光致载流子寿命测量装置及光致载流子寿命测量方法制造方法及图纸

包含：光源(20)、(22)，其对半导体衬底(S)照射用于产生光致载流子的、波长不同的光；微波产生部(10)，其产生对半导体衬底(S)照射的微波；检测部(30)，其检测穿透半导体衬底的微波的强度；以及运算部(50)，根据在照射所述至少两种光后检测出的微波强度，计算光的波长各自对应的有效载流子寿命，根据计算出的波长各自对应的有效载流子寿命计算半导体衬底(S)的体内载流子寿命和表面复合速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
对于测量半导体衬底上产生的光致载流子（少数载流子）的有效载流子寿命 的方法，已知有一种 μ -PO)法（例如参照 J. M. Borrego, R. J. Gutmann, N. Jensen, and O.Paz:Solid-Sate Electron. 30(1987) 195.(非专利文献1))。在该方法中，在向半导体衬 底照射微波的状态下，照射极短时间的光脉冲。通过光脉冲产生的载流子反射微波，通过测 量反射强度的时间变化来测量光致载流子的有效载流子寿命。 再有，对于测量半导体衬底的光致载流子的有效载流子寿命的方法，已 知一种 QSSPC 方法（例如参照6.3.1(〇118丨1^，2.6.1^1^，311(1?.1(.4加 6四:]\4卩卩1· Phys. 72 (1992) 141.(非专利文献2))。在该方法中，面对半导体衬底配置电感线圈，施加 RF 频率的电磁波。之后，向半导体衬底照射极短时间的光脉冲。通过光脉冲产生的载流子反 射RF频率的电磁波，测量反射波的时间变化作为线圈中流通的电流的变化，由此来测量光 致载流子的有效载流子寿命。 再有，对于测量半导体衬底的光致载流子的有效载流子寿命的方法，已知一 种微波光干涉吸收法（例如参照 T. SAMESHIMA，HAYASAKA，and ?\ HABA: Jpn. J. Appl. Phys. 48(2009)021204-1-6.(非专利文献3))。在该方法中，在波导管所形成的微波干涉仪 中插入半导体衬底，在照射微波的状态下照射连续光。通过连续光引起的载流子吸收微波， 测量此时微波的透光率减少情况，由此测量光致载流子的有效载流子寿命。 进而，在非专利文献3中记载的方法中，已知一种向半导体衬底照射周期 性间歇脉冲光的方法（例如参照 Toshiyuki Sameshima. Tomokazu Nagao, Shinya Yoshidomi, Kazuya Kogure, and Masahiko Hasumi: Minority Carrier Lifetime Measurements by Photo-Induced Carrier Microwave Absorption Method, Jpn. J. Appl. Phys. 50 (2011) 03CA02.(非专利文献4)，国际公开第11/099191号小册子（专利文献1))。 在该方法中，通过改变脉冲光的照射时间和周期，无论照射光强度如何都可求出有效载流 子寿命。
技术实现思路
专利技术要解决的问题 通过上述各种技术，可测量出半导体衬底的光致载流子的有效载流子寿命。光致 载流子的有效载流子寿命通常由半导体衬底固有的寿命（体内载流子寿命））和半导体表 面存在的缺陷所引发的表面复合速度来决定。在有效利用太阳能电池、CCD等光致载流子 的器件制造中，增加体内载流子寿命并使表面复合速度减小，而使有效载流子寿命增加是 非常重要的。之后，在效载流子寿命的测量装置（分析仪）中，优选体内载流子寿命及表面 复合速度可通过实验得到。 但是，在现有技术中，虽然可精确求出有效载流子寿命，但没有确定体内载流子寿 命及表面复合速度的装置。即在现有技术中，通常方法是假设体内载流子寿命及表面复合 速度中的一项而求另一项。是硅等间接能带型结晶半导体的情况下，由于预想体内载流子 寿命较长，所以通常假定体内载流子寿命足够长，由测量得到的有效载流子寿命来求出表 面复合测量。但是，假定的体内载流子寿命存在不确定性，在进行精密分析上存在问题。 鉴于以上问题，本专利技术的目的是提供一种可精度良好地测量半导体衬底的体内载 流子寿命及表面复合速度的。 解决技术问题的手段 (1)本专利技术是一种测量半导体衬底上产生的光致载流子的有效载流子寿命的光致 载流子寿命测量装置，其特征在于包含： 光照射部，其对所述半导体衬底照射用于产生光致载流子的波长不同的至少两种 光； 微波产生部，其产生对所述半导体衬底照射的微波； 检测部，其检测穿透所述半导体衬底的微波的强度； 运算部，其根据所述检测部中检测出的微波强度计算有效载流子寿命； 所述运算部 根据在照射所述至少两种光后检测出的微波强度，计算所述至少两种光的波长各 自对应的有效载流子寿命，根据计算出的所述波长各自对应的有效载流子寿命计算出所述 半导体衬底的体内载流子寿命和表面复合速度。 再有，本专利技术是一种测量半导体衬底上产生的光致载流子的有效载流子寿命的光 致载流子寿命测量方法，其特征在于： 对所述半导体衬底照射用于产生光致载流子的波长不同的至少两种光，并对所述 半导体衬底照射微波； 检测穿透所述半导体衬底的微波的强度； 根据在照射所述至少两种光后检测出的微波强度，计算所述至少两种光的波长各 自对应的有效载流子寿命，根据计算出的所述波长各自对应的有效载流子寿命计算出所述 半导体衬底的体内载流子寿命和表面复合速度。 