半導体ウェハ中のキャリア寿命・移動度の非接触マッピング

本研究は、ミッドギャップのGaAs, InPおよびワイドギャップSiC, GaNウェハを主なターゲットとして、キャリア移動度μと寿命τの二次元分布を電極形成等の前処理なしに非接触測定することを目的としている。本年度は、前年度までに試作したMISM構造の矩形波応答測定ハードウェアを用いて、LEC法成長半絶縁性GaAsウェハを試料として、磁場印加時の抵抗率ρ(B)および無磁場抵抗率ρ(0)の二次元マッピングを行った。ρ(0)の面内平均値は、接触法による測定結果とよく一致した。印一加磁場Bの実測結果を用いてρ(B),ρ(0)から移動度μを推定した結果は、ホール測定の値と一致し、半絶縁性GaAsウェハの移動度二次元分布の非接触評価を実現した。ρ(0)やμの分布は、周辺部が減少するマクロな軸対称分布を示し、細かな筋状、粒状の局所変動も示した。その一部は、セルやリネージなどの結晶欠陥構造の分布と酷似していた。試料としては半絶縁性InP, SiCの測定も可能であった。MISM構造に励起光を導ける構造の探針電極ユニットと励起光源を試作し、光導電効果による導電率の増加分Δ(ρ^<-1>)の測定を可能にした。Δ(ρ^<-1>)からのτμ積の推計方法も検討した。マッピング効率化のため、静磁場印可機構の改造と、走査アルゴリズムの改良を行った。測定装置の1測定点毎のデッドタイムを短縮した結果、1測定点あたり約400ms,4インチ径ウェハを約2時間、で測定することが可能となった。

本研究は、ミッドギャップのGaAs, InPおよびワイドギャップSiC, GaNウェハを主なターゲットとして、キャリア移動度μと寿命τの二次元分布を電極形成等の前処理なしに非接触測定することを目的としている。本年度は、前年度までに試作したMISM構造の矩形波応答測定ハードウェアを用いて、LEC法成長半絶縁性GaAsウェハを試料として、磁場印加時の抵抗率ρ(B)および無磁場抵抗率ρ(0)の二次元マッピングを行った。ρ(0)の面内平均値は、接触法による測定結果とよく一致した。印一加磁場Bの実測結果を用いてρ(B),ρ(0)から移動度μを推定した結果は、ホール測定の値と一致し、半絶縁性GaAsウェハの移動度二次元分布の非接触評価を実現した。ρ(0)やμの分布は、周辺部が減少するマクロな軸対称分布を示し、細かな筋状、粒状の局所変動も示した。その一部は、セルやリネージなどの結晶欠陥構造の分布と酷似していた。試料としては半絶縁性InP, SiCの測定も可能であった。MISM構造に励起光を導ける構造の探針電極ユニットと励起光源を試作し、光導電効果による導電率の増加分Δ(ρ^<-1>)の測定を可能にした。Δ(ρ^<-1>)からのτμ積の推計方法も検討した。マッピング効率化のため、静磁場印可機構の改造と、走査アルゴリズムの改良を行った。測定装置の1測定点毎のデッドタイムを短縮した結果、1測定点あたり約400ms,4インチ径ウェハを約2時間、で測定することが可能となった。