(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象となる半導体素子に対して、当該半導体素子を駆動させるための駆動電流を供給する駆動手段と、
前記半導体素子の内部の複数の微小領域に対して、当該微小領域の電子の挙動状態を変化させるためのエネルギーを、微小領域毎に順に付与する付与手段と、
前記付与手段によって各微小領域に前記エネルギーが付与される都度、前記半導体素子の誘電率を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記誘電率に基づいて、前記エネルギーが付与された前記微小領域が、欠陥が発生している前記微小領域であるか否かを特定する特定手段と
を備え、
前記半導体素子は、半導体レーザチップを含み、
前記駆動手段は、前記半導体レーザチップによるレーザ発振が開始しないように、前記半導体レーザチップの閾値電流値未満の電流値を有する前記駆動電流を供給することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記付与手段は、前記半導体素子の内部の各微小領域に対して前記半導体素子の外部からレーザ光を照射することで、当該微小領域の電子の挙動状態を変化させるための前記エネルギーを付与する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記検出手段によって検出された前記誘電率と当該誘電率が検出された微小領域の位置とを対応付けて表示する表示手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記特定手段は、他の微小領域に前記エネルギーが付与された場合に検出される前記誘電率と比較して、前記エネルギーが付与された場合に異なる誘電率が検出された前記微小領域を、欠陥が発生している前記微小領域として特定する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
検査対象となる半導体素子に対して、当該半導体素子を駆動させるための駆動電流を供給する駆動工程と、
前記半導体素子の内部の複数の微小領域に対して、当該微小領域の電子の挙動状態を変化させるためのエネルギーを、微小領域毎に順に付与する付与工程と、
前記付与手段によって各微小領域に前記エネルギーが付与される都度、前記半導体素子の誘電率を検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記誘電率に基づいて、前記エネルギーが付与された前記微小領域が、欠陥が発生している前記微小領域であるか否かを特定する特定工程と
を備え、
前記半導体素子は、半導体レーザチップを含み、
前記駆動工程は、前記半導体レーザチップによるレーザ発振が開始しないように、前記半導体レーザチップの閾値電流値未満の電流値を有する前記駆動電流を供給することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体レーザチップ等の半導体素子の検査装置及び方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体レーザチップは、数種類の半導体の積層構造から構成されている。半導体レーザチップの内部には、積層された半導体の一部により構成され、レーザ光を閉じ込め、共振（共鳴）によりレーザ光を増幅させる導波路（言い換えれば、発振器ないしはストライプ）が設けられている。このような半導体レーザチップの検査方法（例えば、欠陥個所の特定方法や欠陥個所の解析方法等）については、従来から、多くの技術が開発されてきた。
【０００３】
半導体レーザチップの検査方法の一例として、電気的特性又は光学的特性を測定する方法がある。電気的特性としては、例えば、電流−スロープ効率特性や、電流−電圧特性等が例示される。同様に、光学的特性としては、例えば、電流−光出力特性が挙げられる。これらの特性図より、半導体レーザチップが所定の電気的特性又は光学的特性を満たしているかどうかが判定される。
【０００４】
また、半導体レーザチップの検査方法の他の一例として、半導体レーザチップの端面部のレーザ光発光位置における発光状態を２次元的に赤外カメラ等で捉え、その発光形状を良品の発光形状と比較することによって、半導体レーザチップの検査を行うニアフィールドパターン（ＮＦＰ：Near Field Pattern）観察法がある。この検査方法では、半導体レーザチップを発光させた状態でレーザ光発光位置が光学顕微鏡等によって拡大され、赤外線カメラによってその近視野像（即ち、ＮＦＰ）が捉られ、当該近視野像がモニタ画面に映し出される。その後、映し出された近視野像に対する画像処理が施され、半導体レーザチップの検査が行われる。
【０００５】
しかしながら、電気的特性又は光学的特性を測定する検査方法では、当初より設計上の要求仕様を満足しない不良品は検出することができるが、半導体レーザチップ内部（例えば、上述した導波路等）にある結晶欠陥等に起因して時間経過と共に劣化する不良品は検出されないという技術的な問題点がある。また、ＮＦＰ観察法では、レーザ光を反射する端面のみを観察するため、端面に光学情報として現れているＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage：光学損傷）破壊の損傷跡しか検出されないという技術的な問題点がある。従って、半導体レーザチップ内部にある結晶欠陥等の異常を確認することは難しい。
【０００６】
一方で、半導体レーザチップの内部にある結晶欠陥等の異常を検出する一つの手法として、ＥＬ（Electro Luminescence：エレクトロルミネッセンス）やＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）やＴＥＭ（Transmission Electron Microscope：透過型電子顕微鏡）等を用いた破壊検査がある。しかしながら、検査を行うためには半導体レーザチップを破壊する必要があるため、非破壊検査の用途に用いることができない。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１に開示されているように、半導体レーザチップの外部から半導体レーザチップの欠陥個所に対してレーザ光が照射されることで生ずる熱に起因した熱起電力を検出することで、半導体レーザチップ内部にある結晶欠陥等の異常を検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４１３６８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した熱起電力を検出する技術では、欠陥が発生している微小領域に発生した熱が、当該微小領域の周辺の微小領域に拡散してしまう。つまり、熱起電力は、欠陥が発生している微小領域のみならず、当該微小領域の周辺の欠陥が発生していない微小領域においても生じてしまいかねない。このため、半導体レーザチップの欠陥個所にレーザ光が照射されることで生ずる熱に起因した熱起電力を高精度に検出することが困難であるという技術的な問題点が生じてしまう。
