專利名稱：用于評(píng)價(jià)半導(dǎo)體基片品質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法和裝置，用于以像外延晶片或這類硅基片為代表的半導(dǎo)體基片的品質(zhì)評(píng)價(jià)，也就是說(shuō)，用于定量地評(píng)價(jià)半導(dǎo)體基片中存在的雜質(zhì)、缺陷等。
背景技術(shù)：
到目前為止，像此類評(píng)價(jià)方法，已經(jīng)公開(kāi)了一種用于光發(fā)射器件的外延晶片評(píng)價(jià)方法，該方法是用一種激發(fā)光照射用于化合物半導(dǎo)體光發(fā)射器件的外延晶片，檢測(cè)在該晶片中由載流子激發(fā)產(chǎn)生的光致發(fā)光，當(dāng)光致發(fā)光強(qiáng)度變化的速度成為一個(gè)固定值時(shí)(日本特許公開(kāi)No.2000-101,145)從光致發(fā)光強(qiáng)度的變化速度導(dǎo)出非輻射壽命。
在以這種方式組成的用于光發(fā)射器件的外延晶片評(píng)價(jià)的一種方法中，由于非輻射壽命是不依賴于受激發(fā)載流子密度的物理參數(shù)值，發(fā)光系數(shù)與具有高激發(fā)載流子密度的高亮度LED(發(fā)光二極管)保持好的相關(guān)性。結(jié)果，由于可能準(zhǔn)確方便地測(cè)量活性層中非輻射壽命，而不依賴于受激載流子密度，就可能確實(shí)選擇一個(gè)有高發(fā)光系數(shù)的外延晶片并提高制作外延晶片的成品率。
還公布了一種評(píng)價(jià)半導(dǎo)體器件的方法，該方法是，在正方向上，在p型覆蓋層和n型覆蓋層之間加一個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓，在用脈沖光照射半導(dǎo)體層得到光致發(fā)光的基礎(chǔ)上，測(cè)量光致發(fā)光的衰減時(shí)間常數(shù)，該半導(dǎo)體層比p型覆蓋層和n型覆蓋層帶隙小，且放置在p型覆蓋層和n型覆蓋層之間(日本特開(kāi)平No.Hei 10-135,291(1986/135,291)。這種評(píng)價(jià)方法通過(guò)從所說(shuō)的光致發(fā)光強(qiáng)度中減去不用激發(fā)光照射加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)獲得的發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算出光致發(fā)光的衰減時(shí)間常數(shù)。
以這種方式組成的半導(dǎo)體評(píng)價(jià)方法適用于帶pn結(jié)的半導(dǎo)體器件，特別是像LED，化合物半導(dǎo)體激光器等光發(fā)射器件，通過(guò)從用激發(fā)光照射時(shí)光致發(fā)光強(qiáng)度中減去不受激發(fā)光照射，在正方向上對(duì)pn結(jié)加一個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓，因半導(dǎo)體層能帶傾斜影響而減小了的光致發(fā)光強(qiáng)度，得到光發(fā)射器件的光致發(fā)光強(qiáng)度的衰減時(shí)間常數(shù)。結(jié)果，由于即使是在激發(fā)光強(qiáng)度變化時(shí)，能帶的傾斜和衰減時(shí)間常數(shù)也變化很小，而且衰減時(shí)間常數(shù)可以測(cè)得更準(zhǔn)確，就可能從準(zhǔn)確性上改進(jìn)光發(fā)射器件的檢測(cè)，并易于檢測(cè)缺陷的成因。
另一方面，公開(kāi)了半導(dǎo)體表面壽命評(píng)價(jià)的一種方法，在半導(dǎo)體基片的主表面上形成半導(dǎo)體薄膜層，在半導(dǎo)體薄膜層附近由于能量比被檢測(cè)半導(dǎo)體帶隙大的激發(fā)光而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，電子-空穴對(duì)復(fù)合產(chǎn)生有特定波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度，該方法從這個(gè)光的強(qiáng)度評(píng)價(jià)半導(dǎo)體層或它附近區(qū)域的壽命。(日本特開(kāi)平No.Hei 8-139,146(1996/139,146))。在這種壽命評(píng)價(jià)方法中，由電子-空穴對(duì)復(fù)合發(fā)射的有特定波長(zhǎng)的光為帶邊緣復(fù)合，而且產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的深度的區(qū)域可以通過(guò)選擇所說(shuō)的激發(fā)光的波長(zhǎng)有選擇地改變。而且它的半導(dǎo)體基片使用一個(gè)電阻率(電阻系數(shù))0.1Ωcm或更小的晶體，使得載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度相對(duì)短，而且，帶邊緣復(fù)合的強(qiáng)度更強(qiáng)。
在以這種方式構(gòu)成的半導(dǎo)體表面壽命評(píng)價(jià)方法中，由于產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的深度的區(qū)域可以通過(guò)選擇激發(fā)光的波長(zhǎng)來(lái)有選擇地改變，就可能有選擇地只評(píng)價(jià)半導(dǎo)體薄層的壽命或是評(píng)價(jià)半導(dǎo)體薄層和半導(dǎo)體基片兩者的壽命。
可是，所說(shuō)的在日本特許公開(kāi)No.2000-101,145中公開(kāi)的用于光發(fā)射器件外延晶片的現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法有一個(gè)不足之處，盡管光發(fā)射器件被認(rèn)為，由于在用于光發(fā)射器件的納秒級(jí)的外延晶片(化合物半導(dǎo)體)中壽命足夠短，在激發(fā)光照射的區(qū)域發(fā)光，在像間接帶隙硅基片或此類微秒級(jí)長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體基片中，不考慮激發(fā)光照射半導(dǎo)體晶片而在其中激發(fā)的載流子的擴(kuò)散就不能準(zhǔn)確地測(cè)量壽命。
