(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光励起による過剰な電子・正孔の生成・消滅による半導体の内部電界変調を利用した半導体エピタキシャル結晶ウエハの半導体結晶測定法であって、
光励起による過剰な電子・正孔の生成・消滅により生ずる前記半導体エピタキシャル結晶ウエハのバンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）に基づき、この反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）と、前記半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製されたヘテロ接合バイポーラトランジスタの電流利得との間の相関を利用して結晶品質を判定することを特徴とする半導体結晶測定法。
【請求項２】
前記結晶品質は、バンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）が大きいほど優れていると判定することを特徴とする請求項１記載の半導体結晶測定法。
【請求項３】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハは、エミッタ層およびコレクタ層のバンドギャップエネルギー近傍において、光励起により発生するバンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）を測定することによって結晶品質を判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体結晶測定法。
【請求項４】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製されるヘテロ接合バイポーラトランジスタの電流利得をバンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）から予測することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の半導体結晶測定法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体エピタキシャル結晶ウエハのバンドギャップ近傍で光励起による過剰な電子・正孔の生成・消滅により生ずるバンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）により結晶品質を判定する半導体結晶測定法であり、室温、非破壊で容易な結晶品質測定が可能な半導体結晶測定法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の構造の多様化、ならびに半導体素子の作製プロセスの複雑化に伴い、半導体素子の作製に用いられる半導体エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質の非破壊測定法、および半導体エピタキシャル結晶ウエハの非破壊選別法が強く求められている。
【０００３】
通常、半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いた半導体素子の作製において、半導体素子の特性を決定する主な要因には、半導体エピタキシャル結晶ウエハの品質と、半導体素子の作製プロセスがあるが、半導体素子の電気的特性は、作製プロセスを経た後でなければ評価することができない。
【０００４】
しかしながら、予め品質の優れた半導体エピタキシャル結晶ウエハを非破壊で選別することが可能ならば、電気的特性の低い半導体素子を作製するという不要な作製プロセスを省くことができる。
【０００５】
また、半導体エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質から半導体素子の電気的特性を予測して評価することが可能ならば、長時間の半導体素子作製プロセスを経る必要がなくなり、半導体素子作製に要する経費と工数を大幅に低減することができる。
【０００６】
一方、近年、光伝送通信システムや無線通信システムの超高速化、大容量化および低消費電力化の要請が急速に高まる傾向に伴い、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Transistor）が不可欠な半導体素子となりつつある。
【０００７】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、エピタキシャル結晶成長技術を用いて作製される。
このため、多様な半導体材料を選択して任意の層構造を形成することが可能であるとともに、優れた電気的特性の実現が可能となるため、様々なシステムへの応用が期待されている。
【０００８】
このヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハにおいては、エミッタ、ベース、コレクタのＨＢＴ構造を形成する各層の結晶品質が半導体素子の電気的特性に大きな影響を及ぼす。
【０００９】
特に、エミッタ層およびベース層において、再結合中心（recombination center）として作用する欠陥の密度が高い場合には、再結合電流が増加することによってトランジスタの電流利得（コレクタ電流とベース電流との比：ｈＦＥ）を低下させる原因となる。
そこで、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の作製に際しては、欠陥密度の低いエピタキシャル結晶をデバイス作製プロセスの前に選別することが望ましい。
【００１０】
半導体エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質の非破壊評価法としては、従来からフォトルミネッセンス（ＰＬ：Photoluminescence）法が用いられており、フォトルミネッセンス（ＰＬ）信号の強度を比較することによって再結合中心密度を評価することができるとともに、バンドギャップ、不純物の同定および濃度の定量測定が可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハにフォトルミネッセンス（ＰＬ）法を適用した場合、エミッタ−ベース接合、ベース−コレクタ接合近傍の空乏層領域では、電子と正孔とが強い電界によって分離されてしまうため、発光再結合の効率が低下する。
【００１２】
このため、室温では、空乏層領域からのフォトルミネッセンス（ＰＬ）信号が雑音に埋もれてしまい、ＰＬ信号の検出はほとんど不可能になる課題がある。