【００１０】
また、上述した技術的問題点は、半導体レーザチップに限らず、任意の半導体素子においても同様に生ずる。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、欠陥が発生している微小領域を好適に特定することが可能な検査装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、検査装置は、検査対象となる半導体素子に対して、当該半導体素子を駆動させるための駆動電流を供給する駆動手段と、前記半導体素子の内部の複数の微小領域に対して、当該微小領域の電子の挙動状態を変化させるためのエネルギーを、微小領域毎に順に付与する付与手段と、前記付与手段によって各微小領域に前記エネルギーが付与される都度、前記半導体素子の誘電率を検出する検出手段とを備える。
【００１３】
上記課題を解決するために、検査方法は、検査対象となる半導体素子に対して、当該半導体素子を駆動させるための駆動電流を供給する駆動工程と、前記半導体素子の内部の複数の微小領域に対して、当該微小領域の電子の挙動状態を変化させるためのエネルギーを、微小領域毎に順に付与する付与工程と、前記付与手段によって各微小領域に前記エネルギーが付与される都度、前記半導体素子の誘電率を検出する検出工程とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施例の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】半導体レーザチップの構造を示す断面図である。
【図３】検査装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】半導体レーザチップの光出力−電流特性を示すグラフである。
【図５】駆動回路から供給される駆動電流とコンフォーカルレーザ顕微鏡から照射されるエネルギー印加用レーザ光との組み合わせを示すグラフである。
【図６】駆動回路から供給される駆動電流とコンフォーカルレーザ顕微鏡から照射されるエネルギー印加用レーザ光との組み合わせを示すグラフである。
【図７】駆動回路から供給される駆動電流とコンフォーカルレーザ顕微鏡から照射されるエネルギー印加用レーザ光との組み合わせを示すグラフである。
【図８】駆動回路から供給される駆動電流とコンフォーカルレーザ顕微鏡から照射されるエネルギー印加用レーザ光との組み合わせを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、検査装置及び方法の実施形態について順に説明する。
【００１６】
（検査装置の実施形態）
本実施形態の検査装置は、検査対象となる半導体素子に対して、当該半導体素子を駆動させるための駆動電流を供給する駆動手段と、前記半導体素子の内部の複数の微小領域に対して、当該微小領域の電子の挙動状態を変化させるためのエネルギーを、微小領域毎に順に付与する付与手段と、前記付与手段によって各微小領域に前記エネルギーが付与される都度、前記半導体素子の誘電率を検出する検出手段とを備える。
【００１７】
本実施形態の検査装置によれば、半導体素子を検査する（例えば、欠陥箇所が存在するか否かを判定したり、欠陥個所を特定したりする）際には、駆動手段は、半導体素子に対して駆動電流を供給する。
【００１８】
駆動手段による駆動電流の供給と合わせて、付与手段は、半導体素子に対して、所定のエネルギーを付与する。付与手段は、半導体素子の内部の複数の微小領域（つまり、半導体素子の内部の全体の領域又は任意の領域若しくは特定の領域を疑似的に又は仮想的に細分化することで得られる複数の微小領域）の夫々に対して順に、所定のエネルギーを付与していく。言い換えれば、半導体素子（或いは、半導体素子の内部の複数の微小領域）を順次走査するように、半導体素子に対して所定のエネルギーを付与する。尚、付与手段が付与する所定のエネルギーは、例えば、半導体素子内の電子の挙動を変化させることができる。
【００１９】
付与手段による所定のエネルギーの付与と合わせて、検出手段は、半導体素子の誘電率を検出する。検出手段は、付与手段によって各微小領域に所定のエネルギーが付与される都度、半導体素子の誘電率を検出する。言い換えれば、特に、検出手段は、付与手段によるエネルギーの付与が行われる際の走査単位毎に、半導体素子の誘電率を検出する。
【００２０】
ここで、半導体素子の内部の一の微小領域に欠陥（例えば、結晶欠陥等）が発生している場合について説明する。欠陥が発生している一の微小領域にエネルギーが付与されることで生ずる当該一の微小領域内での電子の挙動状態は、欠陥が発生していない他の微小領域にエネルギーが付与されることで生ずる当該他の微小領域内での電子の挙動状態と異なってくる。このような電子の挙動状態の相違は、一の微小領域における屈折率と他の微小領域における屈折率の差異が一つの要因と言える。更に、このような屈折率の差異は、一の微小領域における誘電率と他の微小領域における誘電率の差異が一つの要因と言える。従って、本実施形態の検出装置によれば、検出装置自身が又は検出装置を取り扱うオペレータは、検出手段によって検出された誘電率を解析することで、欠陥が発生している微小領域が存在するか否かを判定することができると共に、欠陥が発生している微小領域を特定することができる。
【００２１】
特に、本実施形態の検査装置は、微小領域にエネルギーが付与されたときの熱起電力を検出することに代えて、微小領域にエネルギーが付与されたときの誘電率を検出することで、半導体素子の検査を行う。熱起電力を検出することで検査が行われる場合には、エネルギーが付与された微小領域に発生した熱が周囲の微小領域に拡散してしまうため、熱起電力の検出精度が相対的に低下してしまう。結果、検査の精度もまた相対的に低下してしまう。しかるに、本実施形態の検査装置は、周囲の微小領域に影響が拡散しにくい又は拡散することのない誘電率を検出することで検査を行うことができる。つまり、本実施形態の検査装置は、熱が拡散する要因である伝導体電子の動き（つまり、熱起電力の変化）を検出することに代えて、価電子帯と伝導帯との間の電子の遷移に起因する電子の挙動（つまり、誘電率の変化）を検出することで、半導体素子の検査を行うことができる。従って、本実施形態の検査装置は、検査の精度の低下を好適に抑制することができる。