所說(shuō)的在日本特開(kāi)平No.Hei 10-135,291(1998/135,291)中現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件評(píng)價(jià)方法有一個(gè)難題，由于測(cè)量對(duì)象是具有短衰減時(shí)間常數(shù)雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體，盡管衰減時(shí)間常數(shù)，能通過(guò)在正方向上對(duì)pn結(jié)加一個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓、并由此減少半導(dǎo)體能帶傾斜的影響，來(lái)相對(duì)準(zhǔn)確地獲得，在像間接帶隙硅片或此類長(zhǎng)壽命的半導(dǎo)體基片中，不考慮半導(dǎo)體基片中激發(fā)的載流子的擴(kuò)散，就不能準(zhǔn)確地測(cè)量衰減時(shí)間常數(shù)。
另外，在所說(shuō)的日本特開(kāi)平No.Hei 8-139,146(1996/139,146)中公布的半導(dǎo)體表面壽命評(píng)價(jià)方法中，有一個(gè)不足之處，即使是改變激發(fā)光的波長(zhǎng)，產(chǎn)生電子-穴空對(duì)的深度區(qū)域也不能控制。
那就是說(shuō)，在用激發(fā)光照射的半導(dǎo)體薄層中產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)有有限的壽命，它們有時(shí)擴(kuò)散和復(fù)合，并由此在激發(fā)光所照射的區(qū)域之外發(fā)光。結(jié)果，即使是改變激發(fā)光的波長(zhǎng)，只有被激發(fā)光照射的區(qū)域未必發(fā)光，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的深度區(qū)域不能控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)的方法和裝置，該方法和裝置不損傷、不接觸半導(dǎo)體基片，通過(guò)定量得到長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體基片壽命，準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)半導(dǎo)體基片中的雜質(zhì)和缺陷等。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)的方法，不損傷、不接觸半導(dǎo)體基片，得到與薄膜層或塊狀基片壽命正相關(guān)的光致發(fā)光強(qiáng)度，并能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)薄膜層或塊狀基片中的雜質(zhì)和缺陷等。
發(fā)明者認(rèn)為，像拋光硅基片這種幾十到幾百微秒級(jí)長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體基片，通過(guò)光致發(fā)光方法用于半導(dǎo)體基片壽命測(cè)量時(shí)，即使是一種平常所用的幾十到幾百赫茲斬光頻率，從半導(dǎo)體基片發(fā)射的光致發(fā)光的衰減也跟不上激發(fā)光的斬光，而且，當(dāng)激發(fā)光的斬光頻率從低頻到高頻逐漸增加時(shí)，所說(shuō)的光致發(fā)光從大波動(dòng)范圍的斷續(xù)性發(fā)光變化為小波動(dòng)范圍的發(fā)光。發(fā)明者預(yù)計(jì)，對(duì)光致發(fā)光斬光頻率的依賴，隨每個(gè)半導(dǎo)體基片的光致發(fā)光衰減時(shí)間常數(shù)而變化。換句話說(shuō)，發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光致發(fā)光從斷續(xù)性發(fā)光變化為連續(xù)發(fā)光時(shí)，以激發(fā)光的斬光頻率變化為基礎(chǔ)，可能獲得光致發(fā)光的衰減時(shí)間常數(shù)。由此，發(fā)明者考慮了光致發(fā)光的瞬態(tài)響應(yīng)并得到本發(fā)明的從光致發(fā)光的時(shí)間常數(shù)導(dǎo)出壽命。
本發(fā)明的第一個(gè)方面是，半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)的一種方法，用一種激發(fā)光斷續(xù)性地照射半導(dǎo)體基片的表面，當(dāng)用激發(fā)光斷續(xù)性地照射半導(dǎo)體基片時(shí)，半導(dǎo)體基片發(fā)射的光致發(fā)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N電信號(hào)，通過(guò)逐漸增加激發(fā)光的斬光頻率，從轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的光致發(fā)光平均強(qiáng)度的變化得到光致發(fā)光的衰減時(shí)間常數(shù)T，并且從表達(dá)式“τ＝T/C”計(jì)算出表征半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)的壽命τ，其中C是一個(gè)常數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，這種半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)方法能不損傷不接觸半導(dǎo)體基片定量地得到半導(dǎo)體基片的壽命τ，并且得到的壽命是準(zhǔn)確定量地表征半導(dǎo)體基片中雜質(zhì)、缺陷等的一個(gè)值。而且這種品質(zhì)評(píng)價(jià)方法適合于得到長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體基片的壽命τ。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明是用于半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)的一種裝置，包括一個(gè)激光器件，用于用激發(fā)光照射半導(dǎo)體基片的表面。
放置在激光器件和半導(dǎo)體基片之間的第一個(gè)斬光器，用來(lái)以特定頻率遮擋照射半導(dǎo)體基片的激發(fā)光，放置在第一斬光器和半導(dǎo)體基片之間的第二斬光器，能以比第一斬光器高的變化頻率遮擋激發(fā)光。
