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PHOTOINDUCTION CARRIER LIFETIME MEASUREMENT DEVICE, AND PHOTOINDUCTION CARRIER LIFETIME MEASUREMENT METHOD

Patent code P150012531
File No. (S2012-0154-N0)
Posted date Nov 19, 2015
Application number P2012-253129
Publication number P2013-145868A
Patent number P6052536
Date of filing Nov 19, 2012
Date of publication of application Jul 25, 2013
Date of registration Dec 9, 2016
Priority data
  • P2011-276215 (Dec 16, 2011) JP
Inventor
  • (In Japanese)鮫島 俊之
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人東京農工大学
Title PHOTOINDUCTION CARRIER LIFETIME MEASUREMENT DEVICE, AND PHOTOINDUCTION CARRIER LIFETIME MEASUREMENT METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoinduction carrier lifetime measurement device capable of measuring a bulk carrier lifetime and a surface recombination speed of a semiconductor base substance with accuracy, and to provide a photoinduction carrier lifetime measurement method.
SOLUTION: A photoinduction carrier lifetime measurement device includes: light sources 20 and 22 emitting light with different wavelengths for generating photoinduction carriers to a semiconductor base substance S; a microwave generator 10 generating a microwave to be radiated on the semiconductor base substance S; a detector 30 detecting intensity of the microwave that transmitted thorough the semiconductor base substance; and a calculation part 50 calculating an effective carrier lifetime for each wavelength of light on the basis of the microwave intensity detected when at least two kinds of light are emitted, and calculating a bulk carrier lifetime and a surface recombination rate of the semiconductor base substance S on the basis of the calculated effective carrier lifetime for each wavelength.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

半導体基体に発生した光誘起キャリヤ(少数キャリヤ)の実効キャリヤライフタイムを測定する方法として、μ-PCD法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。この方法では、マイクロ波を半導体基体に照射した状態で、極めて短時間の光パルスを照射する。光パルスによって誘起されたキャリヤによってマイクロ波が反射され、反射強度の時間変化を測定することにより光誘起キャリヤの実効キャリヤライフタイムを測定する。

また、半導体基体の光誘起キャリヤの実効キャリヤライフタイムを測定する方法として、QSSPC法が知られている(例えば、非特許文献2参照)。この方法では、インダクタンスコイルを半導体基体に直面して配置し、RF周波数の電磁波を印加する。そして、半導体基体に極めて短時間の光パルスを照射する。光パルスによって誘起されたキャリヤによってRF周波数の電磁波が反射され、反射波の時間変化をコイルに流れる電流の変化として測定することにより光誘起キャリヤの実効キャリヤライフタイムを測定する。

また、半導体基体の光誘起キャリヤの実効キャリヤライフタイムを測定する方法として、マイクロ波光干渉吸収法が知られている(例えば、非特許文献3参照)。この方法では、導波管で形成したマイクロ波干渉計に半導体基体を挿入し、マイクロ波を照射した状態で連続光を照射する。連続光によって誘起されたキャリヤによってマイクロ波が吸収され、このときのマイクロ波の透過率の減少を測定することにより光誘起キャリヤの実効キャリヤライフタイムを測定する。

さらに、非特許文献3に記載の方法において、半導体基体に周期的間歇的パルス光を照射する方法が知られている(例えば、非特許文献4、特許文献1参照)。この方法では、パルス光の照射時間と周期を変えることにより、照射光強度に関係なく実効キャリヤライフタイムを求めることができる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、光誘起キャリヤライフタイム測定装置及び光誘起キャリヤライフタイム測定方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
半導体基体に発生した光誘起キャリヤの実効キャリヤライフタイムを測定する光誘起キャリヤライフタイム測定装置において、
前記半導体基体に対して、光誘起キャリヤを発生させるための波長の異なる少なくとも2種類の連続光を照射する光照射部と、
前記半導体基体に照射するマイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、
前記半導体基体を透過したマイクロ波の強度を検出する検出部と、
前記検出部で検出されたマイクロ波強度に基づき実効キャリヤライフタイムを算出する演算部とを含み、
前記演算部が、
前記少なくとも2種類の連続光を照射したときに検出されたマイクロ波強度に基づいて、前記少なくとも2種類の連続光の波長毎の実効キャリヤライフタイムを算出し、算出した前記波長毎の実効キャリヤライフタイムに基づき前記半導体基体のバルクキャリヤライフタイムと表面再結合速度とを算出する、光誘起キャリヤライフタイム測定装置。

【請求項2】
 
請求項1において、
前記演算部が、
バルクキャリヤライフタイム及び表面再結合速度をパラメータとして求められる前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの計算値と、検出されたマイクロ波強度に基づき算出した前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの測定値とを、前記パラメータの値を変化させながら比較し、前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの計算値が前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの測定値に最も合致するときの前記バルクキャリヤライフタイム及び表面再結合速度の値を求める、光誘起キャリヤライフタイム測定装置。