【００２２】
本実施形態の検査装置の一の態様では、前記半導体素子は、半導体レーザチップを含み、前記駆動手段は、前記半導体レーザチップによるレーザ発振が開始しないように、前記半導体レーザチップの閾値電流値未満の電流値を有する前記駆動電流を供給する。
【００２３】
この態様によれば、検査対象となる半導体レーザチップがレーザ発振することがないため、半導体レーザチップがレーザ発振している場合と比較して、半導体レーザチップにおける熱の発生を相対的に抑制することができる。このため、誘電率を検出する動作が、半導体レーザチップ自身の熱によって妨げられてしまうことは殆ど或いは全くなくなる。このため、誘電率の検出精度の低下を好適に抑制することができる。
【００２４】
本実施形態の検査装置の他の態様では、前記付与手段は、前記半導体素子の内部の各微小領域に対して前記半導体素子の外部からレーザ光を照射することで、当該微小領域の電子の挙動状態を変化させるための前記エネルギーを付与する。
【００２５】
この態様によれば、付与手段は、レーザ光の照射によって、半導体素子の内部の微小領域に対して好適にエネルギーを付与することができる。
【００２６】
上述の如く付与手段がレーザ光を照射することでエネルギーを付与する検査装置の態様では、前記駆動手段が供給する前記駆動電流は、時間と共に変動する所定電流値に対して周期的に大きさと正負が切り替わる電流値を有する交流電流であり、前記照射手段は、固定パワーを有する前記レーザ光を照射するように構成してもよい。
【００２７】
このように構成すれば、駆動手段は、時間と共に変動する所定電流値（例えば、時間に対して単調増加する所定電流値）に対して周期的に大きさと正負が切り替わる電流値を有する交流電流を、駆動電流として供給することができる。また、付与手段は、固定パワーを有するレーザ光を照射することで、エネルギーを付与することができる。このため、ある微小領域へのレーザ光の照射によって、当該微小領域における半導体劣化特性を蓄積させる（言い換えれば、履歴印加する）ことができる。従って、レーザ光を照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を、当該微小領域の周囲の影響を考慮した状態で好適に検出することができる。
【００２８】
上述の如く付与手段がレーザ光を照射することでエネルギーを付与する検査装置の態様では、前記駆動手段が供給する前記駆動電流は、固定された所定電流値に対して周期的に大きさと正負が切り替わる電流値を有する交流電流であり、前記付与手段は、固定パワーを有する前記レーザ光を照射するように構成してもよい。
【００２９】
このように構成すれば、駆動手段は、固定された所定電流値（例えば、時間に対して変動しない所定電流値）に対して周期的に大きさと正負が切り替わる電流値を有する交流電流を、駆動電流として供給することができる。また、付与手段は、固定パワーを有するレーザ光を照射することで、エネルギーを付与することができる。このため、レーザ光を照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を好適に検出することができる。
【００３０】
上述の如く付与手段がレーザ光を照射することでエネルギーを付与する検査装置の態様では、前記駆動手段が供給する前記駆動電流は、直流電流であり、前記付与手段は、時間と共に変動する所定パワーに対して周期的に大きさと正負が切り替わる交流パワーを有する前記レーザ光を照射するように構成してもよい。
【００３１】
このように構成すれば、付与手段は、時間と共に変動する所定パワー（例えば、時間に対して単調増加する所定パワー）に対して周期的に大きさと正負が切り替わる交流パワーを有するレーザ光を照射することで、エネルギーを付与することができる。また、駆動手段は、固定電流値を有する直流電流を、駆動電流として供給することができる。このため、ある微小領域へのレーザ光の照射によって、当該微小領域における半導体劣化特性を蓄積させる（言い換えれば、履歴印加する）ことができる。従って、レーザ光を照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を、当該微小領域の周囲の影響を考慮した状態で好適に検出することができる。
【００３２】
上述の如く付与手段がレーザ光を照射することでエネルギーを付与する検査装置の態様では、前記駆動手段が供給する前記駆動電流は、直流電流であり、前記付与手段は、固定された所定パワーに対して周期的に大きさと正負が切り替わる交流パワーを有する前記レーザ光を照射するように構成してもよい。
【００３３】
このように構成すれば、付与手段は、固定された所定パワー（例えば、時間に対して変動しない所定パワー）に対して周期的に大きさと正負が切り替わる交流パワーを有するレーザ光を照射することで、エネルギーを付与することができる。また、駆動手段は、固定電流値を有する直流電流を、駆動電流として供給することができる。このため、レーザ光を照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を好適に検出することができる。
【００３４】
上述の如く付与手段がレーザ光を照射することでエネルギーを付与する検査装置の態様では、前記駆動手段が供給する前記駆動電流は、(i)固定された所定電流値に対して周期的に大きさと正負が切り替わる電流値を有する交流電流、又は(ii)時間と共に変動する所定電流値に対して周期的に大きさと正負が切り替わる電流値を有する交流電流であり、前記付与手段は、(i)固定された所定パワーに対して周期的に大きさと正負が切り替わる交流パワーを有する前記レーザ光、又は(ii)時間と共に変動する所定パワーに対して周期的に大きさと正負が切り替わる交流パワーを有する前記レーザ光を照射するように構成してもよい。
【００３５】
このように構成すれば、レーザ光を照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を、当該微小領域の周囲の影響を考慮した状態で好適に検出することができるという効果と、レーザ光を照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を好適に検出することができるという効果の双方の実現率の割合を調整することができる。つまり、双方の効果を相応に享受することができる。