一個(gè)單色儀，當(dāng)用激發(fā)光斷續(xù)性地照射半導(dǎo)體基片時(shí)，半導(dǎo)體基片發(fā)射的光致發(fā)光進(jìn)入這個(gè)單色儀，一個(gè)光檢測(cè)器，用于把進(jìn)入單色儀的光致發(fā)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，一個(gè)鎖定(同步)放大器，用于吸收和放大光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變的電信號(hào)和由第一斬光器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，以及一個(gè)控制器，用于讀取鎖定放大器放大的電信號(hào)和脈沖信號(hào)，并通過(guò)控制第二斬光器改變激發(fā)光的斬光頻率，其中通過(guò)控制第二斬光器逐漸增加激發(fā)光的斬光頻率時(shí)，從轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的光致發(fā)光平均強(qiáng)度的變化，該裝置可以得到光致發(fā)光的衰減時(shí)間常數(shù)T，并從表達(dá)式(1)計(jì)算出表征半導(dǎo)體基片品質(zhì)的壽命τ。
τ＝T/C(1)其中C為常數(shù)。
和本發(fā)明的第一個(gè)方面一樣，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，用于半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)的這種方法可以不損傷、不接觸半導(dǎo)體基片，定量地得到半導(dǎo)體基片的壽命，而且得到的壽命τ是定量準(zhǔn)確地表征半導(dǎo)體基片中雜質(zhì)和缺陷的一個(gè)值。而且，該品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置適用于獲得長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體基片11的壽命τ。
當(dāng)激光或此類相干激發(fā)光入射到半導(dǎo)體基片表面時(shí)，激發(fā)光穿透到一定深度，這個(gè)深度由與激發(fā)光波長(zhǎng)相關(guān)的一個(gè)吸收系數(shù)決定。這個(gè)吸收系數(shù)是由半導(dǎo)體材料特定的一個(gè)值，在由波長(zhǎng)為488nm的氬激光器發(fā)射的激發(fā)光輸入到由單晶硅組成的一個(gè)外延晶片這種情況下，吸收系數(shù)的數(shù)量級(jí)是1000cm-1(kayser凱塞)，透射深度約為1μm。在用激發(fā)光照射半導(dǎo)體基片時(shí)，如果沒(méi)有其他復(fù)合中心，由該激發(fā)光激發(fā)的一個(gè)電子和一個(gè)空穴就會(huì)在導(dǎo)帶和價(jià)帶之間復(fù)合，形成一個(gè)帶邊緣復(fù)合，而且如果有一個(gè)不輻射的中心，激發(fā)的載流子就在不輻射的中心復(fù)合，形成弱的帶邊緣復(fù)合。
例如，當(dāng)波長(zhǎng)為488nm的氬激光入射到一個(gè)p/p+外延晶片的外延層(厚度為5μm)表面時(shí)，由于它的透射深度為1μm，該激發(fā)光在外延層中厚度為5μm之內(nèi)停下來(lái)?？墒?，由于載流子在外延層中有一個(gè)有限的壽命，載流子出現(xiàn)擴(kuò)散，而且載流子擴(kuò)散到塊狀基片一側(cè)。結(jié)果，當(dāng)晶片的壽命短時(shí)，載流子就很難透射到塊狀基片，而且當(dāng)晶片的壽命長(zhǎng)時(shí)，載流子就容易透射到塊狀基片。
另一方面，在用光致發(fā)光法只評(píng)價(jià)外延層的情況下，需要區(qū)分塊狀基片(bulk substrate)和外延層的不同。當(dāng)用激發(fā)光照射塊狀基片表面時(shí)，在塊狀基片厚度的方向上，幾乎從整個(gè)面發(fā)射光致發(fā)光，而當(dāng)用激發(fā)光照射p/p+外延晶片的外延層表面時(shí)，由于載流子擴(kuò)散，光致發(fā)光不僅包括外延層(p)發(fā)射的光而且還包括從塊狀基片(p+)發(fā)射的。由此，考慮到載流子的擴(kuò)散，發(fā)明者找到一種方法，用于把從塊狀基片發(fā)射的光和從外延層發(fā)射的光分開(kāi)，并獲得了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明是半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)，這種改進(jìn)是用激發(fā)光斷續(xù)性地照射由包括塊狀基片和沉積在塊狀基片上的薄膜層的半導(dǎo)體基片的表面，使當(dāng)用激發(fā)光斷續(xù)性地照射半導(dǎo)體基片時(shí)，半導(dǎo)體基片發(fā)射光致發(fā)光，并且測(cè)量光致發(fā)光的強(qiáng)度。
它的組成的特征在于通過(guò)解擴(kuò)散方程，得到當(dāng)用激發(fā)光照射薄膜層時(shí)在薄膜層中產(chǎn)生的載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布，導(dǎo)出表達(dá)式(2)，用于從載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布得到光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)[PL]，用入射強(qiáng)度不同的兩種激發(fā)光照射半導(dǎo)體基片表面，測(cè)量?jī)煞N光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)，以及用一個(gè)特定值乘兩種光致發(fā)光強(qiáng)度信號(hào)數(shù)據(jù)中強(qiáng)度較小的一個(gè)，然后從強(qiáng)度大的信號(hào)數(shù)據(jù)中減去強(qiáng)度小的信號(hào)數(shù)據(jù)，并由此通過(guò)消去表達(dá)式(2)中的第一項(xiàng)得到包括從薄膜層中發(fā)射的更多光的信號(hào)數(shù)據(jù)，或是通過(guò)消去表達(dá)式(2)中的第二項(xiàng)得到包括從塊狀基片中發(fā)射的更多光的信號(hào)數(shù)據(jù)。
CBr=pτ[1-(1-pbpτbτ)e-dDτ]I]]>+τ3/22D[1-(1-τbτ)e-2dDτ]I2--------(2)]]>其中，[PL]是光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)，C是常數(shù)，Br是復(fù)合輻射系數(shù)，p是薄膜層中載流子密度，pb是塊狀基片中載流子密度，τ是薄膜層中載流子的壽命，τb是塊狀基片中載流子的壽命，D是載流子擴(kuò)散系數(shù)，d是薄膜層的厚度，以及I是激發(fā)光的入射強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，這種用于半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)的方法，可以通過(guò)從表達(dá)式(2)中消去第一項(xiàng)而估算與薄膜層的光致發(fā)光強(qiáng)度正相關(guān)的薄膜層的壽命τ，而不損傷、不接觸半導(dǎo)體基片，而且薄膜層的光致發(fā)光強(qiáng)度成為準(zhǔn)確表征薄膜層中雜質(zhì)和缺陷的一個(gè)值。而且這種方法可以通過(guò)消去式(2)的第二項(xiàng)估算而與塊狀基片的光致發(fā)光強(qiáng)度正相關(guān)的塊狀基片的壽命，而且塊狀基片的光致發(fā)光強(qiáng)度成為準(zhǔn)確表征塊狀基片中雜質(zhì)和缺陷的一個(gè)值。另外，這種品質(zhì)評(píng)價(jià)方法適合于外延晶片外延層或塊狀基片的品質(zhì)評(píng)價(jià)。


圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的一種半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置的構(gòu)造圖。
圖2是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的一種半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置的構(gòu)造圖。
圖3是激發(fā)光的入射強(qiáng)度為40mW時(shí)，光致發(fā)光強(qiáng)度[PL](high)的信號(hào)數(shù)據(jù)圖。
圖4是激發(fā)光的入射強(qiáng)度為8mW時(shí)，光致發(fā)光強(qiáng)度[PL](low)的信號(hào)數(shù)據(jù)圖。
圖5是用[PL](high)減去k[PL](low)計(jì)算出的光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)差別圖。
圖6是通過(guò)獲得復(fù)合壽命τ彼此不同的晶片的衰減時(shí)間常數(shù)T，圖示出復(fù)合壽命τ和衰減時(shí)間常數(shù)T之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
下面參考

本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。
如圖1所示，半導(dǎo)體基片11品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置12包括一個(gè)用激發(fā)光13照射半導(dǎo)體基片11表面的激光器件14，放置在激光器件14和半導(dǎo)體基片11之間的第一個(gè)斬光器21，放置在第一個(gè)斬光器21和半導(dǎo)體基片11之間的第二個(gè)斬光器22，當(dāng)照射到半導(dǎo)體基片11上的激發(fā)光13被遮住時(shí)，由半導(dǎo)體基片11發(fā)射的光致發(fā)光16進(jìn)入一個(gè)單色儀17，用來(lái)把進(jìn)入單色儀的光致發(fā)光16的強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的光檢測(cè)器18，用于吸收和放大由光電檢測(cè)器轉(zhuǎn)變的電信號(hào)的一個(gè)鎖定放大器19，以及用于讀取由鎖定放大器放大的電信號(hào)的控制器23。對(duì)于半導(dǎo)體基片11，有長(zhǎng)壽命τ的一種拋光硅基片，帶有在鏡式硅基片表面生成的硅單晶外延薄膜的外延晶片，等等，激發(fā)器件14有像氬激光器或此類氣體激光器，像YAG(釔鋁石榴石)或此類固體激光器，以及像AlGaAs或此類半導(dǎo)體激光器。
第一個(gè)斬光器21包括一個(gè)能繞第一軸21a轉(zhuǎn)動(dòng)的第一個(gè)斬光圓盤(pán)21c和在以第一個(gè)軸為中心的一個(gè)圓的圓周上形成的許多小孔21b，安裝在第一個(gè)軸上的第一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪21d，與第一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合的第一驅(qū)動(dòng)齒輪21e，以及用于驅(qū)動(dòng)第一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪的第一個(gè)馬達(dá)21f。激發(fā)光13能通過(guò)由第一個(gè)馬達(dá)21f以一特定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第一圓盤(pán)21c，并用第一個(gè)圓盤(pán)21c關(guān)閉照射到半導(dǎo)體基片11上的激發(fā)光13來(lái)斬光，或是讓激發(fā)光通過(guò)小孔21b。而且第一斬光器21有一個(gè)振蕩器21g，用于產(chǎn)生與激發(fā)光13的斬光頻率相同頻率、斷續(xù)性地照射到半導(dǎo)體基片11上的脈沖信號(hào)。由斬光器21確定的激發(fā)光13的斬光頻率是在0.5～10Hz范圍內(nèi)的一個(gè)特定值，優(yōu)選為4～6Hz。
第二個(gè)斬光器22包括一個(gè)能繞第二個(gè)軸22a轉(zhuǎn)動(dòng)的斬光圓盤(pán)22c和在以第二個(gè)軸為中心的一個(gè)圓的圓周上形成的許多小孔22b，安裝在第二個(gè)軸上的第二個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪22d，與第二個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合的第二個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪22e，以及用于驅(qū)動(dòng)第二個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪的第二個(gè)馬達(dá)22f。而且，第二個(gè)圓盤(pán)22c的直徑比第一個(gè)圓盤(pán)21c做得大，第二個(gè)小孔22b比第一個(gè)小孔21b做得數(shù)量更多。激發(fā)光13通過(guò)由第二個(gè)馬達(dá)22f以變化的轉(zhuǎn)速以比第一斬光器21高的變動(dòng)頻率轉(zhuǎn)動(dòng)第二個(gè)圓盤(pán)22c，并由第二個(gè)圓盤(pán)22c關(guān)閉照射到半導(dǎo)體基片上的激發(fā)光束斬光，或是讓激發(fā)光通過(guò)小孔22b。由斬光器22確定的激發(fā)光13的斬光頻率在50～4000Hz范圍內(nèi)變化。它之所以比由第一斬光器確定的激發(fā)光的斬光頻率高，是因?yàn)?000Hz的頻率是機(jī)械斬光的上限。然而，用一個(gè)高頻斬光器測(cè)得一個(gè)較小的衰減時(shí)間常數(shù)，這在原理上是可能的。
