JPH0685023A - 半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置 - Google Patents
半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置Info
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- JPH0685023A JPH0685023A JP23785092A JP23785092A JPH0685023A JP H0685023 A JPH0685023 A JP H0685023A JP 23785092 A JP23785092 A JP 23785092A JP 23785092 A JP23785092 A JP 23785092A JP H0685023 A JPH0685023 A JP H0685023A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体ウェハの最表面部、特にＳＯＩ半導体
ウェハの表層部分の単結晶シリコン層における少数キャ
リアの再結合ライフタイムの測定を可能ならしめるライ
フタイム測定装置を提供する。 【構成】 ライフタイム測定装置１の励起手段Ａは、重
水素ランプ１０および分光器１１からなる照射手段と、
チョッパー２０等のパルス発生手段とから構成されてい
る。濃度測定手段Ｂは、マイクロ波発振器３０やマイク
ロ波検出器４０などで構成されている。重水素ランプ１
０から放射された電磁波λ1は、チョッパー２０により
パルス状の電磁波λ2に変換され、さらに分光器１１に
より１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長のみからなる電磁波
λ3にされる。照射手段およびパルス発生手段が、夫
々、２４８ｎｍの波長のパルス状電磁波λ6を放射する
ＫｒＦエキシマーレーザー１５およびレーザー発振器２
５で構成されていてもよい。
ウェハの表層部分の単結晶シリコン層における少数キャ
リアの再結合ライフタイムの測定を可能ならしめるライ
フタイム測定装置を提供する。 【構成】 ライフタイム測定装置１の励起手段Ａは、重
水素ランプ１０および分光器１１からなる照射手段と、
チョッパー２０等のパルス発生手段とから構成されてい
る。濃度測定手段Ｂは、マイクロ波発振器３０やマイク
ロ波検出器４０などで構成されている。重水素ランプ１
０から放射された電磁波λ1は、チョッパー２０により
パルス状の電磁波λ2に変換され、さらに分光器１１に
より１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長のみからなる電磁波
λ3にされる。照射手段およびパルス発生手段が、夫
々、２４８ｎｍの波長のパルス状電磁波λ6を放射する
ＫｒＦエキシマーレーザー１５およびレーザー発振器２
５で構成されていてもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体単結晶検査技術
さらには半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタ
イム測定技術に適用して特に有効な技術に関し、例えば
絶縁膜上に単結晶シリコン層を積層させてなるＳＯＩ構
造の半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム
測定に利用して有用な技術に関する。
さらには半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタ
イム測定技術に適用して特に有効な技術に関し、例えば
絶縁膜上に単結晶シリコン層を積層させてなるＳＯＩ構
造の半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム
測定に利用して有用な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、半導体ウェハは、半導体単結晶イ
ンゴットから薄板を切断する切断工程、その切断の際に
生じた加工変質層を化学的エッチングまたは機械的研磨
により除去する加工変質層除去工程、加工変質層を除去
した面を機械的・化学的研磨等により鏡面状態に仕上げ
る鏡面研磨工程など種々の工程を経て作られる。半導体
ウェハに至るまでの前記各工程、或は半導体ウェハ表面
に酸化膜を作る酸化工程、半導体ウェハ内に不純物を導
入する不純物導入工程、その不純物を拡散させる熱処理
工程などの各種の工程において、半導体ウェハ表面が重
金属などにより汚染されたり損傷を受けることがある。
このような製造工程における半導体ウェハ表面の汚染状
況等を評価するため、半導体ウェハ内に発生させた少数
キャリアが再結合して消滅するまでの時間、すなわち再
結合ライフタイムの測定が行われている。
ンゴットから薄板を切断する切断工程、その切断の際に
生じた加工変質層を化学的エッチングまたは機械的研磨
により除去する加工変質層除去工程、加工変質層を除去
