半导体基片品质评价的方法和装置制造方法及图纸

在激光器件和半导体基片之间的第一个斩光器以一特定频率遮挡激发光，在第一斩光器和半导体基片之间的第二个斩光器以比第一斩光器高的变化频率遮挡激发光。当用激发光断续性地照射半导体基片时，通过控制第二个斩光器逐渐增加激发光的斩光频率时，控制器从光致发光平均强度的变化得到光致发光的衰减时间常数Ｔ，通过“τ＝Ｔ／Ｃ”计算出半导体基片的寿命τ，其中Ｃ是一个常数。通过定量地得到长寿命半导体基片的寿命准确地评价半导体基片中的杂质和缺陷等。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种方法和装置，用于以像外延晶片或这类硅基片为代表的半导体基片的品质评价，也就是说，用于定量地评价半导体基片中存在的杂质、缺陷等。到目前为止，像此类评价方法，已经公开了一种用于光发射器件的外延晶片评价方法，该方法是用一种激发光照射用于化合物半导体光发射器件的外延晶片，检测在该晶片中由载流子激发产生的光致发光，当光致发光强度变化的速度成为一个固定值时(日本特许公开No.2000-101,145)从光致发光强度的变化速度导出非辐射寿命。在以这种方式组成的用于光发射器件的外延晶片评价的一种方法中，由于非辐射寿命是不依赖于受激发载流子密度的物理参数值，发光系数与具有高激发载流子密度的高亮度LED保持好的相关性。结果，由于可能准确方便地测量活性层中非辐射寿命，而不依赖于受激载流子密度，就可能确实选择一个有高发光系数的外延晶片并提高制作外延晶片的成品率。还公布了一种评价半导体器件的方法，该方法是，在正方向上，在p型覆盖层和n型覆盖层之间加一个偏转电压，在用脉冲光照射半导体层得到光致发光的基础上，测量光致发光的衰减时间常数，该半导体层比p型覆盖层和n型覆盖层带隙小，且放置在p型覆盖层和n型覆盖层之间(日本特开平No.Hei 10-135,291(1986/135,291)。这种评价方法通过从所说的光致发光强度中减去不用激发光照射加偏转电压时获得的发光强度计算出光致发光的衰减时间常数。以这种方式组成的半导体评价方法适用于带pn结的半导体器件，特别是像LED，化合物半导体激光器等光发射器件，通过从用激发光照射时光致发光强度中减去不受激发光照射，在正方向上对pn结加一个偏转电压，因半导体层能带倾斜影响而减小了的光致发光强度，得到光发射器件的光致发光强度的衰减时间常数。结果，由于即使是在激发光强度变化时，能带的倾斜和衰减时间常数也变化很小，而且衰减时间常数可以测得更准确，就可能从准确性上改进光发射器件的检测，并易于检测缺陷的成因。另一方面，公开了半导体表面寿命评价的一种方法，在半导体基片的主表面上形成半导体薄膜层，在半导体薄膜层附近由于能量比被检测半导体带隙大的激发光而产生电子-空穴对，电子-空穴对复合产生有特定波长的光的强度，该方法从这个光的强度评价半导体层或它附近区域的寿命。(日本特开平No.Hei 8-139,146(1996/139,146))。在这种寿命评价方法中，由电子-空穴对复合发射的有特定波长的光为带边缘复合，而且产生电子-空穴对的深度的区域可以通过选择所说的激发光的波长有选择地改变。而且它的半导体基片使用一个电阻(电阻系数)0.1Ωcm或更小的晶体，使得载流子的扩散长度相对短，而且，带边缘复合的强度更强。在以这种方式构成的半导体表面寿命评价方法中，由于产生电子-空穴对的深度的区域可以通过选择激发光的波长来有选择地改变，就可能有选择地只评价半导体薄层的寿命或是评价半导体薄层和半导体基片两者的寿命。可是，所说的在日本特许公开No.2000-101,145中公开的用于光发射器件外延晶片的现有评价方法有一个不足之处，尽管光发射器件被认为，由于在用于光发射器件的纳秒级的外延晶片(化合物半导体)中寿命足够短，在激发光照射的区域发光，在像间接带隙硅基片或此类微秒级长寿命半导体基片中，不考虑激发光照射半导体晶片而在其中激发的载流子的扩散就不能准确地测量寿命。所说的在日本特开平No.Hei 10-135,291(1998/135,291)中现有的半导体器件评价方法有一个难题，由于测量对象是具有短衰减时间常数双异质结构的化合物半导体，尽管衰减时间常数，能通过在正方向上对pn结加一个偏转电压、并由此减少半导体能带倾斜的影响，来相对准确地获得，在像间接带隙硅片或此类长寿命的半导体基片中，不考虑半导体基片中激发的载流子的扩散，就不能准确地测量衰减时间常数。另外，在所说的日本特开平No.Hei 8-139,146(1996/139,146)中公布的半导体表面寿命评价方法中，有一个不足之处，即使是改变激发光的波长，产生电子-穴空对的深度区域也不能控制。那就是说，在用激发光照射的半导体薄层中产生的电子-空穴对有有限的寿命，它们有时扩散和复合，并由此在激发光所照射的区域之外发光。结果，即使是改变激发光的波长，只有被激发光照射的区域未必发光，产生电子-空穴对的深度区域不能控制。本专利技术的一个目的是提供一种半导体基片品质评价的方法和装置，该方法和装置不损伤、不接触半导体基片，通过定量得到长寿命半导体基片寿命，准确地评价半导体基片中的杂质和缺陷等。本专利技术的另一个目的是提供一种半导体基片品质评价的方法，不损伤、不接触半导体基片，得到与薄膜层或块状基片寿命正相关的光致发光强度，并能准确地评价薄膜层或块状基片中的杂质和缺陷等。