通過(guò)第二個(gè)圓盤(pán)22c第二小孔22b的激發(fā)光13被收集鏡24反射并照射到半導(dǎo)體基片11表面。收集鏡24可以是凹面鏡、平面鏡或諸如此類。在用焦距為130mm的凹面鏡作收集鏡的情況下，半導(dǎo)體基片11的激發(fā)區(qū)域的光點(diǎn)大小(直徑)約為0.5mm，在用焦距為無(wú)窮大的平面鏡作收集鏡24的情況下，所說(shuō)的光點(diǎn)大小(直徑)約為1.5mm。
單色儀17有一個(gè)使由半導(dǎo)體基片11發(fā)射的光致發(fā)光16通過(guò)的入射狹縫，一個(gè)使得由入射狹縫通過(guò)的光致發(fā)光16分解為單色成分的光柵，還有一個(gè)使由光柵分解的光致發(fā)光通過(guò)的出射狹縫，盡管它們都沒(méi)有圖示出來(lái)。光柵優(yōu)選為600個(gè)狹縫/mm。由半導(dǎo)體基片11發(fā)射的光致發(fā)光16由相互平行的兩個(gè)石英透鏡26和27聚焦，然后再進(jìn)入單色儀17。
鎖定放大器19吸收和放大由光檢測(cè)器18轉(zhuǎn)換的電信號(hào)和由放在斬光器21中的振蕩器21g產(chǎn)生的脈沖信號(hào)?？刂破?3的控制輸入有被所說(shuō)的鎖定放大器19放大的電信號(hào)和脈沖信號(hào)輸入，控制器23的控制輸出連接到激光器件14，第一馬達(dá)21f和第二馬達(dá)22f，還連接到像顯示器、監(jiān)視器等顯示器件28上。
說(shuō)明一種方法，用這種方式組成的品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置12評(píng)價(jià)半導(dǎo)體基片11的品質(zhì)。
首先，控制器23接通激光器件14，然后以特定轉(zhuǎn)速控制第一馬達(dá)21f轉(zhuǎn)動(dòng)第一圓盤(pán)21c，再以特定轉(zhuǎn)速控制第二馬達(dá)22f轉(zhuǎn)動(dòng)第二圓盤(pán)22c，并且用激發(fā)光13斷續(xù)性地照射半導(dǎo)體基片11的表面。當(dāng)半導(dǎo)體基片11被激發(fā)光13斷續(xù)性地照射而且激發(fā)光13對(duì)半導(dǎo)體基片11的照射被遮閉時(shí)，由半導(dǎo)體基片11發(fā)射的光致發(fā)光16通過(guò)兩個(gè)石英透鏡26和27，被單色儀17分解。所分解的光致發(fā)光16的強(qiáng)度由光檢測(cè)器18轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N電信號(hào)，該電信號(hào)和由振蕩器21g產(chǎn)生的脈沖信號(hào)一起由鎖定放大器19放大并輸入到控制器23的控制輸入。
下一步，當(dāng)控制器23通過(guò)控制第二馬達(dá)22f逐漸增加第二圓盤(pán)22c的轉(zhuǎn)速而逐漸增加所說(shuō)的激發(fā)光13的斬光頻率，半導(dǎo)體基片11發(fā)射的光致發(fā)光16跟不上激發(fā)光13的斬光頻率，從大波動(dòng)范圍的斷續(xù)性發(fā)光變?yōu)樾〔▌?dòng)范圍的發(fā)光。從光致發(fā)光16的平均強(qiáng)度的變化，也就是由光檢測(cè)器18轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)、被鎖定放大器19放大并輸入到控制器23的控制輸入端的光致發(fā)光16的平均強(qiáng)度的變化，控制器23即獲得光致發(fā)光16的衰減時(shí)間常數(shù)T。接著，控制器23從該衰減時(shí)間常數(shù)T用表達(dá)式(1)計(jì)算出表征半導(dǎo)體基片11的壽命ττ＝T/C……(1)并在顯示器件28上顯示出它的值。以這種方式獲得的壽命τ是定量準(zhǔn)確地表征半導(dǎo)體基片11中雜質(zhì)和缺陷的一個(gè)值，這種半導(dǎo)體基片11的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法和裝置適用于像拋光硅基片或這類長(zhǎng)壽命τ的半導(dǎo)體基片11的壽命。
上面表達(dá)式(1)中的C是這樣獲得的通過(guò)激發(fā)光13的斬光而測(cè)量半導(dǎo)體基片11發(fā)射的光致發(fā)光16的頻率響應(yīng)，并導(dǎo)出該頻率響應(yīng)的一個(gè)分析解，然后，通過(guò)把頻率響應(yīng)的測(cè)量結(jié)果和分析解擬合計(jì)算出衰減時(shí)間常數(shù)T，用μ-PCD(微波光電導(dǎo)衰減)方法測(cè)量半導(dǎo)體基片11的壽命τ，并把該衰減時(shí)間常數(shù)T與壽命τ相比。上面的C在0.45～0.55范圍內(nèi)是一個(gè)特定值。在0.45～0.55范圍內(nèi)，C之所以限定為一個(gè)特定值是因?yàn)槔碚撋螩應(yīng)是0.5，但由于在測(cè)量光致發(fā)光16的頻率響應(yīng)或是用μ-PCD法測(cè)量壽命τ時(shí)出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)誤差使得C有偏差。
圖2示意了本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例。圖2中與圖1相同的符號(hào)示意的是與圖1中相同的組件。
在此實(shí)施例中，半導(dǎo)體基片51是在塊狀基片51a表面沉積了外延層51b的外延晶片。品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置52用于這個(gè)外延晶片51的品質(zhì)評(píng)價(jià)。該品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置包括一個(gè)用激發(fā)光53照射晶片51表面的激發(fā)器件14，一個(gè)放置在激光器件和晶片51之間的第一斬光器21，當(dāng)用激發(fā)光53斷續(xù)性地照射晶片51時(shí)，晶片51發(fā)射的光致發(fā)光56進(jìn)入一個(gè)單色儀17，用來(lái)把進(jìn)入該單色儀的光致發(fā)光56的強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的光檢測(cè)器18，一個(gè)用于吸收和放大由光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變的電信號(hào)的鎖定放大器19，以及一個(gè)讀取由鎖定放大器放大的電信號(hào)的控制器23。也就是說(shuō)，本實(shí)施例的品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置52與第一個(gè)實(shí)施例的品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置是用同一方法制成的，只是前者沒(méi)有后者所帶的第二個(gè)斬光器。