した面を機械的・化学的研磨等により鏡面状態に仕上げ
る鏡面研磨工程など種々の工程を経て作られる。半導体
ウェハに至るまでの前記各工程、或は半導体ウェハ表面
に酸化膜を作る酸化工程、半導体ウェハ内に不純物を導
入する不純物導入工程、その不純物を拡散させる熱処理
工程などの各種の工程において、半導体ウェハ表面が重
金属などにより汚染されたり損傷を受けることがある。
このような製造工程における半導体ウェハ表面の汚染状
況等を評価するため、半導体ウェハ内に発生させた少数
キャリアが再結合して消滅するまでの時間、すなわち再
結合ライフタイムの測定が行われている。
【０００３】このライフタイム測定は、一般に、半導体
ウェハに８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の電磁波（す
なわち、可視光）を照射して少数キャリアを励起し、そ
の少数キャリアの濃度の経時変化を、半導体ウェハに照
射したマイクロ波の反射強度を計測することにより行わ
れる。このようなマイクロ波系による少数キャリア濃度
の測定については、例えば “Ｍicrowave Ｔechniques
in Ｍeasurement ofＬifetime in Ｇermanium”Ｊourna
l of Ａpplied Ｐhysics Ｖol.３０ Ｎo.７p.p.1054〜1
060 (1959) に記載されている。
ウェハに８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の電磁波（す
なわち、可視光）を照射して少数キャリアを励起し、そ
の少数キャリアの濃度の経時変化を、半導体ウェハに照
射したマイクロ波の反射強度を計測することにより行わ
れる。このようなマイクロ波系による少数キャリア濃度
の測定については、例えば “Ｍicrowave Ｔechniques
in Ｍeasurement ofＬifetime in Ｇermanium”Ｊourna
l of Ａpplied Ｐhysics Ｖol.３０ Ｎo.７p.p.1054〜1
060 (1959) に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した可
視光をシリコンウェハに照射すると、数十μｍ程度の深
さまでシリコンウェハ内に可視光が到達することが知ら
れている。従って、近年、その実用化が強く望まれてい
る、１μｍ程度の厚さの絶縁膜上に数μｍの厚さの単結
晶シリコン層を積層させてなるＳＯＩ（Ｓilicon on In
sulator）構造の半導体ウェハの場合には、可視光が単
結晶シリコン層および絶縁膜を透過して該絶縁膜の下の
シリコン支持基板部分まで達し、そのシリコン支持基板
部分においても少数キャリアが励起されるため、ＳＯＩ
構造の半導体ウェハでは前記単結晶シリコン層における
少数キャリアの再結合ライフタイムを正確に測定するこ
とができない。しかし、単結晶シリコン層における再結
合ライフタイムを正確に測定して、製造工程におけるＳ
ＯＩ構造の半導体ウェハの表面の汚染状況等を評価しな
ければ、その開発・実用化は望めないため、上述した再
結合ライフタイムを正確に測定することのできる測定装
置の早急な開発が大きな課題となっていた。
視光をシリコンウェハに照射すると、数十μｍ程度の深
さまでシリコンウェハ内に可視光が到達することが知ら
れている。従って、近年、その実用化が強く望まれてい
る、１μｍ程度の厚さの絶縁膜上に数μｍの厚さの単結
晶シリコン層を積層させてなるＳＯＩ（Ｓilicon on In
sulator）構造の半導体ウェハの場合には、可視光が単
結晶シリコン層および絶縁膜を透過して該絶縁膜の下の
シリコン支持基板部分まで達し、そのシリコン支持基板
部分においても少数キャリアが励起されるため、ＳＯＩ
構造の半導体ウェハでは前記単結晶シリコン層における
少数キャリアの再結合ライフタイムを正確に測定するこ
とができない。しかし、単結晶シリコン層における再結
合ライフタイムを正確に測定して、製造工程におけるＳ
ＯＩ構造の半導体ウェハの表面の汚染状況等を評価しな
ければ、その開発・実用化は望めないため、上述した再
結合ライフタイムを正確に測定することのできる測定装
置の早急な開発が大きな課題となっていた。
【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、半導体ウェハの最表面部、特にＳＯＩ構造の半導体
ウェハにおける表層部分の単結晶シリコン層にのみ少数
キャリアを励起させて該単結晶シリコン層における少数
キャリアの再結合ライフタイムの測定を可能ならしめ
る、少数キャリアのライフタイム測定装置を提供するこ
とを主たる目的としている。この発明の前記ならびにそ
のほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述
及び添附図面から明らかになるであろう。
で、半導体ウェハの最表面部、特にＳＯＩ構造の半導体
ウェハにおける表層部分の単結晶シリコン層にのみ少数
キャリアを励起させて該単結晶シリコン層における少数