【００１３】
励起光の強度を高めると、ＰＬ信号の検出が可能となるが、励起光の照射自体によって半導体エピタキシャル結晶ウエハに損傷を与える虞があり、非破壊評価法として無意味になってしまう課題がある。
【００１４】
また、ベース層の結晶品質を評価するために、ベース層からＰＬ信号を検出することが望ましいが、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたＨＢＴ構造においては、ベース層は通常コレクタ層と同じ半導体を用いており、かつベース層はコレクタ層と比較して層厚が薄いため、ベース層からのＰＬ信号をコレクタ層からのＰＬ信号と分離して測定することも、室温では困難である。
【００１５】
上記の課題を解決するため、ＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハのフォトルミネッセンス（ＰＬ）法を用いた測定は、通常、半導体エピタキシャル結晶ウエハを液体窒素温度や液体ヘリウム温度の低温で冷却して行われる。
そして、低温で測定されたフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルと、各層の結晶品質または電気的特性との関係について報告されている。
【００１６】
しかし、実際に半導体素子を作製するための半導体エピタキシャル結晶ウエハの非破壊選別を行うために、大きな口径を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハ全体を均一の低温に冷却することは困難な課題がある。
【００１７】
また、測定に際して半導体エピタキシャル結晶ウエハを低温に冷却して測定し、測定後に室温まで戻す作業は、著しく煩雑になり、実用上好ましくない課題がある。
【００１８】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的はＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質を室温、非破壊で評価するとともに、電気的特性に優れた半導体素子の作製に適した半導体エピタキシャル結晶ウエハを容易に選別することができる半導体結晶測定法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る半導体結晶測定法は、光励起による過剰な電子・正孔の生成・消滅による半導体の内部電界変調を利用した半導体エピタキシャル結晶ウエハの半導体結晶測定法であって、光励起による過剰な電子・正孔の生成・消滅により生ずる前記半導体エピタキシャル結晶ウエハのバンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）に基づき、この反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）と、前記半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製されたヘテロ接合バイポーラトランジスタの電流利得との間の相関を利用して結晶品質を判定することを特徴とする。
【００２０】
また、結晶品質は、バンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）が大きいほど優れていると判定することを特徴とする。
【００２１】
また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハは、エミッタ層およびコレクタ層のバンドギャップエネルギー近傍において、光励起により発生するバンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）を測定することによって結晶品質を判定することを特徴とする。
【００２２】
さらに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ構造を有する前記半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製されるヘテロ接合バイポーラトランジスタの電流利得をバンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）から予測することを特徴とする。
【００２３】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハにおいて、エミッタ−ベース空乏層、ベース−コレクタ空乏層およびベース層中で再結合中心として作用する欠陥密度が増加することにより、光励起による過剰な電子・正孔の生成・消滅によって生じる内部電界の変調に起因した結晶のバンドギャップ近傍の反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）が減少することを見出した。
これにより、反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）が大きいと、半導体エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質が優れていることを立証した。
【００２４】
また、半導体エピタキシャル結晶ウエハの反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）と、この半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得との間にリニアーな相関があることを見出したので、反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）から電流利得を予測することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本願発明の発明者は、光励起による過剰な電子・正孔の発生・消滅による内部電界変調を利用した変調分光法を半導体エピタキシャル結晶ウエハの非破壊評価に適用してきたが、最近、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハにおいて、エミッタおよびコレクタを形成する半導体のバンドギャップ近傍の反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）と、この半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製されたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）との間に所定の相関があることを初めて見出した。