【請求項3】
 
請求項1において、
前記演算部が、
バルクキャリヤライフタイムの深さ分布及び表面再結合速度をパラメータとして求められる前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの計算値と、検出されたマイクロ波強度に基づき算出した前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの測定値とを、前記パラメータの値
を変化させながら比較し、前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの計算値が前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの測定値に最も合致するときの前記バルクキャリヤライフタイムの深さ分布及び表面再結合速度の値を求める、光誘起キャリヤライフタイム測定装置。

【請求項4】
 
請求項2又は3において、
前記演算部が、
半導体基体の表面にパッシベーション膜が形成された参照試料に対して周期的なパルス光を照射したときに検出されたマイクロ波強度に基づき求めた前記参照試料の実効キャリヤライフタイムと、前記参照試料に対して連続光を照射したときに検出されたマイクロ波強度に基づき求めた前記参照試料のキャリヤ面密度とに基づいて、キャリヤ発生率を求め、被測定試料である半導体基体に対して連続光を照射したときに検出されたマイクロ波強度に基づき求めた前記被測定試料のキャリヤ面密度と、前記キャリヤ発生率とに基づいて、前記実効キャリヤライフタイムの測定値を算出する、光誘起キャリヤライフタイム測定装置。

【請求項5】
 
請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記少なくとも2種類の連続光は、前記半導体基体に対する吸収係数の異なる2種類の連続光である、光誘起キャリヤライフタイム測定装置。

【請求項6】
 
請求項5において、
前記少なくとも2種類の連続光は、前記半導体基体に対する吸収係数が少なくとも2倍以上異なる2種類の連続光である、光誘起キャリヤライフタイム測定装置。

【請求項7】
 
半導体基体に発生した光誘起キャリヤの実効キャリヤライフタイムを測定する光誘起キャリヤライフタイム測定方法において、
前記半導体基体に対して、光誘起キャリヤを発生させるための波長の異なる少なくとも2種類の連続光を照射するとともに、前記半導体基体にマイクロ波を照射し、
前記半導体基体を透過したマイクロ波の強度を検出し、
前記少なくとも2種類の連続光を照射したときに検出されたマイクロ波強度に基づいて、前記少なくとも2種類の連続光の波長毎の実効キャリヤライフタイムを算出し、算出した前記波長毎の実効キャリヤライフタイムに基づき前記半導体基体のバルクキャリヤライフタイムと表面再結合速度とを算出する、光誘起キャリヤライフタイム測定方法。

【請求項8】
 
請求項7において、
バルクキャリヤライフタイム及び表面再結合速度をパラメータとして求められる前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの計算値と、検出されたマイクロ波強度に基づき算出した前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの測定値とを、前記パラメータの値を変化させながら比較し、前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの計算値が前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの測定値に最も合致するときの前記バルクキャリヤライフタイム及び表面再結合速度の値を求める、光誘起キャリヤライフタイム測定方法。

【請求項9】
 
請求項7において、
バルクキャリヤライフタイムの深さ分布及び表面再結合速度をパラメータとして求められる前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの計算値と、検出されたマイクロ波強度に基づき算出した前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの測定値とを、前記パラメータの値を変化させながら比較し、前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの計算値が前記波長毎の実効キャリヤライフタイムの測定値に最も合致するときの前記バルクキャリヤライフタイムの深さ分布及び表面再結合速度の値を求める、光誘起キャリヤライフタイム測定方法。

【請求項10】
 
請求項8又は9において、
半導体基体の表面にパッシベーション膜が形成された参照試料に対して周期的なパルス光を照射したときに検出されたマイクロ波強度に基づき求めた前記参照試料の実効キャリヤライフタイムと、前記参照試料に対して連続光を照射したときに検出されたマイクロ波強度に基づき求めた前記参照試料のキャリヤ面密度とに基づいて、キャリヤ発生率を求め、被測定試料である半導体基体に対して連続光を照射したときに検出されたマイクロ波強度に基づき求めた前記被測定試料のキャリヤ面密度と、前記キャリヤ発生率とに基づいて、前記実効キャリヤライフタイムの測定値を算出する、光誘起キャリヤライフタイム測定方法。

【請求項11】
 
請求項7乃至10のいずれかにおいて、
前記少なくとも2種類の連続光は、前記半導体基体に対する吸収係数の異なる2種類の連続光である、光誘起キャリヤライフタイム測定方法。

【請求項12】
 
請求項11において、
前記少なくとも2種類の連続光は、前記半導体基体に対する吸収係数が少なくとも2倍以上異なる2種類の連続光である、光誘起キャリヤライフタイム測定方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012253129thum.jpg
State of application right Registered
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