JP2002340974A - 半導体素子の電気特性測定装置、及び半導体素子の電気特性測定方法 - Google Patents

半導体素子の電気特性測定装置、及び半導体素子の電気特性測定方法

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JP2002340974A
JP2002340974A JP2001148366A JP2001148366A JP2002340974A JP 2002340974 A JP2002340974 A JP 2002340974A JP 2001148366 A JP2001148366 A JP 2001148366A JP 2001148366 A JP2001148366 A JP 2001148366A JP 2002340974 A JP2002340974 A JP 2002340974A
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measuring
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Seiichiro Hori
誠一郎 堀
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子の帯電や結露を防ぎ、かつ半導体
素子の温度を正確に制御しながら、半導体素子の電気特
性に測定できる測定装置、及びその測定方法を提供す
る。 【解決手段】 測定対象である半導体素子1に対して、
帯電量及び湿度を制御した気体を噴射させる。また半導
体素子が形成された基板2をのせるステージ3と、半導
体素子1の電気特性の測定に用いる針6と、半導体素子
1に噴射させる気体の温度とを同一にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の電気
特性を測定する測定装置、及びその測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶パネル、ICなどには多数の半導体
素子が用いられている。そして、該半導体素子の電気特
性を測定した際の測定結果は、半導体素子に印加する電
圧電流の値以外に、半導体素子に照射する光の強度、半
導体素子の温度も依存する。
【0003】以下、図2を用いて、従来の半導体素子の
電気特性の測定装置について説明する。図2は、従来に
おける、半導体素子の電気特性の測定装置を示す構成図
である。
【0004】従来の測定装置で半導体素子1の電気特性
を測定する場合、まず、前記半導体素子1が形成された
基板2を、温度調節機能がついたステージ3上に置き、
光源4からの光を光ファイバー5を通して該半導体素子
1に照射する。そして、前記基板2及びステージ3の温
度が安定した後、半導体素子1の電気特性の測定に用い
る針6を該半導体素子1に接触させて電圧及び電流を印
加し、電気特性を測定するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の半導体素子の電気特性の測定装置を用いて、低
温で前記半導体素子1の電気特性を測定した場合、半導
体素子1や基板2が結露してしまい、半導体素子1に照
射される光の照度を正確に制御できず、その結果半導体
素子1の電気特性を正確に測定できない、という問題が
あった。
【0006】また、前記半導体素子1が乾燥すると帯電
しやすくなり、該半導体素子1に針6を接触させる時に
電荷の移動が発生して半導体素子1が破壊してしまう可
能性があり、また逆に前記半導体素子1の湿度が高い
と、半導体素子1と針6との間の抵抗が高くなって半導
体素子1の電気特性が正確に測定できない、という問題
もあった。
【0007】さらに、半導体素子1の温度と、該半導体
素子1に接触させる針6の温度とが異なった場合、前記
半導体素子1と針6との間に熱起電力が生じたり、ま
た、前記半導体素子1が形成される基板2の熱伝導率が
悪いと、ステージ3で温度制御を行っても、前記半導体
素子1の温度を正確に制御できず、その結果半導体素子
1の電気特性を正確に測定できない、という問題があっ
た。
【0008】本発明は、以上のような問題に鑑みてなさ
れたものであり、半導体素子の電気特性を正確に測定可
能な測定装置、及びその測定方法を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項1に記載の半導体素子の測定装置
は、半導体素子を形成する基板を温度制御可能なステー
ジ上にのせた状態で、該半導体素子に光ファイバーを使
用して光源からの光を照射し、前記半導体素子に針を接
触させて電圧および電流を印加して該半導体素子の電気
特性を測定する半導体素子の電気特性測定装置におい
て、前記半導体素子に、湿度と帯電量とを制御した気体
を噴射する気体噴射口を備えるものである。
【0010】また、本発明の請求項2に記載の半導体素
子の電気特性測定装置は、請求項1に記載の半導体素子
の電気特性測定装置において、前記気体噴射口から噴射
される気体の温度は、前記ステージの温度と同一である
ものである。
【0011】また、本発明の請求項3に記載の半導体素
子の電気特性測定装置は、請求項1または請求項2に記
載の半導体素子の電気特性測定装置において、前記気体
噴射口から噴射される気体の湿度が、50%〜60%に