【００２６】
なお、この光励起による過剰な電子・正孔の生成に伴う内部電界変調に起因した反射率差強度（ΔＲ／Ｒ）の測定は、一般的にはフォトリフレクタンス（Photoreflectance：ＰＲ）法と呼ばれ、これまではもっぱら結晶のバンドギャップ、組成または内部電界強度の測定に適用されてきた。
【００２７】
【実施例】
図１はＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−コレクタ空乏層からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）のスペクトル図である。
図１にＩｎＰ（001）基板に格子整合したｎ−ＩｎＰエミッタ層、ｐ+−ＩｎＧａＡｓベース層、ｉ−ＩｎＧａＡｓコレクタ層を有するＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−コレクタ空乏層からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の光子エネルギー（ｅＶ）に対するスペクトルを示す。
なお、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）は、実際に測定した値に１０６倍した値１０６ΔＲ／Ｒで表す。
【００２８】
図１に示す光子エネルギー範囲では、エミッタ層であるＩｎＰのバンドギャップエネルギー近傍に反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）のピークが現れ、さらに光子エネルギーの高い範囲に強度振動が現れる。
【００２９】
この強度振動は、フランツ−ケルディッシュ（Franz−Keldysh：ＦＫ）振動と呼ばれるもので、エレクトロリフレクタンス（Electroreflectance：ＥＲ）法やＰＲ法等の電界変調スペクトルに現れる特有のスペクトルであり、振動の周期から内部電界強度を測定することが可能である。
【００３０】
本願発明の発明者は、図１に矢印で示した振動の最大振幅に着目し、トライアンドエラーの実験と考察を行った結果、後述する最大振幅強度（反射率差信号強度ΔＲ／Ｒ）と結晶中の再結合中心密度の相関を導いた。
さらに、ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハの試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）と、この試料から作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）との間に相関があることを初めて見出した。
【００３１】
図２はＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハの試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）と、この試料から作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の関係図である。
図２にＩｎＰ（001）基板に格子整合したｎ−ＩｎＰエミッタ層、ｐ+−ＩｎＧａＡｓベース層、ｉ−ＩｎＧａＡｓコレクタ層を有するＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層（●印）、ベース−コレクタ空乏層（▲印）からの反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）と、同ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の関係を示す。
【００３２】
ここで、半導体エピタキシャル結晶ウエハは、有機金属気相成長法により形成したもので、同一層構造を有するが成長条件を変えて異なる結晶品質としたものである。
【００３３】
図２から明らかなように、エミッタ−ベース空乏層領域に起因した反射率差信号強度（●印）と、ベース−コレクタ空乏層に起因した反射率差信号強度（▲印）は、いずれも電流利得（ｈＦＥ）との間に正相関を示す。
【００３４】
つまり、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）のスペクトル測定（図１参照）において、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の最大振幅強度値を抽出し、所定のしきい値以上の反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を選定することにより、半導体素子（例えば、ＨＢＴ）を作製した時に、優れた電気特性（例えば、電流利得）をもたらす（図２参照）結晶品質の優れた半導体エピタキシャル結晶ウエハを選別することができる。
【００３５】
上記の結果を考察することにより、本願発明の発明者は、ＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハでは、エミッタ−ベース空乏層またはベース−コレクタ空乏層で再結合中心となる欠陥密度と反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の間に以下の関係があることを明らかにした。
【００３６】
反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）は、数１に示すように、励起光照射によってエミッタ−ベース接合やベース−コレクタ接合に発生する光誘起電圧Ｖｍに比例する。
【００３７】
【数１】
ΔＲ／Ｒ∝Ｖｍ
【００３８】
光誘起電圧Ｖｍは、通常光照射下のｐｎ接合ダイオードのＩ−Ｖ特性から、順バイアス電流ＩＦと光電流ＩＬを用いて数２からＩ＝０の時にＶ＝Ｖｍで求められる。
【００３９】
【数２】
Ｉ＝ＩＦ−ＩＬ
【００４０】
また、バイアス電流ＩＦと光電流ＩＬは、それぞれ数３、数４で表わされる。
【００４１】
【数３】
ＩＦ＝ＩＳ〔ｅｘｐ（ｑＶ／ｎｋＴ）−１〕
【００４２】
数３において、ＩＳは逆方向飽和電流、ｑは素電荷量、ｎはダイオードの理想因子、Ｖは印加電圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度を表わす。
【００４３】
【数４】
ＩＬ＝ｑＧ＝ｑＰｍγ（１−ＲＯ）／ｈν
【００４４】
数４において、Ｇは光照射による電子・正孔対の生成密度、Ｐｍは励起光強度、γは量子効率、ＲＯは反射率、ｈνはフォトンのエネルギーを表わす。
【００４５】
上記数１〜数４は、半導体エピタキシャル結晶ウエハに含まれる欠陥の効果がない理想的な状態であり、実際の実験結果を説明するためには、電子・正孔の生成密度を左右する再結合中心として作用する欠陥の影響を導入しなければならない。
【００４６】
ＨＢＴ構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層およびベース−コレクタ空乏層において、単一レベルの再結合中心が、エミッタ−ベース接合界面およびベース−コレクタ接合界面から幅Ｗに亘って密度Ｎｔで一様に存在し、再結合電流が支配的になると仮定すれば、数３は数５で表わされる。
【００４７】
【数５】
ＩＦ＝（ｑＷ／２）σＶｔｈＮｔｎｉ〔ｅｘｐ（ｑＶ／２ｋＴ）−１〕
【００４８】
数５において、Ｗは空乏層幅、σは欠陥のキャリア捕獲断面積、Ｖｔｈはキャリアの熱速度、Ｎｔは再結合中心密度、ｎｉは真性キャリア濃度を表わす。
【００４９】
定常状態では、数２において、Ｉ＝０、Ｖ＝Ｖｍであり、数４および数５より、光励起電圧Ｖｍは数６で表わされる。
【００５０】
【数６】
Ｖｍ＝（２ｋＴ／ｑ）ｌｎ〔１＋（２／Ｗ）（１／σＶｔｈｎｉ）{γ（１−ＲＯ）／ｈν}Ｐｍ／Ｎｔ〕
【００５１】
したがって、Ａ＝２ｋＴ／ｑ、Ｂ＝（２／Ｗ）（１／σＶｔｈｎｉ）{γ（１−ＲＯ）／ｈν}とおくと、ＡおよびＢはσが一定であれば定数となるため、Ｔが一定の下では反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）は数７で表わされる。
【００５２】
【数７】
ΔＲ／Ｒ＝Ａｌｎ（１＋ＰｍＢ／Ｎｔ）
【００５３】
図３は再結合中心密度（Ｎｔ）をパラメータとした励起光強度（Ｐｍ）に対する反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）の関係図である。
図３において、○および▲で示す特性は実験値、実線で示した特性は数７による理論値であり、実験値と理論値は極めてよく一致する。
【００５４】
図３から明らかなように、励起光強度（Ｐｍ）が増加するに伴い、反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）も数７に従って増加する。
また、励起光強度（Ｐｍ）が同じであれば、再結合中心密度（Ｎｔ）が増加するに伴い、反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）は減少する。
【００５５】
なお、図３で反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）が高い値を示した半導体エピタキシャル結晶ウエハ、即ち再結合中心密度（Ｎｔ）の低い半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、図２で電流利得（ｈＦＥ）が高い値を示すことが確認できた。
【００５６】
一方、図３で反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）が低い値を示した半導体エピタキシャル結晶ウエハ、即ち再結合中心密度（Ｎｔ）の高い半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、図２で電流利得（ｈＦＥ）が低い値を示す。
【００５７】
数７から明らかなように、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）は、再結合中心密度（Ｎｔ）が増加することによって減少し、再結合中心密度（Ｎｔ）が減少することによって増加する関係にあるため、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を測定することにより、半導体エピタキシャル結晶ウエハの再結合中心密度（Ｎｔ）を評価することができる。
【００５８】
次に、図２に示した反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）とヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の相関については以下のように考察される。
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）が低下する原因は、エミッタ−ベース接合領域における再結合電流成分の増大とベース層における再結合電流成分の増大が考えられる。
【００５９】
エミッタ−ベース接合領域における再結合電流の増大については、エミッタ−ベース空乏層中において再結合中心として作用する欠陥の密度が高ければ、再結合電流成分が増加し、電流利得（ｈＦＥ）を低下させる原因となる。
同じように、空乏層中の再結合中心密度が高ければ、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を低下させてしまう。
【００６０】
ベース層における再結合電流成分の増大については、ベース層中の再結合中心の増加が再結合電流を増加させるため、電流利得（ｈＦＥ）を低下させる原因となる。
【００６１】
本願発明の発明者は、ベース層中の再結合中心生成機構として、成長中および成長後の高温保持によるフレンケル反応を考えた。
ベース層のような高い不純物濃度を有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ｐ型結晶は、平衡状態でＶ族原子空孔が高い飽和濃度を有することが知られており、これはフェルミ準位効果とも呼ばれている。
【００６２】
ｐ型層の結晶成長では、成長面において表面のフェルミ準位が結晶のバンドギャップの中央付近にピン留めされているため、成長表面近傍におけるＶ族原子空孔の濃度は低い。
【００６３】
しかし、結晶成長の進行に伴い、成長表面が結晶内部に取り込まれる際に、Ｖ族原子空孔濃度の未飽和を解消するため、フレンケル反応によってＶ族原子空孔が生成される。
【００６４】
フレンケル反応によって生成された空孔および格子間原子は、ベース層中で再結合中心として作用する。
また、生成された格子間原子は、比較的大きな拡散定数を有するため、容易に拡散してエミッタ−ベース空乏層やベース−コレクタ空乏層に侵入する。
【００６５】
格子間原子は、一般的に非発光再結合中心となる場合が多いが、これらの空乏層に侵入した格子原子が再結合中心として作用して反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を低下させるものと考えられる。
【００６６】