キャリアの再結合ライフタイムの測定を可能ならしめ
る、少数キャリアのライフタイム測定装置を提供するこ
とを主たる目的としている。この発明の前記ならびにそ
のほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述
及び添附図面から明らかになるであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、本発明の半導体ウェハにおける
少数キャリアのライフタイム測定装置は、少数キャリア
の励起手段と少数キャリアの濃度測定手段とからなり、
その励起手段が、重水素ランプおよび分光器からなる照
射手段と、チョッパーのようなパルス発生手段とから構
成されているとともに、濃度測定手段が、マイクロ波発
振器やマイクロ波検出器などで構成されている。そし
て、チョッパー等は重水素ランプから放射された７００
ｎｍ以下の波長の電磁波をパルス状の電磁波に変換し、
分光器はその電磁波を１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の
みからなる電磁波にするように構成されている。また、
照射手段が２４８ｎｍの波長のパルス状電磁波を放射す
るＫｒＦエキシマーレーザーで構成され、パルス発生手
段がレーザー発振器で構成されていてもよい。
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、本発明の半導体ウェハにおける
少数キャリアのライフタイム測定装置は、少数キャリア
の励起手段と少数キャリアの濃度測定手段とからなり、
その励起手段が、重水素ランプおよび分光器からなる照
射手段と、チョッパーのようなパルス発生手段とから構
成されているとともに、濃度測定手段が、マイクロ波発
振器やマイクロ波検出器などで構成されている。そし
て、チョッパー等は重水素ランプから放射された７００
ｎｍ以下の波長の電磁波をパルス状の電磁波に変換し、
分光器はその電磁波を１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の
みからなる電磁波にするように構成されている。また、
照射手段が２４８ｎｍの波長のパルス状電磁波を放射す
るＫｒＦエキシマーレーザーで構成され、パルス発生手
段がレーザー発振器で構成されていてもよい。
【０００７】
【作用】上記した手段によれば、半導体ウェハ内に少数
キャリアを励起させるために、半導体ウェハに４００ｎ
ｍ以下の波長の電磁波を照射するようにしたため、その
電磁波は半導体ウェハ内に数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の深
さまでしか到達せず、半導体ウェハの最表面部でのみ少
数キャリアが励起される。
キャリアを励起させるために、半導体ウェハに４００ｎ
ｍ以下の波長の電磁波を照射するようにしたため、その
電磁波は半導体ウェハ内に数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の深
さまでしか到達せず、半導体ウェハの最表面部でのみ少
数キャリアが励起される。
【０００８】
（第１実施例）本発明に係る半導体ウェハにおける少数
キャリアのライフタイム測定装置の第１実施例の概略図
を図１に示し、以下に説明する。この半導体ウェハにお
ける少数キャリアのライフタイム測定装置１（以下、単
に「ライフタイム測定装置１」とする。）は、半導体ウ
ェハ２における少数キャリアの再結合ライフタイムτ1
を測定する装置で、半導体ウェハ２内に少数キャリアを
励起させる励起手段Ａと、励起された少数キャリアの濃
度を測定する濃度測定手段Ｂとから構成されている。励
起手段Ａは、重水素ランプ１０（ランプ）および分光器
１１（波長選択手段）からなる照射手段と、例えばチョ
ッパー２０でできたパルス発生手段とを備えている。濃
度測定手段Ｂは、マイクロ波発振器３０とマイクロ波検
出器４０と増幅器５０とデータ処理器６０と処理データ
表示器７０とオシロスコープ８０とを備えている。以
下、測定手順の流れに沿って、上記各構成要素に付いて
詳述する。
キャリアのライフタイム測定装置の第１実施例の概略図
を図１に示し、以下に説明する。この半導体ウェハにお
ける少数キャリアのライフタイム測定装置１（以下、単
に「ライフタイム測定装置１」とする。）は、半導体ウ
ェハ２における少数キャリアの再結合ライフタイムτ1
を測定する装置で、半導体ウェハ２内に少数キャリアを
励起させる励起手段Ａと、励起された少数キャリアの濃
度を測定する濃度測定手段Ｂとから構成されている。励
起手段Ａは、重水素ランプ１０（ランプ）および分光器
１１（波長選択手段）からなる照射手段と、例えばチョ
ッパー２０でできたパルス発生手段とを備えている。濃
度測定手段Ｂは、マイクロ波発振器３０とマイクロ波検
出器４０と増幅器５０とデータ処理器６０と処理データ
表示器７０とオシロスコープ８０とを備えている。以
下、測定手順の流れに沿って、上記各構成要素に付いて
詳述する。
【０００９】先ず、安定化電源１２より電力を供給して