激光器件14可以是像氬激光器或此類氣體激光器，YAG或此類固體激光器和AlGaAs或此類半導(dǎo)體激光器，這些激光器能改變?nèi)肷鋸?qiáng)度(光子數(shù))。除外延晶片外，該實(shí)施例的評(píng)價(jià)方法也可用于帶一個(gè)DZ(denuded zone剝蝕區(qū))的拋光晶片(PW)。在所說(shuō)的帶一個(gè)DZ拋光晶片中，該DZ與外延層相對(duì)應(yīng)。而且由第一斬光器21確定的激發(fā)光53的斬光頻率是在80-100Hz范圍內(nèi)的一個(gè)特定值，優(yōu)選為90Hz。
說(shuō)明一種方法，用這種方式構(gòu)成的品質(zhì)評(píng)價(jià)裝置評(píng)價(jià)外延晶片51的品質(zhì)。
首先，這種方法通過(guò)解擴(kuò)散方程，獲得了光激發(fā)光53照射時(shí)，在薄膜51b中產(chǎn)生的載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布，為了從所說(shuō)的載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布得到信號(hào)數(shù)據(jù)[PL]，導(dǎo)出了表達(dá)式(2)。
CBr=pτ[1-(1-pbpτbτ)e-dDτ]I]]>+τ3/22D[1-(1-τbτ)e-2dDτ]I2-----(2)]]>其中，[PL]是光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)，C是常數(shù)，Br是復(fù)合輻射系數(shù)，p是外延層中載流子的密度，pb是塊狀基片中載流子的密度，τ是外延層中載流子的壽命，τb是塊狀基片中載流子的壽命，D是載流子的擴(kuò)散系數(shù)，d是外延層的厚度，I是激發(fā)光的入射強(qiáng)度。
上面表達(dá)式(2)的光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)[PL]包括正比于入射強(qiáng)度(光子數(shù))I的第一項(xiàng)和正比于入射強(qiáng)度(光子數(shù))I的平方的第二項(xiàng)。所說(shuō)的第一項(xiàng)和第二項(xiàng)中分別都包括從外延層和塊狀基片中發(fā)射的光，比較這幾項(xiàng)之間的大小，發(fā)現(xiàn)從外延層發(fā)射的光比從塊狀基片發(fā)射的光弱，而且在表達(dá)式的第二項(xiàng)中從外延層發(fā)出的光與從塊狀基片中發(fā)出的光有可比較的差別。因此，盡管實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)是外延層發(fā)射的光和塊狀基片中發(fā)射的光的和，上式(2)中的第一項(xiàng)可以這樣消除，用入射強(qiáng)度不同的兩種激發(fā)光照射外延晶片的表面，測(cè)量?jī)煞N光致發(fā)光強(qiáng)度信號(hào)數(shù)據(jù)，用一個(gè)特征值乘以在所說(shuō)的兩種光致發(fā)光強(qiáng)度信號(hào)數(shù)據(jù)中強(qiáng)度小的信號(hào)數(shù)據(jù)，然后，從強(qiáng)度大的信號(hào)數(shù)據(jù)中減去強(qiáng)度小的信號(hào)數(shù)據(jù)。
實(shí)際上，控制器23控制激光器件14，用有特定入射強(qiáng)度I(high)的激發(fā)光照射外延晶片。此時(shí)，控制器23控制第一馬達(dá)21f以特定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)第一圓盤(pán)21c，用激發(fā)光53斷續(xù)性地照射晶片51。當(dāng)用激發(fā)光斷續(xù)性地照射晶片51并且照射到晶片51上的激發(fā)光關(guān)閉時(shí)，由晶片51發(fā)射的光致發(fā)光56通過(guò)兩個(gè)石英透鏡26和27被單色儀17分解，由光檢測(cè)器18轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并且被鎖定放大器與振蕩器21g發(fā)出的脈沖信號(hào)一起放大。放大了的光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)[PL](high)經(jīng)過(guò)控制器23用一張圖顯示在顯示器件28上。
控制器23控制激光器件14用一種弱入射強(qiáng)度(low)的激發(fā)光照射外延晶片，使該入射強(qiáng)度I(high)＝kI(low)。假設(shè)此時(shí)第一圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速與上面描述的相同。在這種狀態(tài)下，用與上面描述相同的方式，光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)[PL](low)用一張圖顯示在顯示器件上。
另外，這種方法用k乘該[PL](low)并從[PL](high)中減去k[PL](low)而獲得Δ[PL]。也就是說(shuō)，這種方法從表達(dá)式(2)計(jì)算出“Δ[PL]＝[PL](high)-k[PL](low)”。這樣，表達(dá)式(2)的第一項(xiàng)被消去了，就可以獲得包括從外延層51b發(fā)射的更大量光的信號(hào)數(shù)據(jù)圖。結(jié)果就可以不損傷、不接觸外延晶片51而估計(jì)與外延層51b的光致發(fā)光強(qiáng)度正相關(guān)的外延層的壽命τ，并且，外延層的光致發(fā)光強(qiáng)度成為能準(zhǔn)確表征外延層中雜質(zhì)和缺陷的一個(gè)值。
理論上，當(dāng)外延層厚度變厚時(shí)，該光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)Δ[PL]圖成為從外延層發(fā)射的更大量光的觀察結(jié)果。例如，假設(shè)外延層的厚度和電阻率分別為5μm和10Ωcm，塊狀基片的電阻率為0.01Ωcm，外延層和塊狀基片的壽命分別為30微秒和0.01微秒，45％的Δ[PL]作為從外延層的光發(fā)射。