【００３６】
本実施形態の検査装置の他の態様では、前記検出手段によって検出された前記誘電率と当該誘電率が検出された微小領域の位置とを対応付けて表示する表示手段を更に備える。
【００３７】
この態様によれば、検出装置自身が又は検出装置を取り扱うオペレータは、表示手段に表示された誘電率と微小領域の位置との関係を示す画像を解析することで、欠陥が発生している微小領域が存在するか否かを判定することができると共に、欠陥が発生している微小領域を特定することができる。
【００３８】
本実施形態の検査装置の他の態様では、他の微小領域に前記エネルギーが付与された場合に検出される前記誘電率と比較して、前記エネルギーが付与された場合に異なる誘電率が検出された前記微小領域を、前記結晶欠陥が発生している前記微小領域として特定する特定手段を更に備える。
【００３９】
この態様によれば、検出装置自身が又は検出装置を取り扱うオペレータは、誘電率の検出結果を解析することで、欠陥が発生している微小領域が存在するか否かを判定することができると共に、欠陥が発生している微小領域を特定することができる。
【００４０】
（検査方法の実施形態）
本実施形態の検査方法は、検査対象となる半導体素子に対して、当該半導体素子を駆動させるための駆動電流を供給する駆動工程と、前記半導体素子の内部の複数の微小領域に対して、当該微小領域の電子の挙動状態を変化させるためのエネルギーを、微小領域毎に順に付与する付与工程と、前記付与手段によって各微小領域に前記エネルギーが付与される都度、前記半導体素子の誘電率を検出する検出工程とを備える。
【００４１】
本実施形態の検査方法によれば、上述した本実施形態の検査装置が享受することができる各種効果と同様の効果を好適に享受することができる。
【００４２】
尚、上述した本実施形態の検査装置における各種態様に対応して、本実施形態の検査方法も各種態様を採ることが可能である。
【００４３】
本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の検査装置は、駆動手段と、付与手段と、検出手段とを備える。本実施形態の検査方法は、駆動工程と、付与工程と、検出工程とを備える。従って、欠陥が発生している微小領域を好適に特定することができる。
【実施例】
【００４５】
以下、図面を参照しながら、検査装置及び方法の実施例について説明する。
【００４６】
（１）検査装置の構成
図１を参照して、本実施例の検査装置１の構成について説明する。ここに、図１は、本実施例の検査装置１の構成を示すブロック図である。
【００４７】
図１に示すように、検査装置１は、「付与手段」の一具体例であるコンフォーカルレーザ顕微鏡１１と、ステージ１２と、「駆動手段」の一具体例である駆動回路１３と、「検出手段」の一具体例である誘電率測定回路１４と、「表示手段」又は「特定手段」の一具体例であるディスプレイ１５と、「特定手段」の一具体例である解析回路１６とを備えている。
【００４８】
コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、ステージ１２に対して（より具体的には、ステージ１２上に搭載される半導体レーザチップ１０に対して）、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射する。エネルギー印加用レーザ光ＬＢの一例として、例えば波長が１３００ナノメートルとなるレーザ光があげられる。
【００４９】
コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、エネルギー印加用レーザ光ＬＢの焦点を、半導体レーザチップ１０の内部の任意の微小領域に合わせることができる。コンフォーカルレーザ顕微鏡１１から照射されるエネルギー印加用レーザ光ＬＢは、半導体レーザチップ１０の内部の電子に対してエネルギーを与える（言い換えれば、挙動状態を変化させる）ためのレーザ光である。
【００５０】
コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、半導体レーザチップ１０上でエネルギー印加用レーザ光ＬＢを走査させることができる。つまり、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、半導体レーザチップ１０内部の任意の微小領域に対してエネルギー印加用レーザ光ＬＢの焦点を合わせることができるように、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを走査しながら照射することができる。このとき、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、エネルギー印加用レーザ光ＬＢに加えて、半導体レーザチップ１０内部のいずれの微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射しているかを特定する（言い換えれば、エネルギー印加用レーザ光ＬＢの照射位置を特定する）ための位置出し用レーザ光を照射してもよい。但し、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを、位置出し用レーザ光としても用いてもよい。つまり、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、エネルギー印加用レーザ光ＬＢと位置出し用レーザ光とを兼用してもよい。
【００５１】
ステージ１２は、検査装置１による検査の対象となる半導体レーザチップ１０を搭載する台である。尚、ステージ１２は、半導体レーザチップ１０そのものを搭載してもよいし、半導体レーザチップ１０が切り分けられる前のウエハ（つまり、複数の半導体レーザチップ１０が集積されたウエハ）を搭載してもよい。
【００５２】
ここで、図２を参照して、検査対象となる半導体レーザチップ１０の構造について説明する。ここに、図２は、半導体レーザチップ１０の構造を示す断面図である。
【００５３】