なるように制御するものである。
【0012】また、本発明の請求項4に記載の半導体素
子の電気特性測定装置は、請求項1ないし請求項3のい
ずれかに記載の半導体素子の電気特性測定装置におい
て、前記半導体素子に接触させる針の温度が、該半導体
素子の温度と同一になるよう制御するものである。
【0013】また、本発明の請求項5に記載の半導体素
子の電気特性測定装置は、請求項4に記載の半導体素子
の電気特性測定装置において、前記針と、前記半導体素
子が形成される基板をのせるステージとを、熱伝導率の
よい絶縁体によって熱的に結合させるものである。
【0014】また、本発明の請求項6に記載の半導体素
子の電気特性測定方法は、半導体素子を形成する基板を
温度制御可能なステージ上にのせた状態で、該半導体素
子に光ファイバーを使用して光源からの光を照射し、前
記半導体素子に針を接触させて電圧および電流を印加し
て該半導体素子の電気特性を測定する半導体素子の電気
特性測定方法において、前記半導体素子に湿度と帯電量
とを制御した気体を噴射するものである。
【0015】また、本発明の請求項7に記載の半導体素
子の電気特性測定方法は、請求項6に記載の半導体素子
の電気特定測定方法において、前記気体噴射口から噴射
される気体の湿度が、50%〜60%になるよう制御す
るものである。
【0016】また、本発明の請求項8に記載の半導体素
子の電気特性測定方法は、請求項6または請求項7に記
載の半導体素子の電気特性測定装置方法において、前記
気体噴射口から噴射させる気体の温度と、前記針の温度
と、前記半導体素子の温度とが同一になるように制御す
るものである。
【0017】また、本発明の請求項9に記載の半導体素
子の電気特性測定方法は、請求項6に記載の半導体素子
の電気特性測定方法において、前記半導体素子の電気特
性を低温で測定する場合、前記半導体素子に対して、室
温で、湿度が50%〜60%に制御された気体を噴射さ
せながら該半導体素子と前記針とを接触させた後、前記
半導体素子に対して、乾燥した気体を噴射させながら温
度を低下させ、前記半導体素子の電気特性を測定するも
のである。
【0018】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下、図1を用
いて、本実施の形態1における半導体素子の電気特性を
測定する測定装置について説明する。図1は、本実施の
形態1における半導体素子の電気特性測定装置を示す構
成図である。
【0019】本実施の形態1における半導体素子の測定
装置は、図1に示すように、従来装置に、湿度及び帯電
量を制御した気体を半導体素子1に対して噴射する気体
噴射口7と、該気体噴射口7から噴射される気体の帯電
量及び湿度を測定するセンサ8と、温度調節機能がつい
たステージ3と測定対象である半導体素子1の電気特性
の測定に用いる針6とを熱的に結合させる熱伝導率のよ
い絶縁体9と、をさらに備えたものである。
【0020】本実施の形態1の測定装置で、測定対象で
ある半導体素子1の電気特性を測定する場合、まず、半
導体素子1が形成された基板2を、温度調節機能がつい
たステージ3の上に置き、気体噴射口7から湿度及び帯
電量が制御された気体を前記半導体素子1に対して噴射
して除電しながら、光源4からの光を光ファイバー5を
通して照射する。そして、前記基板2、ステージ3及び
針6の温度が安定した後、該半導体素子1に対して針6
を接触させて電圧及び電流を印加し、電気特性を測定す
るものである。
【0021】ここで、気体噴射口7から前記半導体素子
1に対して噴射する気体について説明する。半導体素子
1は、半導体素子1及び基板2の周辺の湿度が40%以
下になると帯電しやすくなり、そのように半導体素子1
が乾燥して帯電しているときに前記針6と接触させると
電荷の移動が生じ、静電破壊されやすくなる。一方、半
導体素子1及び基板2の周辺の湿度が高いと、半導体素
子1と針6との間の接触抵抗が高くなってしまう。その
ため、噴射する気体の湿度を50%〜60%になるよう
制御する。このように、湿度及び帯電量が制御された気
体を半導体素子1に噴射することで、該半導体素子1が
帯電したり、接触抵抗が高くならないようにすることが
でき、その結果、半導体素子1の電気特性を正確に測定
することができる。なお、前記気体の帯電量を制御する
方法としては、例えば、半導体素子1周辺の電位量をセ
ンサ等で測定し、その電位量とは反対の電位となるよう
に前記気体の帯電量を制御する方法がある。また、前記
気体を帯電させる方法としては、水素イオンやオゾンを
混入させると良く、その噴射させる気体は、空気および
窒素が一般的である。
【0022】さらに、低温で半導体素子1に光を照射さ
せながら電気特性を測定する時に生じる結露を防止する
方法としては、最初に、室温で、湿度50%〜60%の
気体を気体噴射口7から半導体素子1に噴射させながら
半導体素子1と針6とを接触させ、その後、前記気体噴
射口7から乾燥した気体を半導体素子1に対して噴射さ
せながら温度を低下させると、半導体素子1の結露を防
ぐことができる。
【0023】また、針6とステージ3とを熱伝導率のよ
い絶縁体9によって熱的に結合させて、半導体素子1と
針6の温度を同一にし、前記針6と半導体素子1との温
度差によって熱起電力が発生するのを防止して、半導体
素子1の電気特性を正確に測定できるようにする。この