重水素ランプ１０を点灯させる。この重水素ランプ１０
は７００ｎｍ以下の波長の電磁波λ1を放射する光源
で、特に２００ｎｍ〜３００ｎｍの波長の電磁波（すな
わち、紫外線）の相対強度が高くなっている。
重水素ランプ１０を点灯させる。この重水素ランプ１０
は７００ｎｍ以下の波長の電磁波λ1を放射する光源
で、特に２００ｎｍ〜３００ｎｍの波長の電磁波（すな
わち、紫外線）の相対強度が高くなっている。
【００１０】この電磁波λ1は、チョッパー２０により
パルス状の電磁波λ2に変換される。ここで、チョッパ
ー２０は、電磁波λ1の透過を断続させるもので、電磁
波λ1の透過を妨げる回転円板２１（非透過性板材）の
一部に電磁波λ1を透過させるスリット２２（透過窓
部）が設けられてできている。
パルス状の電磁波λ2に変換される。ここで、チョッパ
ー２０は、電磁波λ1の透過を断続させるもので、電磁
波λ1の透過を妨げる回転円板２１（非透過性板材）の
一部に電磁波λ1を透過させるスリット２２（透過窓
部）が設けられてできている。
【００１１】回転円板２１の回転の角速度ω、スリット
２２の開口幅ａおよび隣り合うスリット２２，２２のな
す角度ｂを夫々適宜設定して、電磁波λ2のパルス幅Ｗ
（時間）を少数キャリアのライフタイムτ0（少数キャ
リアの発生に要する発生ライフタイムτ2と再結合ライ
フタイムτ1とからなる。）よりも短くする（Ｗ＜τ0）
とともに、電磁波λ2のパルスの繰り返し周期Ｔ（時
間）をライフタイムτ0よりも長くする（Ｔ＞τ0）。一
般に、半導体ウェハ２が単結晶シリコンでできている場
合には、ライフタイムτ0がμ秒オーダーであるため、
パルス幅Ｗを数百ｎ秒程度にし、繰り返し周期Ｔを１ｍ
秒程度に設定すればよい。
２２の開口幅ａおよび隣り合うスリット２２，２２のな
す角度ｂを夫々適宜設定して、電磁波λ2のパルス幅Ｗ
（時間）を少数キャリアのライフタイムτ0（少数キャ
リアの発生に要する発生ライフタイムτ2と再結合ライ
フタイムτ1とからなる。）よりも短くする（Ｗ＜τ0）
とともに、電磁波λ2のパルスの繰り返し周期Ｔ（時
間）をライフタイムτ0よりも長くする（Ｔ＞τ0）。一
般に、半導体ウェハ２が単結晶シリコンでできている場
合には、ライフタイムτ0がμ秒オーダーであるため、
パルス幅Ｗを数百ｎ秒程度にし、繰り返し周期Ｔを１ｍ
秒程度に設定すればよい。
【００１２】次に、電磁波λ2は、回折格子でできた分
光器１１により分光されて、１００ｎｍ〜４００ｎｍの
波長のみからなる電磁波λ3（紫外線）にされる。従っ
て、半導体ウェハ２にはパルス状の紫外線が照射され
る。
光器１１により分光されて、１００ｎｍ〜４００ｎｍの
波長のみからなる電磁波λ3（紫外線）にされる。従っ
て、半導体ウェハ２にはパルス状の紫外線が照射され
る。
【００１３】ここで、電磁波λ3の波長を上記範囲に限
る理由は、以下の通りである。すなわち、 （１）電磁波λ3の単結晶シリコンへの浸透深さが数十
ｎｍ〜数百ｎｍ程度であるため、少数キャリアの励起範
囲が半導体ウェハ２の最表面部にのみ限定される。
（２）特に、半導体ウェハ２が１μｍ程度の厚さの絶縁
膜２Ａ上に数μｍの厚さの単結晶シリコン層２Ｂを積層
させてなるＳＯＩ構造の半導体ウェハの場合には、４０
０ｎｍ以上の波長の電磁波（可視光）は、絶縁膜２Ａの
下のシリコン支持基板部２Ｃまで達し、そのシリコン支
持基板部２Ｃにおいても少数キャリアが励起され、単結
晶シリコン層２Ｂにおける少数キャリアの再結合ライフ
タイムτ1を正確に測定することができない。 （３）１００ｎｍ以下の電磁波は、真空紫外線であるた
め、重水素ランプ１０から半導体ウェハ２に至る励起手
段Ａの経路を真空の雰囲気にしなければならず、ライフ
タイム測定装置１の大型化を招く。
る理由は、以下の通りである。すなわち、 （１）電磁波λ3の単結晶シリコンへの浸透深さが数十
ｎｍ〜数百ｎｍ程度であるため、少数キャリアの励起範
囲が半導体ウェハ２の最表面部にのみ限定される。
（２）特に、半導体ウェハ２が１μｍ程度の厚さの絶縁
膜２Ａ上に数μｍの厚さの単結晶シリコン層２Ｂを積層
させてなるＳＯＩ構造の半導体ウェハの場合には、４０
０ｎｍ以上の波長の電磁波（可視光）は、絶縁膜２Ａの
下のシリコン支持基板部２Ｃまで達し、そのシリコン支
持基板部２Ｃにおいても少数キャリアが励起され、単結
晶シリコン層２Ｂにおける少数キャリアの再結合ライフ
タイムτ1を正確に測定することができない。 （３）１００ｎｍ以下の電磁波は、真空紫外線であるた
め、重水素ランプ１０から半導体ウェハ２に至る励起手
段Ａの経路を真空の雰囲気にしなければならず、ライフ
タイム測定装置１の大型化を招く。
【００１４】以上のようにして半導体ウェハ２の最表面
部、すなわち単結晶シリコン層２Ｂにのみ少数キャリア
を励起させると同時に、半導体ウェハ２にマイクロ波発
振器３０からマイクロ波λ0を入射させる。このマイク
ロ波λ0は少数キャリアの濃度に応じた強度で反射す
る。この反射マイクロ波λ0’はマイクロ波検出器４０
で検出されるとともに、その強度に応じた電気信号Ｓに
変換される。そして電気信号Ｓは増幅器５０で電気信号