図２に示すように、半導体レーザチップ１０は、ｎ型オーミック電極１０１と、ｎ型基板１０２と、ｎ型クラッド層１０３と、導波路（言い換えれば、発振器ないしはストライプ）１０４と、ｐ型クラッド層１０５と、電流狭窄層１０６と、ｐ型クラッド層１０７と、ｐ型基板１０８と、ｐ側オーミック電極１０９とが、厚さ方向に沿って積層された構造を有している。ｎ型オーミック電極１０１とｐ型オーミック電極１０９との間に駆動電流が印加されることで、半導体レーザチップ１０は発光するか又はレーザ光を出力する。具体的には、駆動電流が半導体レーザチップ１０の閾値電流値Ｉｔｈ未満である場合には、半導体レーザチップ１０は、発光しないこともあるし発光することもある。他方で、駆動電流が半導体レーザチップ１０の閾値電流値Ｉｔｈ以上である場合には、半導体レーザチップ１０は、レーザ光を出力する（つまり、レーザ発振する）。
【００５４】
本実施例では、エネルギー印加用レーザ光ＬＢは、導波路１０４に照射されることが好ましい。言い換えれば、エネルギー印加用レーザ光ＬＢの焦点は、導波路１０４の内部の任意の微小領域に合わせられることが好ましい。つまり、検査装置１による検査対象は、導波路１０４に設定されることが好ましい。このため、エネルギー印加用レーザ光ＬＢは、半導体レーザチップ１０を構成する材料よりもバンドギャップエネルギーが小さいことが好ましい。加えて、エネルギー印加用レーザ光ＬＢは、ｐ型クラッド層１０５、電流狭窄層１０６及びｐ型クラッド層１０７を含むダブルヘテロ構造を透過することができる程度の大きさのエネルギーを有していることが好ましい。
【００５５】
但し、エネルギー印加用レーザ光ＬＢは、導波路１０４以外の任意の積層構造物に照射されてもよい。この場合、検査装置１は、導波路１０４以外の任意の積層構造物を検査することができる。
【００５６】
再び図１において、駆動回路１３は、半導体レーザチップ１０に対して駆動電流を供給する。尚、エネルギー印加用レーザ光ＬＢは、駆動回路１３によって半導体レーザチップ１０に対して駆動電流が供給されている状態で、半導体レーザチップ１０（特に、導波路１０４）に照射されることが好ましい。
【００５７】
誘電率測定回路１４は、半導体レーザチップ１０の誘電率を測定するための回路である。また、誘電率測定回路１４は、駆動回路１３によって半導体レーザチップ１０に対して駆動電流が供給され且つコンフォーカルレーザ顕微鏡１１によって半導体レーザチップ１０に対してエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されている状態で、誘電率を測定することが好ましい。
【００５８】
誘電率測定回路１４は、任意の手法を用いて、誘電率を測定してもよい。具体的には、誘電率測定回路１４は、例えば、ｎ型オーミック電極１０１とｐ型オーミック電極１０９との間に流れる電流ないしは信号を監視することで、半導体レーザチップ１０の誘電率を測定してもよい。或いは、誘電率測定回路１４は、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１から照射されるエネルギー印加用レーザ光ＬＢの半導体レーザチップ１０からの反射光（例えば、駆動電流等に起因した高周波成分が重畳された反射光）を監視することで、半導体レーザチップ１０の誘電率を測定してもよい。或いは、誘電率測定回路１４は、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１から照射されるエネルギー印加用レーザ光ＬＢによって半導体レーザチップ１０の内部の微小領域に生ずる熱を監視することで、半導体レーザチップ１０の誘電率を測定してもよい。
【００５９】
誘電率測定回路１４は、誘電率そのものを直接的に検出してもよい。或いは、誘電率測定回路１４は、誘電率そのものを間接的に示し得る他のパラメータを検出することで、誘電率を間接的に検出してもよい。
【００６０】
加えて、誘電率測定回路１４は、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１によるエネルギー印加用レーザ光ＬＢの走査の単位に合わせて、誘電率を測定することが好ましい。より具体的には、誘電率測定回路１４は、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１によるエネルギー印加用レーザ光ＬＢの走査が１回行われる都度、誘電率を測定することが好ましい。
【００６１】
ディスプレイ１５は、誘電率測定回路１４によって検出された誘電率と、当該誘電率が検出されたときにエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されていた位置とが対応付けられた画像情報を表示する。
【００６２】
解析回路１６は、ディスプレイ１５に表示された画像情報に基づいて、半導体レーザチップ１０に欠陥が生じているか否か及び欠陥が生じている位置を解析する。
【００６３】
（２）検査装置の動作
続いて、図３を参照して、検査装置１の動作について説明する。ここに、図３は、検査装置１の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
図３に示すように、駆動回路１３は、半導体レーザチップ１０に対して駆動電流を供給する（ステップＳ１１）。尚、ステップＳ１１の動作は、後述するステップＳ１２からステップＳ１４の動作が行われている間は継続して行われていることが好ましい。
【００６５】
ここで、駆動回路１３から供給される駆動電流の電流値について、図４を参照して説明する。ここに、図４は、半導体レーザチップ１０の光出力−電流特性を示すグラフである。
【００６６】
図４に示すように、半導体レーザチップ１０は、半導体レーザチップ１０の閾値電流値Ｉｔｈ未満の駆動電流が供給された場合には、ＬＥＤ発光領域での動作を行う。言い換えれば、半導体レーザチップ１０は、閾値電流値Ｉｔｈ未満の駆動電流が供給された場合には、レーザ発振領域での動作を行わない。従って、半導体レーザチップ１０は、閾値電流値Ｉｔｈ未満の駆動電流が供給された場合には、レーザ光を出射することなく、単なる発光のみを行う。
【００６７】
他方で、図４に示すように、半導体レーザチップ１０は、閾値電流値Ｉｔｈ以上の駆動電流が供給された場合には、レーザ発光領域での動作を行う。言い換えれば、半導体レーザチップ１０は、閾値電流値Ｉｔｈ以上の駆動電流が供給された場合には、ＬＥＤ発光領域での動作を行わない。従って、半導体レーザチップ１０は、閾値電流値Ｉｔｈ以上の駆動電流が供給された場合には、レーザ光を出射する。
【００６８】
本実施例では、検査装置１による検査が行われる場合には、検査精度の向上という観点から見て、半導体レーザチップ１０によるレーザ発振が行われないことが好ましい。従って、駆動回路１３は、半導体レーザチップ１０の閾値電流値Ｉｔｈ未満の電流値を有する駆動電流を供給することが好ましい。
【００６９】