前記絶縁体9の材料としては、例えばシリコンが挙げら
れる。さらに、半導体素子1に噴射させる気体の温度も
前記ステージ3の温度と同一にすることで、基板2の伝
導率がわるくても、半導体素子1及び基板2の表裏の温
度を同一にでき、半導体素子1の温度をより正確に制御
することが可能となる。この結果、半導体素子1の電気
特性をさらに正確に測定できる。
【0024】以上のように、本実施の形態1によれば、
測定対象である半導体素子1に、帯電量及び湿度が制御
された気体を噴射させて除電しながら、電気特性を測定
するようにしたので、半導体素子1が乾燥して帯電し、
前記針6とを接触させた際に電荷の移動が起こって半導
体素子が破壊するのを防止できる。また、半導体素子1
の湿度が高くなって接触抵抗が高くなるのを抑制でき、
その結果、半導体素子1の電気特性を正確に測定するこ
とができる。
【0025】また、前記針6と、半導体素子を形成する
基板2をのせるステージ3とを、熱伝導率のよい絶縁体
9で接続し、熱的に結合させて同一温度にするようにし
たので、温度差による熱起電力が発生するのを抑制で
き、その結果、半導体素子1の電気特性を正確に測定す
ることができる。さらに、前記気体噴射口7から噴射す
る気体の温度も同一温度にすると、半導体素子1の表裏
の温度を同一にすることができるため、半導体素子1の
電気特性をより正確に測定することができる。
【0026】さらに、前記半導体素子1を低温で測定す
る場合は、まず、室温で前記気体を噴射しながら針6を
接触させ、次に乾燥させた気体を該半導体素子1に噴射
しながら温度を下げていくことで結露を防止できるの
で、光源4から照射される光の照度を正確に制御でき、
半導体素子の電気特性を正確に測定することができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1に記載
の半導体素子の電気特性測定装置によれば、半導体素子
を形成する基板を温度制御可能なステージ上にのせた状
態で、該半導体素子に光ファイバーを使用して光源から
の光を照射し、前記半導体素子に針を接触させて電圧お
よび電流を印加して該半導体素子の電気特性を測定する
半導体素子の電気特性測定装置において、前記半導体素
子に、湿度と帯電量とを制御した気体を噴射する気体噴
射口を備えるようにしたので、半導体素子を除電するこ
とができ、前記針を半導体素子に接触させるときに電荷
の移動が生じて、半導体素子が静電気破壊しないように
することができる。
【0028】また、本発明の請求項2に記載の半導体素
子の電気特性測定装置によれば、請求項1に記載の半導
体素子の電気特性測定装置において、前記気体噴射口か
ら噴射される気体の温度は、前記ステージの温度と同一
であるようにしたので、半導体素子の温度を正確に制御
でき、これにより、半導体素子の電気特性を正確に測定
可能となる。
【0029】また、本発明の請求項3に記載の半導体素
子の電気特性測定装置によれば、請求項1または請求項
2に記載の半導体素子の電気特性測定装置において、前
記気体噴射口から噴射される気体の湿度が、50%〜6
0%になるように制御するようにしたので、半導体素子
が帯電するのを防止することができ、また半導体素子と
針との間の接触抵抗を安定して低く保つことができる。
【0030】また、本発明の請求項4に記載の半導体素
子の電気特性測定装置によれば、請求項1ないし請求項
3のいずれかに記載の半導体素子の電気特性測定装置に
おいて、前記半導体素子に接触させる針の温度が、該半
導体素子の温度と同一になるよう制御するようにしたの
で、半導体素子と針との間に熱起電力が生じないように
することでき、これにより、半導体素子の電気特性を正
確に測定できる。
【0031】また、本発明の請求項5に記載の半導体素
子の電気特性測定装置によれば、請求項4に記載の半導
体素子の電気特性測定装置において、前記針と、前記半
導体素子が形成される基板をのせるステージとを、熱伝
導率のよい絶縁体によって熱的に結合させるようにした
ので、半導体素子と針とを同一温度にすることが可能と
なる。
【0032】また、本発明の請求項6に記載の半導体素
子の電気特性測定方法によれば、半導体素子を形成する
基板を温度制御可能なステージ上にのせた状態で、該半
導体素子に光ファイバーを使用して光源からの光を照射
し、前記半導体素子に針を接触させて電圧および電流を
印加して該半導体素子の電気特性を測定する半導体素子
の電気特性測定方法において、前記半導体素子に湿度と
帯電量とを制御した気体を噴射するようにしたので、半
導体素子を除電することができ、前記針を半導体素子に
接触させるときに電荷の移動が生じて、半導体素子が静
電気破壊しないようにすることができる。
【0033】また、本発明の請求項7に記載の半導体素
子の電気特性測定方法によれば、請求項6に記載の半導
体素子の電気特定測定方法において、前記気体噴射口か
ら噴射される気体の湿度が、50%〜60%になるよう
制御するようにしたので、半導体素子が帯電するのを防
止することができ、また半導体素子と針との間の接触抵
抗を安定して低く保つことができる。
【0034】また、本発明の請求項8に記載の半導体素
子の電気特性測定方法によれば、請求項6または請求項
7に記載の半導体素子の電気特性測定装置方法におい
て、前記気体噴射口から噴射させる気体の温度と、前記
針の温度と、前記半導体素子の温度とが同一になるよう