Ｓ’に増幅されて、コンピューター等のデータ処理器６
０へ出力されるとともに、オシロスコープ８０へ出力さ
れて表示される。データ処理器６０に入力された電気信
号Ｓ’は所定の演算処理を経て数値データＤに変換さ
れ、ディスプレイ等の処理データ表示器７０に表示され
る。
部、すなわち単結晶シリコン層２Ｂにのみ少数キャリア
を励起させると同時に、半導体ウェハ２にマイクロ波発
振器３０からマイクロ波λ0を入射させる。このマイク
ロ波λ0は少数キャリアの濃度に応じた強度で反射す
る。この反射マイクロ波λ0’はマイクロ波検出器４０
で検出されるとともに、その強度に応じた電気信号Ｓに
変換される。そして電気信号Ｓは増幅器５０で電気信号
Ｓ’に増幅されて、コンピューター等のデータ処理器６
０へ出力されるとともに、オシロスコープ８０へ出力さ
れて表示される。データ処理器６０に入力された電気信
号Ｓ’は所定の演算処理を経て数値データＤに変換さ
れ、ディスプレイ等の処理データ表示器７０に表示され
る。
【００１５】少数キャリアの再結合ライフタイムτ
1は、電気信号Ｓの強度がパルス状の紫外線である電磁
波λ3の照射直後の最大ピーク値からその１／ｅになる
までの時間で求められる。
1は、電気信号Ｓの強度がパルス状の紫外線である電磁
波λ3の照射直後の最大ピーク値からその１／ｅになる
までの時間で求められる。
【００１６】以上、詳述したように、第１実施例のライ
フタイム測定装置１によれば、少数キャリアの励起領域
を半導体ウェハ２の表面から数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の
深さの最表面部に限定することができるので、半導体ウ
ェハ２の最表面部における少数キャリアの再結合ライフ
タイムτ1を正確に測定することができる。特に、ＳＯ
Ｉ構造をした半導体ウェハ２の場合には、表層部分の単
結晶シリコン層２Ｂでのみ少数キャリアが励起されると
ともに、絶縁膜２Ａによってその少数キャリアのシリコ
ン支持基板部２Ｃへの拡散が妨げられるので、単結晶シ
リコン層２Ｂにおける少数キャリアの再結合ライフタイ
ムτ1を正確に測定することができる。従って、製造工
程におけるＳＯＩ構造の半導体ウェハ２の表面の汚染状
況等を評価し、その特性の劣化原因や不良の発生原因等
を評価することが可能となる。
フタイム測定装置１によれば、少数キャリアの励起領域
を半導体ウェハ２の表面から数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の
深さの最表面部に限定することができるので、半導体ウ
ェハ２の最表面部における少数キャリアの再結合ライフ
タイムτ1を正確に測定することができる。特に、ＳＯ
Ｉ構造をした半導体ウェハ２の場合には、表層部分の単
結晶シリコン層２Ｂでのみ少数キャリアが励起されると
ともに、絶縁膜２Ａによってその少数キャリアのシリコ
ン支持基板部２Ｃへの拡散が妨げられるので、単結晶シ
リコン層２Ｂにおける少数キャリアの再結合ライフタイ
ムτ1を正確に測定することができる。従って、製造工
程におけるＳＯＩ構造の半導体ウェハ２の表面の汚染状
況等を評価し、その特性の劣化原因や不良の発生原因等
を評価することが可能となる。
【００１７】なお、上記第１実施例においては、重水素
ランプ１０を使用しているが、これに限定されるもので
はなく、例えば水銀ランプやキセノンランプなど、少な
くとも１００ｎｍ〜４００ｎｍの一部又は全部の波長の
紫外線を含んで放射する光源であればよく、しかもその
スペクトルは連続スペクトルであると線スペクトルであ
るとを問わない。
ランプ１０を使用しているが、これに限定されるもので
はなく、例えば水銀ランプやキセノンランプなど、少な
くとも１００ｎｍ〜４００ｎｍの一部又は全部の波長の
紫外線を含んで放射する光源であればよく、しかもその
スペクトルは連続スペクトルであると線スペクトルであ
るとを問わない。
【００１８】また、上記第１実施例においては、分光器
１１を使用しているが、これに限定されるものではな
く、例えば光学的なフィルターを用いてもよいのはいう
までもない。このフィルターを４００ｎｍ以下の波長の
電磁波を通すローパスフィルターおよび１００ｎｍ以上
の波長の電磁波を通すハイパスフィルターを組み合わせ
て構成してもよいし、１００ｎｍ〜４００ｎｍの一部又
は全部の波長の電磁波のみを通すバンドパスフィルター
で構成してもよい。
１１を使用しているが、これに限定されるものではな
く、例えば光学的なフィルターを用いてもよいのはいう
までもない。このフィルターを４００ｎｍ以下の波長の
電磁波を通すローパスフィルターおよび１００ｎｍ以上
の波長の電磁波を通すハイパスフィルターを組み合わせ
て構成してもよいし、１００ｎｍ〜４００ｎｍの一部又
は全部の波長の電磁波のみを通すバンドパスフィルター
で構成してもよい。
【００１９】さらに、上記第１実施例においては、重水
素ランプ１０と分光器１１との間にチョッパー２０が設
けられているが、図２に変形例として示すライフタイム
測定装置１’のように、分光器１１とチョッパー２０と