尚、図４に示す例は、駆動電流が、半導体レーザチップ１０における順方向電流である場合の例を示している。しかしながら、駆動回路１３は、半導体レーザチップ１０における逆方向電流を、駆動電流として供給してもよい。尚、逆方向電流の電流値は、その絶対値の大小にかかわらず、常に閾値電流値Ｉｔｈ未満となるため、上述した条件を満たしている。
【００７０】
また、駆動回路１３は、直流電流となる駆動電流を供給してもよいし、交流電流となる駆動電流を供給してもよい。尚、駆動電流が具体的にどのような交流電流又はどのような直流電流であることが好ましいかについての説明は、後に詳述する（図５から図８参照）。
【００７１】
再び図３において、ステップＳ１１の動作と並行して、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、半導体レーザチップ１０の導波路１０４内の各微小領域に対して、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを順に照射する（ステップＳ１２）。つまり、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、導波路１０４内部の各微小領域に対してエネルギー印加用レーザ光ＬＢの焦点を合わせることができるように、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを走査しながら照射する。このとき、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、エネルギー印加用レーザ光ＬＢの照射位置を測定しながら、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射する。測定された照射位置は、不図示のメモリ等に格納されてもよい。
【００７２】
ここで、駆動回路１３から供給される駆動電流とコンフォーカルレーザ顕微鏡１１から照射されるエネルギー印加用レーザ光ＬＢとの組み合わせについて、図５から図８を参照して説明する。ここに、図５から図８は、夫々、駆動回路１３から供給される駆動電流とコンフォーカルレーザ顕微鏡１１から照射されるエネルギー印加用レーザ光ＬＢとの組み合わせを示すグラフである。
【００７３】
図５に示すように、駆動電流が交流電流であって且つエネルギー印加用レーザ光ＬＢのレーザパワーが固定値Ｐｏ１であってもよい。特に、駆動電流は、時間と共に変動する所定電流値Ｉｏｐ１（但し、Ｉｏｐ１は、Ｉｏｐ１＜Ｉｔｈという条件を満たす）を基準としてその電流値の大きさ及び正負の符号が周期的に切り替わる交流電流であってもよい。より具体的には、駆動電流は、所定電流値Ｉｏｐ１＝Ａ１×ｔ（但し、Ａ１は所定の定数）であるとすると、Ａ１×ｔ＋Ｂ１×ｓｉｎ（ω１×ｔ＋δ１）という数式によって示されてもよい（但し、Ｂ１は所定の定数であり、ω１は交流の周期に対応する角周波数であり、δ１は位相である）。但し、駆動電流の電流値Ａ１×ｔ＋Ｂ１×ｓｉｎ（ω１×ｔ＋δ１）は、Ａ１×ｔ＋Ｂ１×ｓｉｎ（ω１×ｔ＋δ２）＜Ｉｔｈという条件を満たす。
【００７４】
図６に示すように、駆動電流が交流電流であって且つエネルギー印加用レーザ光ＬＢのレーザパワーが固定値Ｐｏ２であってもよい。特に、駆動電流は、時間によらずに固定された所定電流値Ｉｏｐ２（但し、Ｉｏｐ２は、Ｉｏｐ２＜Ｉｔｈという条件を満たす）を基準としてその電流値の大きさ及び正負の符号が周期的に切り替わる交流電流であってもよい。より具体的には、駆動電流は、Ｉｏｐ２＋Ｂ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ＋δ２）となってもよい（但し、Ｂ２は所定の定数であり、ω２は交流の周期に対応する角周波数であり、δ２は位相である）。但し、駆動電流の電流値Ｉｏｐ２＋Ｂ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ＋δ２）は、Ｉｏｐ２＋Ｂ２×ｓｉｎ（ω２×ｔ＋δ２）＜Ｉｔｈという条件を満たす。
【００７５】
図７に示すように、駆動電流の電流値が固定値Ｉｏｐ３（但し、Ｉｏｐ３は、Ｉｏｐ３＜Ｉｔｈという条件を満たす）となる直流電流であって且つエネルギー印加用レーザ光ＬＢのレーザパワーが時間と共に変動する所定パワーＰｏ３を基準としてそのレーザパワーの大きさ及び正負の符号が周期的に切り替わるレーザ光であってもよい。より具体的には、駆動電流は、所定パワーＰｏ３＝Ａ３×ｔ（但し、Ａ３は所定の定数）であるとすると、Ａ３×ｔ＋Ｂ３×ｓｉｎ（ω３×ｔ＋δ３）となってもよい（但し、Ｂ３は所定の定数であり、ω３はレーザパワーの交流変化に対応する角周波数であり、δ３は位相である）。
【００７６】
図８に示すように、駆動電流の電流値が固定値Ｉｏｐ４（但し、Ｉｏｐ４は、０≦Ｉｏｐ４≦Ｉｔｈという条件を満たす）となる直流電流であって且つエネルギー印加用レーザ光ＬＢのレーザパワーが時間よらずに固定された所定パワーＰｏ４を基準としてそのレーザパワーの大きさ及び正負の符号が周期的に切り替わるレーザ光であってもよい。より具体的には、駆動電流は、Ｐｏ４＋Ｂ４×ｓｉｎ（ω４×ｔ＋δ４）となってもよい（但し、Ｂ４は所定の定数であり、ω４はレーザパワーの交流変化に対応する角周波数であり、δ４は位相である）。
【００７７】
再び図３において、続いて、誘電率測定回路１４は、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１によるエネルギー印加用レーザ光ＬＢの走査の単位に合わせて、誘電率を測定する（ステップＳ１３）。より具体的には、誘電率測定回路１４は、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１によるエネルギー印加用レーザ光ＬＢの走査が１回行われる都度、誘電率を測定する。このとき、測定された誘電率は、不図示のメモリ等に格納されてもよい。特に、測定された誘電率は、ステップＳ１２で測定されたエネルギー印加用レーザ光ＬＢの照射位置と対応付けられながら、不図示のメモリ等に格納されてもよい。
【００７８】
以上のステップＳ１１からステップＳ１３までの動作が、導波路１０４内の全ての微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されるまで繰り返される。言い換えれば、以上のステップＳ１１からステップＳ１３までの動作が、導波路１０４内の各微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されたときに行われる誘電率の測定が、導波路１０４内の全ての微小領域を対象として完了するまで繰り返される。
【００７９】
続いて、ディスプレイ１５は、誘電率測定回路１４によって検出された誘電率と、当該誘電率が検出されたときにエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されていた位置とが対応付けられた画像情報を表示する（ステップＳ１４）。例えば、ディスプレイ１５は、ｚ軸が誘電率を示し且つｘ軸及びｙ軸の少なくとも一方が位置（つまり、走査方向に沿った面内における、エネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されていた位置）を示す２次元的な又は３次元的なグラフを表示してもよい。但し、ディスプレイ１５は、誘電率測定回路１４によって検出された誘電率を任意の態様で表示してもよい。
【００８０】
続いて、解析回路１６は、ディスプレイ１５に表示された画像情報に基づいて、半導体レーザチップ１０に欠陥が生じているか否か及び欠陥が生じている位置を解析する（ステップＳ１５）。つまり、解析回路１６は、画像情報が示す誘電率と当該誘電率が検出されたときにエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されていた位置との対応関係に基づいて、半導体レーザチップ１０に欠陥が生じているか否か及び欠陥が生じている位置を解析する。このとき、解析回路１６は、他の位置と比較して、誘電率が高くなっている又は低くなっている位置に欠陥が生じていると解析してもよい。このような解析回路１６による解析は、ディスプレイ１５に表示された画像情報を画像処理することで実現されてもよい。
【００８１】
ここで、誘電率を測定することで半導体レーザチップ１０を検査することができる技術的理由について説明する。例えば、導波路１０４内の一の微小領域に欠陥（例えば、結晶欠陥等）が発生している場合を想定して説明を進める。欠陥が発生している一の微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されることで生ずる当該一の微小領域内での電子の挙動状態は、欠陥が発生していない他の微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されることで生ずる当該他の微小領域内での電子の挙動状態と異なってくる。このような電子の挙動状態に関する特性を呈する物性的な要因として、一の微小領域における屈折率と他の微小領域における屈折率の差異が一例としてあげられる。更に、このような屈折率の差異は、一の微小領域における誘電率と他の微小領域における誘電率の差異が原因となって生ずることが、マクスウェルの電磁方程式から導かれる。従って、検出装置１は、誘電率測定回路１４によって検出された誘電率を解析することで、半導体レーザチップ１０に欠陥が生じているか否か及び欠陥が生じている位置を解析することができる。
【００８２】
より具体的には、例えば、欠陥が発生している一の微小領域におけるエネルギーギャップは、欠陥が発生していない他の微小領域におけるエネルギーギャップよりも小さくなることがある。その結果、欠陥が発生している一の微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射したときに測定される誘電率は、欠陥が発生していない他の微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射したときに測定される誘電率よりも大きくなる傾向を有する。或いは、欠陥が発生している一の微小領域におけるエネルギーギャップは、欠陥が発生していない他の微小領域におけるエネルギーギャップよりも大きくなることがある。その結果、欠陥が発生している一の微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射したときに測定される誘電率は、欠陥が発生していない他の微小領域にエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射したときに測定される誘電率よりも小さくなる傾向を有する。従って、検出装置１は、誘電率測定回路１４によって検出された誘電率を解析することで、半導体レーザチップ１０に欠陥が生じているか否か及び欠陥が生じている位置を解析することができる。
【００８３】
加えて、本実施例の検査装置１は、微小領域にエネルギーが付与されたときの熱起電力を検出することに代えて、微小領域にエネルギーが付与されたときの誘電率を検出することで半導体レーザチップ１０の検査を行うことができる。熱起電力を検出することで検査が行われる場合には、エネルギーが付与された微小領域に発生した熱が周囲の微小領域に拡散してしまうため、熱起電力の検出精度が相対的に低下してしまう。結果、検査の精度もまた相対的に低下してしまう。しかるに、本実施例の検査装置１は、周囲の微小領域に影響が拡散しにくい又は拡散することのない誘電率を検出することで検査を行うことができる。つまり、本実施例の検査装置１は、熱が拡散する要因である伝導体電子の動き（つまり、熱起電力の変化）を検出することに代えて、価電子帯と伝導帯との間の電子の遷移に起因する電子の挙動（つまり、誘電率の変化）を検出することで、半導体レーザチップ１０の検査を行うことができる。従って、本実施例の検査装置１は、検査の精度の低下を好適に抑制することができる。
【００８４】
加えて、本実施例の検査装置１は、検査を行う際には、図４に示すように、半導体レーザチップ１０の閾値電流値Ｉｔｈ未満の電流値を有する駆動電流を、半導体レーザチップ１０に供給している。従って、検査対象となる半導体レーザチップ１０がレーザ発振することがないため、半導体レーザチップ１０がレーザ発振している場合と比較して、半導体レーザチップ１０における熱の発生を相対的に抑制することができる。このため、誘電率を検出する際に、半導体レーザチップ自身の熱による影響を受けることは殆ど或いは全くなくなる。このため、本実施例の検査装置１は、誘電率の検出精度の低下を好適に抑制することができる。
【００８５】
加えて、本実施例の検査装置１は、図５に示すように、時間と共に変動する所定電流値Ｉｏｐ１に対して周期的に大きさと正負が切り替わる電流値を有する交流電流を、駆動電流として供給すると共に、固定パワーＰｏ１を有するエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射することができる。このため、ある微小領域へのエネルギー印加用レーザ光ＬＢの照射によって、当該微小領域における半導体劣化特性を蓄積させる（言い換えれば、履歴印加する）ことができる。従って、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を、当該微小領域の周囲の影響を考慮した状態で好適に検出することができる。