還可得到用入射強(qiáng)度不同的兩種激發(fā)光照射半導(dǎo)體基片的表面，測(cè)得所說(shuō)的兩種光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)，用一個(gè)特定值乘兩種光致發(fā)光強(qiáng)度信號(hào)數(shù)據(jù)中強(qiáng)度較小的信號(hào)數(shù)據(jù)，然后從強(qiáng)度較大的信號(hào)數(shù)據(jù)中減去強(qiáng)度較小的信號(hào)數(shù)據(jù)，并由此消去表達(dá)式(2)的第二項(xiàng)，得到包括從塊狀基片發(fā)射的更多光的信號(hào)數(shù)據(jù)。這樣，就可能得到與半導(dǎo)體基片的塊狀基片的壽命正相關(guān)的光致發(fā)光強(qiáng)度，而且這成為一個(gè)準(zhǔn)確表征塊狀基片中雜質(zhì)和缺陷的值。而且這種品質(zhì)評(píng)價(jià)方法適合于外延晶片的塊狀基片的品質(zhì)評(píng)價(jià)。
下面，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
<實(shí)施例1>
該實(shí)施例用圖2所示的評(píng)價(jià)裝置52對(duì)一種p/p+外延晶片51的光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)[PL]圖進(jìn)行了測(cè)量。激光器件14用入射強(qiáng)度不同的40mW和8mW兩種激發(fā)光照射晶片51的表面。圖3和圖4示意了此時(shí)光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)[PL](high)和[PL](low)。圖3示意了入射強(qiáng)度為40mW時(shí)的情況，圖4示意了入射強(qiáng)度為8mW時(shí)的情況。光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)之間的差Δ[PL]([PL](high)-[PL](low))畫(huà)成圖并在圖5中示意。
正如從圖3和圖4中明顯可以看出的，來(lái)自塊狀基片51a的光致發(fā)光56盡管可以看到同心圓形狀的圖形(條紋)，在圖5中上述同心圓形狀的圖形消失了，而得到一張均勻的圖。這張圖預(yù)期是包括更大量來(lái)自外延層51b的光致發(fā)光的一張圖。在圖5上部橫向延伸的條形圖是由于激發(fā)光53的波動(dòng)而產(chǎn)生的。
<實(shí)施例2>
如圖1所示，該實(shí)施例用評(píng)價(jià)裝置12對(duì)一種拋光晶片11的光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)[PL]進(jìn)行了測(cè)量。激光器件14用波長(zhǎng)為488nm、入射強(qiáng)度8mW、照射光斑直徑0.6mm的激發(fā)光13照射所述的晶片11的表面，該激發(fā)光被第一斬光器21和第二斬光器22斬光。這時(shí)，由第一斬光器確定的激發(fā)光13的斬光頻率設(shè)定為常數(shù)5Hz。這樣做是為了把這個(gè)斬光信號(hào)輸入到鎖定放大器19中，并且把它用作參考信號(hào)。由第二斬光器22確定的激發(fā)光13的斬光頻率做成能夠在50～4000Hz范圍內(nèi)變化。
另一方面，在用μ-PCD法測(cè)得的、復(fù)合壽命τ分別為740微秒，330微秒，30微秒和16微秒的四種晶片(樣品A，B，C，D)用作拋光晶片11。該實(shí)施例根據(jù)斬光頻率由控制器23得到衰減時(shí)間常數(shù)T。結(jié)果，樣品A的衰減時(shí)間常數(shù)T為340微秒，樣品B的衰減時(shí)間常數(shù)T為150微秒，樣品C的衰減時(shí)間常數(shù)T為13微秒，以及樣品D的衰減時(shí)間常數(shù)T為6.5微秒。結(jié)果表示在圖6中。
正如在圖6中明顯可以看出的，已經(jīng)得出衰減時(shí)間常數(shù)T正比于壽命τ，也就是說(shuō)，通過(guò)測(cè)量衰減時(shí)間常數(shù)T并把這個(gè)衰減時(shí)間常數(shù)的值換為表達(dá)式(1)中的T，就可能計(jì)算出壽命τ。
如上所述，由于本發(fā)明用激發(fā)光斷續(xù)性地照射半導(dǎo)體基片表面，把當(dāng)用激發(fā)光斷續(xù)性地照射半導(dǎo)體基片時(shí)半導(dǎo)體基片發(fā)射的光致發(fā)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，隨著激發(fā)光斬光頻率逐漸增大，從轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的光致發(fā)光平均強(qiáng)度的變化得到光致發(fā)光的衰減時(shí)間常數(shù)T，并從表達(dá)式“τ＝T/C”計(jì)算出作為半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)志的壽命τ，可能定量地得到半導(dǎo)體基片的壽命而不損傷不接觸半導(dǎo)體基片，而且所得的壽命成為定量準(zhǔn)確表征半導(dǎo)體基片中雜質(zhì)和缺陷的一個(gè)值。
而且，該品質(zhì)評(píng)價(jià)方法適用于長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體基片的壽命獲得。
在激光器件14和半導(dǎo)體基片之間的第一斬光器由以一特定頻率遮住用來(lái)照射半導(dǎo)體基片的激發(fā)光的情況下，在第一斬光器和半導(dǎo)體基片之間的第二斬光器遮住比第一斬光器高的變化頻率激發(fā)光，在通過(guò)控制第二斬光器逐漸增加斬光頻率時(shí)，控制器從轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的光致發(fā)光平均強(qiáng)度的變化得到光致發(fā)光的衰減時(shí)間常數(shù)T。并計(jì)算作為半導(dǎo)體基片評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的壽命τ，可以定量地得到半導(dǎo)體基片的壽命而不損傷、不接觸該半導(dǎo)體基片，而且得到的壽命成為定量準(zhǔn)確表征半導(dǎo)體基片中雜質(zhì)和缺陷的一個(gè)值。而且這種品質(zhì)評(píng)價(jià)方法適用于長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體基片壽命的獲得。