の位置を入れ換えてもよいのはいうまでもない。この場
合には、重水素ランプ１０から放射された電磁波λ
1は、先ず分光器１１で１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長
のみからなる電磁波λ4にされてから、チョッパー２０
でパルス状の電磁波λ5に変換される。
素ランプ１０と分光器１１との間にチョッパー２０が設
けられているが、図２に変形例として示すライフタイム
測定装置１’のように、分光器１１とチョッパー２０と
の位置を入れ換えてもよいのはいうまでもない。この場
合には、重水素ランプ１０から放射された電磁波λ
1は、先ず分光器１１で１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長
のみからなる電磁波λ4にされてから、チョッパー２０
でパルス状の電磁波λ5に変換される。
【００２０】（第２実施例）本発明に係る半導体ウェハ
における少数キャリアのライフタイム測定装置の第２実
施例の概略図を図３に示し、以下に説明する。なお、説
明の便宜上、第１実施例と同一の部材および手段につい
ては同一の符号を付してその説明を省略する。この半導
体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置
３（以下、単に「ライフタイム測定装置３」とする。）
が、上記第１実施例と異なる点は以下の通りである。す
なわち、ライフタイム測定装置３の励起手段Ａを構成す
る照射手段がＫｒＦエキシマーレーザー１５（エキシマ
ーレーザー）で構成されているとともに、パルス発生手
段がレーザー発振器２５で構成されている点である。
における少数キャリアのライフタイム測定装置の第２実
施例の概略図を図３に示し、以下に説明する。なお、説
明の便宜上、第１実施例と同一の部材および手段につい
ては同一の符号を付してその説明を省略する。この半導
体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置
３（以下、単に「ライフタイム測定装置３」とする。）
が、上記第１実施例と異なる点は以下の通りである。す
なわち、ライフタイム測定装置３の励起手段Ａを構成す
る照射手段がＫｒＦエキシマーレーザー１５（エキシマ
ーレーザー）で構成されているとともに、パルス発生手
段がレーザー発振器２５で構成されている点である。
【００２１】ＫｒＦエキシマーレーザー１５から放射さ
れる電磁波λ6は、波長２４８ｎｍにピークを有する紫
外線域のパルス状レーザー線で、そのパルス幅Ｗは数ｎ
秒程度である。従って、分光器や光学的フィルターなど
を介して可視光域以上の波長の電磁波を分離する必要が
ない。ＫｒＦエキシマーレーザー１５に印加する交流印
加電圧の周波数をレーザー発振器２５によって適宜設定
して、電磁波λ6のパルスの繰り返し周期Ｔ（時間）
を、特に限定しないが、例えば数ｍ秒〜数百ｍ秒程度に
設定する。
れる電磁波λ6は、波長２４８ｎｍにピークを有する紫
外線域のパルス状レーザー線で、そのパルス幅Ｗは数ｎ
秒程度である。従って、分光器や光学的フィルターなど
を介して可視光域以上の波長の電磁波を分離する必要が
ない。ＫｒＦエキシマーレーザー１５に印加する交流印
加電圧の周波数をレーザー発振器２５によって適宜設定
して、電磁波λ6のパルスの繰り返し周期Ｔ（時間）
を、特に限定しないが、例えば数ｍ秒〜数百ｍ秒程度に
設定する。
【００２２】第２実施例のライフタイム測定装置３によ
れば、上述した第１実施例のライフタイム測定装置１に
より得られる効果に加えて、分光器やチョッパー等が不
要となり、装置が簡素化される。
れば、上述した第１実施例のライフタイム測定装置１に
より得られる効果に加えて、分光器やチョッパー等が不
要となり、装置が簡素化される。
【００２３】なお、上記第２実施例においては、ＫｒＦ
エキシマーレーザー１５を使用しているが、これに限定
されるものではなく、例えば波長３０８ｎｍにピークを
有するＸｅＣｌエキシマーレーザーや波長１９３ｎｍに
ピークを有するＡｒＦエキシマーレーザーなどでもよい
し、また、エキシマーレーザーに限らず、例えば青色発
光の半導体レーザーなど、紫外線域のレーザー線を放射
するレーザー源であれば、如何なるものでもよい。
エキシマーレーザー１５を使用しているが、これに限定
されるものではなく、例えば波長３０８ｎｍにピークを
有するＸｅＣｌエキシマーレーザーや波長１９３ｎｍに
ピークを有するＡｒＦエキシマーレーザーなどでもよい
し、また、エキシマーレーザーに限らず、例えば青色発
光の半導体レーザーなど、紫外線域のレーザー線を放射
するレーザー源であれば、如何なるものでもよい。
【００２４】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、濃
度測定手段Ｂは上記マイクロ波を用いた手段に限らず、
例えば４探針法や渦電流法による半導体ウェハ２の導電
率の変化や、光起電力の変化等を測定する手段であって
もよい。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、濃
度測定手段Ｂは上記マイクロ波を用いた手段に限らず、
例えば４探針法や渦電流法による半導体ウェハ２の導電
率の変化や、光起電力の変化等を測定する手段であって
もよい。
【００２５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるシリコ
ンウェハ、特にＳＯＩ構造の半導体ウェハに適用した場
合について説明したが、この発明はそれに限定されるも
のではなく、ゲルマニウムウェハや化合物半導体ウェハ
等にも利用することができる。
なされた発明をその背景となった利用分野であるシリコ
ンウェハ、特にＳＯＩ構造の半導体ウェハに適用した場
合について説明したが、この発明はそれに限定されるも
のではなく、ゲルマニウムウェハや化合物半導体ウェハ
等にも利用することができる。
【００２６】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。すなわち、半導体ウェハ内の少数キャ
リアの再結合ライフタイムを測定する場合に、少数キャ
リアの励起領域を半導体ウェハの表面から数十ｎｍ〜数
百ｎｍ程度の深さの最表面部に限定することができ、半
導体ウェハの最表面部における少数キャリアの再結合ラ
イフタイムを正確に測定することができる。特に、ＳＯ
Ｉ構造をした半導体ウェハの表層部分の単結晶シリコン
層における少数キャリアの再結合ライフタイムの測定に
有効である。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。すなわち、半導体ウェハ内の少数キャ
リアの再結合ライフタイムを測定する場合に、少数キャ
リアの励起領域を半導体ウェハの表面から数十ｎｍ〜数
百ｎｍ程度の深さの最表面部に限定することができ、半
導体ウェハの最表面部における少数キャリアの再結合ラ
イフタイムを正確に測定することができる。特に、ＳＯ
Ｉ構造をした半導体ウェハの表層部分の単結晶シリコン
層における少数キャリアの再結合ライフタイムの測定に
有効である。
【図１】第１実施例におけるライフタイム測定装置の概
略図である。
略図である。
【図２】第１実施例におけるライフタイム測定装置の変
形例の概略図である。
形例の概略図である。
【図３】第２実施例におけるライフタイム測定装置の概
略図である。
略図である。
Ａ 励起手段 Ｂ 濃度測定手段 １，３ ライフタイム測定装置 ２ 半導体ウェハ ２Ａ 絶縁膜 ２Ｂ 単結晶シリコン層 ２Ｃ シリコン支持基板部 １０ 重水素ランプ（ランプ） １１ 分光器（波長選択手段） １２ 安定化電源 １５ ＫｒＦエキシマーレーザー（エキシマーレーザ
ー） ２０ チョッパー ２１ 回転円板（非透過性板材） ２２ スリット（透過窓部） ２５ レーザー発振器 ３０，４０ マイクロ波発振器 ５０ 増幅器 ６０ データ処理器 ７０ 処理データ表示器 ８０ オシロスコープ
ー） ２０ チョッパー ２１ 回転円板（非透過性板材） ２２ スリット（透過窓部） ２５ レーザー発振器 ３０，４０ マイクロ波発振器 ５０ 増幅器 ６０ データ処理器 ７０ 処理データ表示器 ８０ オシロスコープ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体ウェハ内に少数キャリアを励起さ
せる励起手段と、該励起手段により励起された少数キャ
リアの濃度を測定する濃度測定手段とを備えた半導体ウ
ェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置にお
いて、前記励起手段が、半導体ウェハに４００ｎｍ以下
の波長の電磁波を照射する照射手段と、前記電磁波を少
数キャリアのライフタイムよりも短いパルス幅で且つラ
イフタイムよりも長い繰り返し周期のパルスにするパル
ス発生手段とから構成されていることを特徴とする半導
体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装
置。 - 【請求項２】 前記照射手段が、４００ｎｍ以下の波長
を含む電磁波を放射するランプおよび該ランプから放射
された電磁波のうち少なくとも４００ｎｍ以上の波長の
電磁波の前記半導体ウェハへの照射を妨げる波長選択手
段で構成されているとともに、前記パルス発生手段が、
電磁波の透過を妨げる非透過性板材の一部に電磁波を透
過させる透過窓部が設けられ且つ所定の角速度で回転さ
せられることにより半導体ウェハに到達する電磁波を断
続させるチョッパーで構成されていることを特徴とする
請求項１記載の半導体ウェハにおける少数キャリアのラ
イフタイム測定装置。 - 【請求項３】 前記照射手段が４００ｎｍ以下の波長の
電磁波を放射するエキシマーレーザーで構成されている
とともに、前記パルス発生手段が前記エキシマーレーザ
ーに印加する交流印加電圧の周波数を変化させるレーザ
ー発振器で構成されていることを特徴とする請求項１記