【００８６】
加えて、本実施例の検査装置１は、図６に示すように、固定された所定電流値Ｉｏｐ２に対して周期的に大きさと正負が切り替わる電流値を有する交流電流を、駆動電流として供給すると共に、固定パワーＰｏ２を有するエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射することができる。このため、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を好適に検出することができる。
【００８７】
加えて、本実施例の検査装置１は、図７に示すように、時間と共に変動する所定パワーＰｏ３に対して周期的に大きさと正負が切り替わる交流パワーを有するエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射すると共に、固定電流値Ｉｏｐ３を有する直流電流を、駆動電流として供給することができる。このため、ある微小領域へのエネルギー印加用レーザ光ＬＢの照射によって、当該微小領域における半導体劣化特性を蓄積させる（言い換えれば、履歴印加する）ことができる。従って、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を、当該微小領域の周囲の影響を考慮した状態で好適に検出することができる。
【００８８】
加えて、本実施例の検査装置１は、図８に示すように、固定された所定パワーＰｏ４に対して周期的に大きさと正負が切り替わる交流パワーを有するエネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射すると共に、固定電流値Ｉｏｐ４を有する直流電流を、駆動電流として供給することができる。このため、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射した微小領域の特性（例えば、上述した誘電率）を好適に検出することができる。
【００８９】
尚、上述した説明では、半導体レーザチップ１０の導波路１０４にエネルギーを付与するための手段として、エネルギー印加用レーザ光ＬＢを照射するコンフォーカルレーザ顕微鏡１１を用いている。しかしながら、半導体レーザチップ１０の導波路１０４にエネルギーを付与するための手段として、導波路１０４内の電子の挙動状態に影響を与える任意のエネルギーを付与することができる任意の手段を用いてもよい。例えば、半導体レーザチップ１０の導波路１０４にエネルギーを付与するための手段として、半導体レーザチップ１０に対して振動又は応力を付与する圧電素子を用いてもよい。この場合は、圧電素子から付与される振動又は応力が、導波路１０４内の電子の挙動状態に影響を与えるエネルギーとなり得る。
【００９０】
また、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、赤外線受光機能を備えていてもよい。より具体的には、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、赤外線カメラを備えていてもよい。赤外線受光機能ないしは赤外線カメラは、半導体レーザチップ１０の発光状況（例えば、発光スペクトル）を測定ないしは検出することができる。この場合、検査装置１は、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１によって測定される発光スペクトルを分析することで、半導体レーザチップ１０に欠陥が生じているか否か及び欠陥が生じている位置をより高精度に解析することができる。
【００９１】
但し、赤外線カメラ等に代表される赤外線受光機能を追加することによって生ずる費用的なコストを抑制するという視点を重視するのであれば、コンフォーカルレーザ顕微鏡１１は、赤外線受光機能を備えていなくともよい。
【００９２】
また、図３のステップＳ１５において、解析回路１６は、ディスプレイ１５に表示された画像情報を用いることなく、誘電率測定回路１４によって検出された誘電率と、当該誘電率が検出されたときにエネルギー印加用レーザ光ＬＢが照射されていた位置とに基づいて、半導体レーザチップ１０に欠陥が生じているか否か及び欠陥が生じている位置を解析してもよい。この場合、検査装置１は、ディスプレイ１５を備えていなくともよい。また、検査装置１は、図３のステップＳ１４の動作（つまり、画像情報の表示動作）を行わなくともよい。
【００９３】
或いは、解析回路１６に代えて、検査装置１のオペレータが、ディスプレイ１５に表示された画像情報に基づいて、半導体レーザチップ１０に欠陥が生じているか否か及び欠陥が生じている位置を解析してもよい。この場合、検査装置１は、解析回路１６を備えていなくともよい。
【００９４】
また、上述した説明では、半導体レーザチップ１０が検査装置１の検査対象となる例について説明している。しかしながら、半導体レーザチップ１０以外の任意の半導体素子が、検査装置１の検査対象となってもよい。任意の半導体素子の一例として、例えば、任意の集積回路（例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等）や任意のダイオードや任意のトランジスタ等があげられる。この場合であっても、上述した各種効果を好適に享受することができる。
【００９５】
また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う検査装置及び方法もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【００９６】
１  検査装置
１０  半導体レーザチップ
１０４  導波路
１１  コンフォーカルレーザ顕微鏡
１２  ステージ
１３  駆動回路
１４  誘電率測定回路
１５  ディスプレイ
１６  解析回路
【図１】
0005582613.tif 000002
【図２】
0005582613.tif 000003
【図３】
0005582613.tif 000004
【図４】
0005582613.tif 000005
【図５】
0005582613.tif 000006
【図６】
0005582613.tif 000007
【図７】
0005582613.tif 000008
【図８】
0005582613.tif 000009