专利技术者认为，像抛光硅基片这种几十到几百微秒级长寿命半导体基片，通过光致发光方法用于半导体基片寿命测量时，即使是一种平常所用的几十到几百赫兹斩光频率，从半导体基片发射的光致发光的衰减也跟不上激发光的斩光，而且，当激发光的斩光频率从低频到高频逐渐增加时，所说的光致发光从大波动范围的断续性发光变化为小波动范围的发光。专利技术者预计，对光致发光斩光频率的依赖，随每个半导体基片的光致发光衰减时间常数而变化。换句话说，专利技术者已经发现，当光致发光从断续性发光变化为连续发光时，以激发光的斩光频率变化为基础，可能获得光致发光的衰减时间常数。由此，专利技术者考虑了光致发光的瞬态响应并得到本专利技术的从光致发光的时间常数导出寿命。本专利技术的第一个方面是，半导体基片品质评价的一种方法，用一种激发光断续性地照射半导体基片的表面，当用激发光断续性地照射半导体基片时，半导体基片发射的光致发光强度转变为一种电信号，通过逐渐增加激发光的斩光频率，从转变为电信号的光致发光平均强度的变化得到光致发光的衰减时间常数T，并且从表达式“τ＝T/C”计算出表征半导体基片品质评价的寿命τ，其中C是一个常数。根据本专利技术的第一个方面，这种半导体基片品质评价方法能不损伤不接触半导体基片定量地得到半导体基片的寿命τ，并且得到的寿命是准确定量地表征半导体基片中杂质、缺陷等的一个值。而且这种品质评价方法适合于得到长寿命半导体基片的寿命τ。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术是用于半导体基片品质评价的一种装置，包括一个激光器件，用于用激发光照射半导体基片的表面。放置在激光器件和半导体基片之间的第一个斩光器，用来以特定频率遮挡照射半导体基片的激发光，放置在第一斩光器和半导体基片之间的第二斩光器，能以比第一斩光器高的变化频率遮挡激发光。一个单色仪，当用激发光断续性地照射半导体基片时，半导体基片发射的光致发光进入这个单色仪，一个光检测器，用于把进入单色仪的光致发光强度转变为电信号，一个锁定(同步)放大器，用于吸收和放大光检测器转变的电信号和由第一斩光器产生的脉冲信号，以及一个控制器，用于读取同步放大器放大的电信号和脉冲信号，并通过控制第二斩光器改变激发光的斩光频率，其中通过控制第二斩光器逐渐增加激发光的斩光频率时，从转变为电信号的光致发光平均强度的变化，该装置可以得到光致发光的衰减时间常数T，并从表达式(1)计算出表征半导体基片品质的寿命τ。τ＝T/C(1)其中C为常数。和本专利技术的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体基片品质评价方法，包括如下步骤： 用一种激发光断续性地照射该半导体基片的表面， 当用所说的激发光断续性地照射所述半导体基片时，所述半导体基片的光致发光强度转变为一种电信号， 通过逐渐增加该激发光的斩光频率，从转变为所述的电信号的光致发光平均强度的变化得到光致发光的衰减时间常数，以及 从表达式（１）计算出表征所述的半导体基片品质评价的寿命： τ＝Ｔ／Ｃ…………（１） 其中τ是寿命，Ｔ是光致发光的衰减时间常数，Ｃ是一个常数。

【技术特征摘要】
JP 2000-9-8 272622/2000;JP 2000-9-8 272623/20001.一种半导体基片品质评价方法，包括如下步骤用一种激发光断续性地照射该半导体基片的表面，当用所说的激发光断续性地照射所述半导体基片时，所述半导体基片的光致发光强度转变为一种电信号，通过逐渐增加该激发光的斩光频率，从转变为所述的电信号的光致发光平均强度的变化得到光致发光的衰减时间常数，以及从表达式(1)计算出表征所述的半导体基片品质评价的寿命τ＝T/C…………(1)其中τ是寿命，T是光致发光的衰减时间常数，C是一个常数。2.根据权利要求1的半导体基片品质评价方法，其中；表达式(1)中的C是在0.45-0.55范围内的一个特定值。3.一种半导体基片品质评价装置，包括用激发光照射半导体基片表面的一种激光器件，放置在所述激光器件和所述半导体基片之间的第一个斩光器，以特定频率遮挡照射到半导体基片上的激发光并以所述特定频率发出一个脉冲信号，放置在所述第一斩光器和所述半导体基片之间的第二斩光器，能够以比所述第一斩光器高的变化频率遮挡所述激发光，一个单色仪，当用该激发光断续性地照射所述半导体基片时，半导体基片发射的光致发光进入该单色仪，一个光检测器，用于把进入所述单色仪的光致发光强度转变为一种电信号，一个同步放大器，用于把由所述光检测器转变的电信号和由所述第一斩光器产生的脉冲信号吸收并放大，以及一个控制器，用于读取被所述同步放大器放大了的电信号和脉冲信号，而且通过控制所述第二斩光器改变所述的激发光的斩光频率，其中；当所述控制器通过控制所述第二斩光器逐渐增大激发光的斩光频率时，所述的装置从转变为所述电信号的所述光致发光平均强度的变化而得到该光致发光的衰减时间常数，并从表达式(1)计算出表征该半导体基...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川健，伊藤辉三，白木弘幸，
申请(专利权)人：三菱住友硅晶株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]