載の半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23785092A JPH0685023A (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23785092A JPH0685023A (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685023A true JPH0685023A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=17021341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23785092A Pending JPH0685023A (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 半導体ウェハにおける少数キャリアのライフタイム測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685023A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006024774A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Institute Of Physical & Chemical Research | 半導体デバイスの故障診断方法と装置 |
| WO2011088021A1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-21 | Mks Instruments, Inc. | Apparatus for measuring minority carrier lifetime and method for using the same |
| CN111487260A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-08-04 | 株式会社迪思科 | 检查装置 |
| CN112904173A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-04 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 一种测试硅片少子寿命的方法和设备 |
| CN113552462A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-26 | 麦斯克电子材料股份有限公司 | 关于n型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系的方法 |
-
1992
- 1992-09-07 JP JP23785092A patent/JPH0685023A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006024774A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Institute Of Physical & Chemical Research | 半導体デバイスの故障診断方法と装置 |
| WO2011088021A1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-21 | Mks Instruments, Inc. | Apparatus for measuring minority carrier lifetime and method for using the same |
| GB2489141A (en) * | 2010-01-14 | 2012-09-19 | Mks Instr Inc | Apparatus for measuring minority carrier lifetime and method for using the same |
| CN111487260A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-08-04 | 株式会社迪思科 | 检查装置 |
| JP2020118597A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | 株式会社ディスコ | 検査装置 |
| CN112904173A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-04 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 一种测试硅片少子寿命的方法和设备 |
| CN113552462A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-26 | 麦斯克电子材料股份有限公司 | 关于n型硅片测试寿命、样品厚度与体寿命之间对应关系的方法 |
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