に制御するようにしたので、半導体素子の温度を正確に
制御することができ、半導体素子の電気特性を正確に測
定することができる。
【0035】また、本発明の請求項9に記載の半導体素
子の電気特性測定方法によれば、請求項6に記載の半導
体素子の電気特性測定方法において、前記半導体素子の
電気特性を低温で測定する場合、前記半導体素子に対し
て、室温で、湿度が50%〜60%に制御された気体を
噴射させながら該半導体素子と前記針とを接触させた
後、前記半導体素子に対して、乾燥した気体を噴射させ
ながら温度を低下させ、前記半導体素子の電気特性を測
定するようにしたので、半導体素子が結露することを防
止することができ、光源から照射される光の照度を正確
に制御することができる。これにより、半導体素子の電
気特性を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における半導体素子の電
気特性測定装置の構成図である。
【図2】従来における、半導体素子の電気特性測定装置
の構成図である。
【符号の説明】
1 半導体素子 2 基板 3 ステージ 4 光源 5 光ファイバー 6 針 7 気体噴射口 8 センサー 9 絶縁体

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子を形成する基板を温度制御可
    能なステージ上にのせた状態で、該半導体素子に光ファ
    イバーを使用して光源からの光を照射し、前記半導体素
    子に針を接触させて電圧および電流を印加して該半導体
    素子の電気特性を測定する半導体素子の電気特性測定装
    置において、 前記半導体素子に、湿度と帯電量とを制御した気体を噴
    射する気体噴射口を備える、ことを特徴とする半導体素
    子の電気特性測定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体素子の電気特性
    測定装置において、 前記気体噴射口から噴射される気体の温度は、前記ステ
    ージの温度と同一である、ことを特徴とする半導体素子
    の電気特性測定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の半導体
    素子の電気特性測定装置において、 前記気体噴射口から噴射される気体の湿度が、50%〜
    60%になるように制御する、ことを特徴とする半導体
    素子の電気特性測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかに記
    載の半導体素子の電気特性測定装置において、 前記半導体素子に接触させる針の温度が、該半導体素子
    の温度と同一になるよう制御する、ことを特徴とする半
    導体素子の電気特性測定装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の半導体素子の電気特性
    測定装置において、 前記針と、前記半導体素子が形成される基板をのせるス
    テージとを、熱伝導率のよい絶縁体によって熱的に結合
    させる、ことを特徴とする半導体素子の電気特性測定装
    置。
  6. 【請求項6】 半導体素子を形成する基板を温度制御可
    能なステージ上にのせた状態で、該半導体素子に光ファ
    イバーを使用して光源からの光を照射し、前記半導体素
    子に針を接触させて電圧および電流を印加して該半導体
    素子の電気特性を測定する半導体素子の電気特性測定方
    法において、 前記半導体素子に湿度と帯電量とを制御した気体を噴射
    する、ことを特徴とする半導体素子の電気特性測定方
    法。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の半導体素子の電気特定
    測定方法において、 前記気体噴射口から噴射される気体の湿度が、50%〜
    60%になるよう制御する、ことを特徴とする半導体素
    子の電気特性測定方法。
  8. 【請求項8】 請求項6または請求項7に記載の半導体
    素子の電気特性測定装置方法において、 前記気体噴射口から噴射させる気体の温度と、前記針の
    温度と、前記半導体素子の温度とが同一になるように制
    御する、ことを特徴とする半導体素子の電気特性測定方
    法。
  9. 【請求項9】 請求項6に記載の半導体素子の電気特性
    測定方法において、 前記半導体素子の電気特性を低温で測定する場合、前記
    半導体素子に対して、室温で、湿度が50%〜60%に
    制御された気体を噴射させながら該半導体素子と前記針
    とを接触させた後、前記半導体素子に対して、乾燥した
    気体を噴射させながら温度を低下させ、前記半導体素子
    の電気特性を測定する、 ことを特徴とする半導体素子の電気特性測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009076776A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Tokyo Electron Ltd プローブ装置及びプローブ方法

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