采用本专利技术，根据在照射波长不同的至少两种光后检测出的微波强度计算至少两 种光的波长对应的有效载流子寿命，根据计算出的所述波长对应的有效载流子寿命计算出 所述半导体衬底的体内载流子寿命和表面复合速度，由此可精度良好地测量体内载流子寿 命及表面复合速度。 (2)再有本专利技术涉及的，也 可为 对以体内载流子寿命及表面复合速度为参数求出的、所述波长各自对应的有效载 流子寿命的计算值，以及根据检测出的微波强度而计算出的、所述波长各自对应的有效载 流子寿命的测量值改变所述参数的值并加以比较，求出所述波长各自对应的有效载流子寿 命的计算值与所述波长各自对应的有效载流子寿命的测量值最匹配时所述体内载流子寿 命及表面复合速度的值。 这样，不假定半导体衬底的体内载流子寿命及表面复合速度这两项中的一项，就 可测量这两项。 (3)再有本专利技术涉及的，也 可为 对以体内载流子寿命的深度分布及表面复合速度为参数求出的、所述波长各自对 应的有效载流子寿命的计算值，以及根据检测出的微波强度而计算出的、所述波长各自对 应的有效载流子寿命的测量值，改变所述参数的值并加以比较，求出所述波长各自对应的 有效载流子寿命的计算值与所述波长各自对应的有效载流子寿命的测量值最匹配时所述 体内载流子寿命的深度分布及表面复合速度的值。 这样，不假定半导体衬底的体内载流子寿命的深度分布及表面复合速度这两项中 的一项，就可测量这两项。 (4)再有本专利技术涉及的，对 半导体衬底表面上形成有钝化膜的基准试样照射周期性脉冲光后，根据检测出的微波强度 求出所述基准试样的有效载流子寿命，对所述基准试样照射连续光后根据检测出的微波强 度求出所述基准试样的载流子面密度，根据所述有效载流子寿命以及载流子面密度，求出 载流子产生率，根据向作为受测试样的半导体衬底照射连续光后检测出的微波强度求出的 所述受测试样的载流子面密度，以及所述载流子产生率，计算出所述有效载流子寿命的测 量值。 这样，可精度良好地求出有效载流子寿命的测量值。 (5)再有本专利技术涉及的， 所述至少两种不同的光也可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量半导体衬底上产生的光致载流子的有效载流子寿命的光致载流子寿命测量装置，其特征在于，包含：光照射部，其对所述半导体衬底照射用于产生光致载流子的、波长不同的至少两种光；微波产生部，其产生对所述半导体衬底照射的微波；检测部，其检测穿透所述半导体衬底的微波的强度；运算部，其根据所述检测部中检测出的微波强度计算有效载流子寿命，所述运算部根据在照射所述至少两种光后检测出的微波强度，计算所述至少两种光的波长各自对应的有效载流子寿命，根据计算出的所述波长各自对应的有效载流子寿命计算所述半导体衬底的体内载流子寿命和表面复合速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 JP 2011-276215;2012.11.19 JP 2012-253121. 一种测量半导体衬底上产生的光致载流子的有效载流子寿命的光致载流子寿命测 量装置，其特征在于，包含： 光照射部，其对所述半导体衬底照射用于产生光致载流子的、波长不同的至少两种 光； 微波产生部，其产生对所述半导体衬底照射的微波； 检测部，其检测穿透所述半导体衬底的微波的强度； 运算部，其根据所述检测部中检测出的微波强度计算有效载流子寿命， 所述运算部 根据在照射所述至少两种光后检测出的微波强度，计算所述至少两种光的波长各自对 应的有效载流子寿命，根据计算出的所述波长各自对应的有效载流子寿命计算所述半导体 衬底的体内载流子寿命和表面复合速度。2. 根据权利要求1所述的光致载流子寿命测量装置，其特征在于： 所述运算部， 对以体内载流子寿命及表面复合速度为参数求出的、所述波长各自对应的有效载流子 寿命的计算值，以及根据检测出的微波强度而计算出的、所述波长各自对应的有效载流子 寿命的测量值，改变所述参数的值，并加以比较，求出所述波长各自对应的有效载流子寿命 的计算值与所述波长各自对应的有效载流子寿命的测量值最匹配时所述体内载流子寿命 及表面复合速度的值。3. 根据权利要求1所述的光致载流子寿命测量装置，其特征在于： 所述运算部， 对以体内载流子寿命的深度分布及表面复合速度为参数求出的、所述波长各自对应的 有效载流子寿命的计算值，以及根据检测出的微波强度而计算出的、所述波长各自对应的 有效载流子寿命的测量值，改变所述参数的值，并加以比较，求出所述波长各自对应的有效 载流子寿命的计算值与所述波长各自对应的有效载流子寿命的测量值最匹配时所述体内 载流子寿命的深度分布及表面复合速度的值。4. 根据权利要求2或3所述的光致载流子寿命测量装置，其特征在于： 所述运算部 对半导体衬底表面上形成有钝化膜的基准试样照射周期性脉冲光后，根据检测出的 微波强度求出所述基准试样的有效载流子寿命，对所述基准试样照射连续光后根据检测出 的微波强度求出所述基准试样的载流子面密度，根据所述有效载流子寿命以及载流子面密 度，求出载流子产生率，根据对作为受测试样的半导体衬底照射连续光后检测出的微波强 度求出的所述受测试样的载流子面密度，以及所述载流子产生率，计算所述有效载流子寿 命的测量值。5. 根据权利要1?4中任意一项所述的光致载流子寿命测量装置，其特征在于： 所述至少两种不同的光是对...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲛岛俊之，
申请(专利权)人：国立大学法人东京农工大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP