領域での
混晶比分布を求めることができる。
フォトルミネッセンス法は、半導体のバンドギャップよ
り大きな光エネルギーを持つし−イー光を、レンズによ
り絞って試料半導体表面に照射励起し、放出されるルミ
ネッセンスの波長より混晶比を求める方法で、レーザー
光を掃引することにより、混晶比分布を求めることもで
きる。
り大きな光エネルギーを持つし−イー光を、レンズによ
り絞って試料半導体表面に照射励起し、放出されるルミ
ネッセンスの波長より混晶比を求める方法で、レーザー
光を掃引することにより、混晶比分布を求めることもで
きる。
（発明が解決しようとする課題）
従来のＳＩＭＳによる方法では、大型で高価な設備を必
要とし、試料を高真空中に設置しなければならず、試料
表面の付着不純物が精度に影響し、また、空間的高分解
能測定が困難であるなどの問題があった。
要とし、試料を高真空中に設置しなければならず、試料
表面の付着不純物が精度に影響し、また、空間的高分解
能測定が困難であるなどの問題があった。
カソードルミネッセンス法やフォトルミホブセンス法は
、空間的高分解能測定が可能であるが、室温で測定する
とスペクトルの半値幅が太き（なり、正確な混晶比測定
が困難であった。これを解決するためには、試料を液体
窒素温度以下に冷却する必要があり、測定装置が複雑と
なり、測定が困難であるために長時間を要するという問
題があった。
、空間的高分解能測定が可能であるが、室温で測定する
とスペクトルの半値幅が太き（なり、正確な混晶比測定
が困難であった。これを解決するためには、試料を液体
窒素温度以下に冷却する必要があり、測定装置が複雑と
なり、測定が困難であるために長時間を要するという問
題があった。
本発明は、上記の問題点を解消し、半導体の電子帯構造
に直接関係する物理量を測定することにより、不純物や
・格子欠陥の影響を受けることのない、半導体結晶の混
晶比を高精度で測定する方法を提供しようとするもので
ある。
に直接関係する物理量を測定することにより、不純物や
・格子欠陥の影響を受けることのない、半導体結晶の混
晶比を高精度で測定する方法を提供しようとするもので
ある。
（課面を解決するための手段）
本発明は、レーザー光などを用いて試料に変調を加え、
探査用単色光の反射率の変調による変化分を分光測定す
ることにより、高精度で混晶比を求める方法で、詳しく
は、試料半導体のバンドギャップより大きな光エネルギ
ーを持つ励起光を、試料半導体表面の微少領域に断続的
に照射しながら、波長を掃引する探査用単色光を同位置
に照射し、励起光の照射時と非照射時の探査光反射率の
差を測定して、反射率差のピークにおける波長の値より
混晶比を求めること及び励起光及び探査光を試料半導体
表面上で掃引することにより、混晶比の分布を求めるこ
とを特徴とする混晶比測定法である。
探査用単色光の反射率の変調による変化分を分光測定す
ることにより、高精度で混晶比を求める方法で、詳しく
は、試料半導体のバンドギャップより大きな光エネルギ
ーを持つ励起光を、試料半導体表面の微少領域に断続的
に照射しながら、波長を掃引する探査用単色光を同位置
に照射し、励起光の照射時と非照射時の探査光反射率の
差を測定して、反射率差のピークにおける波長の値より
混晶比を求めること及び励起光及び探査光を試料半導体
表面上で掃引することにより、混晶比の分布を求めるこ
とを特徴とする混晶比測定法である。
（作用）
本発明は、反射率の変調分光法（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、混晶半導体のバン
ドギャップエネルギーを求め、これより混晶比を求める
もので、試料半導体のバンドギャップより大きな光エネ
ルギーを持つ励起光、例えば、レーザー光は、半導体試
料に変調を加えるもので、探査用単色光は、反射率を測
定するためのものである。測定は、室温でかつ空気中で
行うことができるので、測定装置は大変簡単になる。
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、混晶半導体のバン
ドギャップエネルギーを求め、これより混晶比を求める
もので、試料半導体のバンドギャップより大きな光エネ
ルギーを持つ励起光、例えば、レーザー光は、半導体試
料に変調を加えるもので、探査用単色光は、反射率を測
定するためのものである。測定は、室温でかつ空気中で
行うことができるので、測定装置は大変簡単になる。
第１図は、本発明の混晶比測定法を実施する装置のブロ
ック図である。混晶半導体試料１をＸ−Ｙステージ２に
セットし、ミニコンピユータ１４により２次元的に試料
を移動制御する。探査光は、白色光源４からの光を分光
器３で単色光となし、かつ、探査光の波長を掃引しなが
ら、試料表面に照射する。そして、上記ミニコンピユー
タ１４により、探査光の波長を読み取る。励起光は、変
調用レーザー光源５からの光をチョッパー７で断続させ
、ビームエキスパンダー６でレーザービーム径を拡大し
て、探査光と同時に試料表面に照射する。なお、８はチ
ョッパー駆動用電源である。試料表面からの反射光は、
フィルター９でレーザー光をカットし、光電子増倍管１
０で検出する。光電子増倍管からの信号は、ロックイン
増幅器１１と直流増幅器１２に送られ、ロックイン増幅
器では、チヨ・ツバ−駆動用電源８と接続し、チョッパ
ーと同期して反射光の変化分Δ１を検出し、両増幅器の
信号を割算器１３に送りΔＩ／Ｉを求め、さらに、ミニ
コンピユータ１４に送ってデータ処理を行い、ＣＲＴ
１５に測定結果を表示するとともｉｉ：、、Ｘ−Ｙフロ
ラ９−１６で／％−トコビーに出すこともできる。
ック図である。混晶半導体試料１をＸ−Ｙステージ２に
セットし、ミニコンピユータ１４により２次元的に試料
を移動制御する。探査光は、白色光源４からの光を分光
器３で単色光となし、かつ、探査光の波長を掃引しなが
ら、試料表面に照射する。そして、上記ミニコンピユー
タ１４により、探査光の波長を読み取る。励起光は、変
調用レーザー光源５からの光をチョッパー７で断続させ
、ビームエキスパンダー６でレーザービーム径を拡大し
て、探査光と同時に試料表面に照射する。なお、８はチ
ョッパー駆動用電源である。試料表面からの反射光は、
フィルター９でレーザー光をカットし、光電子増倍管１
０で検出する。光電子増倍管からの信号は、ロックイン
増幅器１１と直流増幅器１２に送られ、ロックイン増幅
器では、チヨ・ツバ−駆動用電源８と接続し、チョッパ
ーと同期して反射光の変化分Δ１を検出し、両増幅器の
信号を割算器１３に送りΔＩ／Ｉを求め、さらに、ミニ
コンピユータ１４に送ってデータ処理を行い、ＣＲＴ
１５に測定結果を表示するとともｉｉ：、、Ｘ−Ｙフロ
ラ９−１６で／％−トコビーに出すこともできる。
第２図は、測定原理を説明するための図であり、Ｘ−Ｙ
ステージ上の半導体試料にレーザー光を断続的に照射し
ながら、探査用単色光を照射し、その反射光のレーザー
光変調による変化分の分光特性を測定し、第３図のよう
なΔＲ／Ｒ（Ｒ：反射率、ΔＲ：反射率の変化分）の分
光特性からバンドギャップＥｇを求め、これより混晶比
を得る。即ち、レーザー光変調の下で、探査光の波長を
掃引することにより、バンドギャップＥｇを非常に正確
に求めることができる。
ステージ上の半導体試料にレーザー光を断続的に照射し
ながら、探査用単色光を照射し、その反射光のレーザー
光変調による変化分の分光特性を測定し、第３図のよう
なΔＲ／Ｒ（Ｒ：反射率、ΔＲ：反射率の変化分）の分
光特性からバンドギャップＥｇを求め、これより混晶比
を得る。即ち、レーザー光変調の下で、探査光の波長を
掃引することにより、バンドギャップＥｇを非常に正確
に求めることができる。
一方、混晶半導体のバンドギャップＥｇは、混晶比によ
って変化することが知られている。
って変化することが知られている。
例えば、混晶半導体ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓでは、バンド
ギャップＨｇ（ｅＶ）が混晶比Ｘと次のような関係にあ
ることが分かっている。（Ｂ、 Ａ、 Ｖｏｊａｋ外著
、“Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、” Ｖｏｌ、５２（２）
（１９８１）ｐ、６２１）ｘ＜ ０．４５ Ｅｇ（Ｘ、 Ｔ）＝１．５１９＋１．２４７Ｘ−５，４
０５Ｘ１０−’Ｔ’／（Ｔ＋２０４）Ｘ＞（１，４５ Ｅｇ（Ｘ、 Ｔ）＝１．５１９４１．２４７Ｘ＋１．１
４７（Ｘ−０，４５）”５、４０５ｘｌＯ−’Ｔ”／（
Ｔ＋２０４）Ｔ：温度 従って、レーザー光変調の下で測定したバンドギャップ
Ｅｇ及び温度Ｔより、混晶比Ｘを正確に求めることがで
きる。
ギャップＨｇ（ｅＶ）が混晶比Ｘと次のような関係にあ
ることが分かっている。（Ｂ、 Ａ、 Ｖｏｊａｋ外著
、“Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、” Ｖｏｌ、５２（２）
（１９８１）ｐ、６２１）ｘ＜ ０．４５ Ｅｇ（Ｘ、 Ｔ）＝１．５１９＋１．２４７Ｘ−５，４
０５Ｘ１０−’Ｔ’／（Ｔ＋２０４）Ｘ＞（１，４５ Ｅｇ（Ｘ、 Ｔ）＝１．５１９４１．２４７Ｘ＋１．１
４７（Ｘ−０，４５）”５、４０５ｘｌＯ−’Ｔ”／（
Ｔ＋２０４）Ｔ：温度 従って、レーザー光変調の下で測定したバンドギャップ
Ｅｇ及び温度Ｔより、混晶比Ｘを正確に求めることがで
きる。
また、本発明は、数μ讃の空間的分解能で混晶比分布を
測定することができ、測定用光学系に金属顕微鏡を採用
すれば、変調光レーザー光のビーム径を１μｌに絞るこ
とができる。
測定することができ、測定用光学系に金属顕微鏡を採用
すれば、変調光レーザー光のビーム径を１μｌに絞るこ
とができる。
分布測定は、Ｘ−Ｙステージを用いて試料を２次元に移
動し、例えば、最小１ｕＩｌピツチで最大ＩＱＸＩＱｍ
ｍ”の領域での測定が可能である。
動し、例えば、最小１ｕＩｌピツチで最大ＩＱＸＩＱｍ
ｍ”の領域での測定が可能である。
（発明の効果）
本発明は、上記構成を採用することにより、レーザー光
などによる変調分光法で混晶比に対応するバンドギャッ