而且，由于本發(fā)明通過(guò)解擴(kuò)散方程得到當(dāng)用激發(fā)光照射一個(gè)薄膜時(shí)，其中產(chǎn)生的載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布，為了從該載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布得到光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)導(dǎo)出表達(dá)式(2)，通過(guò)用不同入射強(qiáng)度的兩種激發(fā)光照射半導(dǎo)體基片的表面測(cè)得兩種光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)，用一個(gè)特定值乘兩種發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)中強(qiáng)度較小的信號(hào)數(shù)據(jù)，然后從強(qiáng)度較大的信號(hào)數(shù)據(jù)中減去強(qiáng)度較小的信號(hào)數(shù)據(jù)，并由此通過(guò)消去表達(dá)式(2)的第一項(xiàng)得到包括從薄膜層中發(fā)射的更大量光的信號(hào)數(shù)據(jù)，或者通過(guò)消去表達(dá)式(2)的第二項(xiàng)得到從塊狀基片發(fā)射的包括更大量光的信號(hào)數(shù)據(jù)，可以得到與薄膜層或是塊狀基片的壽命正相關(guān)的薄膜層或塊狀基片的光致發(fā)光強(qiáng)度，而不損傷、不接觸半導(dǎo)體基片，而且得到的光致發(fā)光強(qiáng)度成為準(zhǔn)確表征薄膜層或塊狀基片中雜質(zhì)和缺陷的一個(gè)值。
而且，這種品質(zhì)評(píng)價(jià)方法適用于外延層或外延晶片的塊狀基片的品質(zhì)評(píng)價(jià)。
另外，與需要把半導(dǎo)體基片對(duì)晶片的電阻率限制在0.1Ωcm或更小從而相對(duì)減小載流子的擴(kuò)散深度，并且使帶邊緣復(fù)合強(qiáng)度更大的一種現(xiàn)有半導(dǎo)體表面壽命的評(píng)價(jià)方法相比，本發(fā)明的半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)方法不僅可以用于電阻率為0.1Ωcm或更小的晶片，而且可以用于電阻率大于0.1Ωcm的半導(dǎo)體基片。
權(quán)利要求
1.一種用于評(píng)價(jià)半導(dǎo)體基片品質(zhì)的方法，該方法用激發(fā)光斷續(xù)性地照射半導(dǎo)體基片的表面，該半導(dǎo)體基片包含一個(gè)塊狀基片和在所述塊狀基片上沉積的一個(gè)薄膜層，當(dāng)用所述激發(fā)光斷續(xù)性地照射該半導(dǎo)體基片時(shí)，使該半導(dǎo)體基片發(fā)射光致發(fā)光，并測(cè)量該光致發(fā)光的強(qiáng)度，該方法包括如下步驟通過(guò)解擴(kuò)散方程得到當(dāng)用所述激發(fā)光照射所述薄膜層時(shí)，在所述薄膜層中產(chǎn)生的載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布，從所述載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布導(dǎo)出得到光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)的表達(dá)式(2)，用入射強(qiáng)度不同的兩種激發(fā)光照射所述的半導(dǎo)體襯底表面，來(lái)測(cè)量?jī)煞N光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)，以及用一個(gè)特定值乘所述兩種光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)中強(qiáng)度較小的一個(gè)，然后從強(qiáng)度較大的信號(hào)數(shù)據(jù)中減去強(qiáng)度較小的信號(hào)數(shù)據(jù)，并由此通過(guò)消去所述表達(dá)式(2)的第一項(xiàng)得到包含從薄膜層中發(fā)射的更大量光的信號(hào)數(shù)據(jù)，或者通過(guò)消去所述表達(dá)式(2)的第二項(xiàng)得到包含從塊狀基片中發(fā)射的更大量光的信號(hào)數(shù)據(jù)[PL]CBr=pτ[1-(1-pbpτbτ)e-dDτ]I]]>+τ3/22D[1-(1-τbτ)e-2dDτ]I2------(2)]]>其中[PL]是光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)，C是常數(shù)，Br是復(fù)合輻射系數(shù)，p是薄膜層中載流子的密度，pb是塊狀基片中載流子的密度，τ是薄膜層中載流子的壽命，τb是塊狀基片中載流子的壽命，D是載流子擴(kuò)散系數(shù)，d是薄膜層的厚度，以及I是激發(fā)光的入射強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于評(píng)價(jià)半導(dǎo)體基片品質(zhì)的方法，其中；所述薄膜層是一個(gè)外延層或一個(gè)剝蝕區(qū)。
全文摘要
一種用于半導(dǎo)體基片品質(zhì)評(píng)價(jià)的方法，包括通過(guò)解擴(kuò)散方程得到當(dāng)用所述激發(fā)光照射所述薄膜層時(shí)，在所述薄膜層中產(chǎn)生載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布，從所述載流子的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散分布導(dǎo)出得到光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)的表達(dá)式(2)，用入射強(qiáng)度不同的兩種激發(fā)光照射所述的半導(dǎo)體襯底表面，來(lái)測(cè)量?jī)煞N光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)，以及用一個(gè)特定值乘所述兩種光致發(fā)光強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)據(jù)中強(qiáng)度較小的一個(gè)，然后從強(qiáng)度較大的信號(hào)數(shù)據(jù)中減去強(qiáng)度較小的信號(hào)數(shù)據(jù)，并由此通過(guò)消去所述表達(dá)式(2)的第一項(xiàng)得到包括從薄膜層中發(fā)射的更大量光的信號(hào)數(shù)據(jù)，或者通過(guò)消去所述表達(dá)式(2)的第二項(xiàng)得到包括從塊狀基片中發(fā)射的更大量光的信號(hào)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01N21/64GK1529351SQ20041000382
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月8日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川健, 伊藤輝三, 白木弘幸, 三, 幸 申請(qǐng)人:三菱住友硅晶株式會(huì)社