上記のように、ベース層中で再結合中心として作用する欠陥が生成されることに伴い、エミッタ−ベース空乏層およびベース−コレクタ空乏層にも再結合中心として作用する欠陥が侵入し、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）を低下させると同時に、半導体エピタキシャル結晶ウエハの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）も低下させる。
【００６７】
つまり、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の低下は、ベース層品質の低下を示唆しており、本願発明の発明者は、実験と考察に基づいて反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の低下がベース層の劣化に起因することを実証した。
【００６８】
上記の考察から、半導体エピタキシャル結晶ウエハの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）を低下させる結晶品質の劣化は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の低下をもたらすことが明らかになった。
【００６９】
そして、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）にヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の所望の電流利得（ｈＦＥ）が得られる値の範囲を設定し、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）スペクトルの測定を半導体エピタキシャル結晶ウエハについて実施し、設定した範囲内にある反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）の半導体エピタキシャル結晶ウエハを選定することにより、所望の電流利得（ｈＦＥ）が得られるヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を作製するために適した品質の良い半導体エピタキシャル結晶ウエハの選別が可能となる。
【００７０】
したがって、反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）が大きい程、半導体エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質は優れ、さらにこの半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）も高い値のものが得られる。
【００７１】
また、図２に示す反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）と電流利得（ｈＦＥ）の線形な相関から、半導体エピタキシャル結晶ウエハの反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）を測定することにより、この半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）を正確に予測することができる。
【００７２】
なお、一般的なＰＲ法については、「Handbook on Semiconductors Completely Revised Edition Vol.2,1994,p.527-635」に紹介されている。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、光励起による過剰な電子・正孔の生成・消滅により生ずる前記半導体エピタキシャル結晶ウエハのバンドギャップ近傍における反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）に基づき、この反射率差強度ΔＲ／Ｒの最大値と最小値の差（最大振幅強度）と、前記半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて作製されたヘテロ接合バイポーラトランジスタの電流利得との間の相関を利用して結晶品質を判定することにより、室温ならびに非破壊で、半導体エピタキシャル結晶ウエハの品質を評価することができ、反射率差信号強度が高い程、半導体エピタキシャル結晶ウエハの結晶品質が優れていると判定することができる。
【００７４】
また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）構造を有する半導体エピタキシャル結晶ウエハで測定する反射率差信号強度を所定値の範囲に設定してウエハを選定することにより、この半導体エピタキシャル結晶ウエハを用いて所望の電流利得を有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を作製することができる。
【００７５】
よって、ＨＢＴ作製プロセスに要する余分な経費や作業時間を大幅に低減し、電気的特性に優れた半導体素子の作製に適した半導体エピタキシャル結晶ウエハを容易に選別可能な半導体結晶測定法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＩｎＰ系ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハのエミッタ−ベース空乏層、ベース−コレクタ空乏層からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）のスペクトル図
【図２】  ＨＢＴ構造の半導体エピタキシャル結晶ウエハの試料からの反射率差信号強度（ΔＲ／Ｒ）と、この試料から作製したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の電流利得（ｈＦＥ）の関係図
【図３】  再結合中心密度（Ｎｔ）をパラメータとした励起光強度（Ｐｍ）に対する反射率差信号強度（１０６ΔＲ／Ｒ）の関係図
【符号の説明】
ＨＢＴ  ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
ΔＲ／Ｒ  反射率差信号強度
ｈＦＥ  電流利得
Ｎｔ  再結合中心密度
Ｖｍ  光誘起電圧
Ｐｍ  励起光強度
ＩＦ  バイアス電流
ＩＬ  光電流
ＩＳ  逆方向飽和電流
【図１】
0003646218.tif 000002
【図２】
0003646218.tif 000003
【図３】
0003646218.tif 000004