プＥｇを、不純物や格子欠陥に左右されることなく、極
めて正確に測定することができる。
などによる変調分光法で混晶比に対応するバンドギャッ
プＥｇを、不純物や格子欠陥に左右されることなく、極
めて正確に測定することができる。
また、本発明は、大気中に試料を設置して非破壊検査を
可能とするもので、空間的高分解能で正確に混晶比分布
を求めることも可能である。
可能とするもので、空間的高分解能で正確に混晶比分布
を求めることも可能である。
それ故、分子線エピタキシャル法やその他の気相法で作
成される混晶半導体薄膜結晶及びバルク結晶、さらには
、それらの結晶を用いた電子素子の評価を極めて容易に
した。
成される混晶半導体薄膜結晶及びバルク結晶、さらには
、それらの結晶を用いた電子素子の評価を極めて容易に
した。
第１図は本発明の混晶比測定法を実施するための装置の
ブロック図、第２図は本発明の測定原理を説明するため
の図、第３図は本発明による反射光と波長の関係を示し
たグラフである。 第１図
ブロック図、第２図は本発明の測定原理を説明するため
の図、第３図は本発明による反射光と波長の関係を示し
たグラフである。 第１図
Claims (2)
- （１）試料半導体のバンドギャップより大きな光エネル
ギーを持つ励起光を、試料半導体表面の微少領域に断続
的に照射しながら、波長を掃引する探査用単色光を同位
置に照射し、励起光の照射時と非照射時の探査光反射率
の差を測定して、反射率差のピークにおける波長の値よ
り混晶比を求めることを特徴とする混晶比測定法。 - （２）励起光及び探査光を試料半導体表面上で掃引する
ことにより、混晶比の分布を求めることを特徴とする請
求項（１）記載の混晶比測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19614188A JPH0245735A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 半導体結晶の混晶比測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19614188A JPH0245735A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 半導体結晶の混晶比測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245735A true JPH0245735A (ja) | 1990-02-15 |
Family
ID=16352911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19614188A Pending JPH0245735A (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 半導体結晶の混晶比測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0245735A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5402001A (en) * | 1992-10-05 | 1995-03-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of checking for foreign matter on a substrate with light of maximum reflectivity for that substrate |
| JP2014063982A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-04-10 | Covalent Materials Corp | 窒化物半導体層の分析方法及びこれを用いた窒化物半導体基板の製造方法 |
-
1988
- 1988-08-08 JP JP19614188A patent/JPH0245735A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5402001A (en) * | 1992-10-05 | 1995-03-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of checking for foreign matter on a substrate with light of maximum reflectivity for that substrate |
| JP2014063982A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-04-10 | Covalent Materials Corp | 窒化物半導体層の分析方法及びこれを用いた窒化物半導体基板の製造方法 |
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