JP3504804B2 - 半導体ウェハの電気特性測定方法および装置 - Google Patents
半導体ウェハの電気特性測定方法および装置Info
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- JP3504804B2 JP3504804B2 JP10431496A JP10431496A JP3504804B2 JP 3504804 B2 JP3504804 B2 JP 3504804B2 JP 10431496 A JP10431496 A JP 10431496A JP 10431496 A JP10431496 A JP 10431496A JP 3504804 B2 JP3504804 B2 JP 3504804B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウェハの
電気特性測定方法および装置に関し、特に、Ｃ−Ｖ測定
によって半導体ウェハの電気特性を測定する方法および
装置に関する。
電気特性測定方法および装置に関し、特に、Ｃ−Ｖ測定
によって半導体ウェハの電気特性を測定する方法および
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハの表面状態を評価する方法
の１つとして、いわゆるＣ−Ｖ測定が用いられている。
Ｃ−Ｖ測定は、良く知られているように、高周波を重畳
したバイアス電圧を半導体ウェハに印加しつつ、半導体
ウェハの容量を測定する方法である。Ｃ−Ｖ測定の結果
を用いると、半導体ウェハの種々の電気特性を解析する
ことが可能である。
の１つとして、いわゆるＣ−Ｖ測定が用いられている。
Ｃ−Ｖ測定は、良く知られているように、高周波を重畳
したバイアス電圧を半導体ウェハに印加しつつ、半導体
ウェハの容量を測定する方法である。Ｃ−Ｖ測定の結果
を用いると、半導体ウェハの種々の電気特性を解析する
ことが可能である。
【０００３】本出願人は、特開平７−１３０８０９号公
報において、改良されたＣ−Ｖ測定方法及び可動イオン
測定方法を開示している。図１１は、そのＣ−Ｖ測定方
法におけるバイアス電圧波形の一例を示すグラフであ
る。なお、以下では、バイアス電圧の変化の方法を「電
圧掃引法」とも呼ぶ。このＣ−Ｖ測定方法では、バイア
ス電圧を、０Ｖを中心として正負交互にステップ状に変
化させながら測定を行なっていた。この方法は、フラッ
トバンド電圧の測定や、絶縁膜内の可動イオン量を精度
良く測定できるという利点を有している。
報において、改良されたＣ−Ｖ測定方法及び可動イオン
測定方法を開示している。図１１は、そのＣ−Ｖ測定方
法におけるバイアス電圧波形の一例を示すグラフであ
る。なお、以下では、バイアス電圧の変化の方法を「電
圧掃引法」とも呼ぶ。このＣ−Ｖ測定方法では、バイア
ス電圧を、０Ｖを中心として正負交互にステップ状に変
化させながら測定を行なっていた。この方法は、フラッ
トバンド電圧の測定や、絶縁膜内の可動イオン量を精度
良く測定できるという利点を有している。
【０００４】ところで、Ｃ−Ｖ測定の結果を利用して、
半導体ウェハの深さ方向に沿った多数キャリア濃度プロ
ファイルを決定することも可能である。図１２は、Ｃ−
Ｖ測定のために、半導体ウェハ１００の上方にギャップ
を隔てて測定用電極２０１を配置し、この測定用電極に
バイアス電圧を印加した状態を示す説明図である。例え
ばｐ型半導体に正のバイアス電圧が印加されると、図１
２に示すように、空乏層１０２が形成される。
半導体ウェハの深さ方向に沿った多数キャリア濃度プロ
ファイルを決定することも可能である。図１２は、Ｃ−
Ｖ測定のために、半導体ウェハ１００の上方にギャップ
を隔てて測定用電極２０１を配置し、この測定用電極に
バイアス電圧を印加した状態を示す説明図である。例え
ばｐ型半導体に正のバイアス電圧が印加されると、図１
２に示すように、空乏層１０２が形成される。
【０００５】測定用電極２０１と半導体ウェハ１００の
合成容量Ｃｔは、空乏層１０２の静電容量Ｃｓと、ギャ
ップｄair の静電容量Ｃｇとの直列接続で表わされる。
Ｃ−Ｖ測定では、この合成容量Ｃｔの電圧依存性が測定
される。ギャップｄair の値は正確に測定できるので、
このギャップｄair の値からギャップの静電容量Ｃｇが
計算される。従って、合成容量Ｃｔからギャップの静電
容量Ｃｇを減算すれば、空乏層１０２の容量Ｃｓを求め
ることができる。
合成容量Ｃｔは、空乏層１０２の静電容量Ｃｓと、ギャ
ップｄair の静電容量Ｃｇとの直列接続で表わされる。
Ｃ−Ｖ測定では、この合成容量Ｃｔの電圧依存性が測定
される。ギャップｄair の値は正確に測定できるので、
このギャップｄair の値からギャップの静電容量Ｃｇが
計算される。従って、合成容量Ｃｔからギャップの静電
容量Ｃｇを減算すれば、空乏層１０２の容量Ｃｓを求め
ることができる。
【０００６】キャリア濃度Ｎslp は、Ｃ−Ｖ測定で得ら
れた容量Ｃｓの電圧依存性に基づいて、次の式で与えら
れることが知られている。
れた容量Ｃｓの電圧依存性に基づいて、次の式で与えら
れることが知られている。
【０００７】
【数１】
【０００８】ここで、ｑは電荷素量、ε0 は真空の誘電
率、εSiは半導体基板の比誘電率である。
率、εSiは半導体基板の比誘電率である。
【０００９】すなわち、キャリア濃度Ｎslp は、空乏層
１０２の容量Ｃｓの逆数の２乗を電圧Ｖで微分した微係
数に反比例する。
１０２の容量Ｃｓの逆数の２乗を電圧Ｖで微分した微係
数に反比例する。
【００１０】一方、このキャリア濃度Ｎslp を有する半
導体ウェハ部分の深さは、次の数式２によって与えられ
る空乏層１０２の深さＷに相当することが知られてい
る。
導体ウェハ部分の深さは、次の数式２によって与えられ
る空乏層１０２の深さＷに相当することが知られてい
る。
【００１１】
【数２】
【００１２】ここで、Ｓは測定用電極２０１の面積であ
る。すなわち、Ｃ−Ｖ測定の結果から、数式１，数式２
に従って、多数キャリア濃度Ｎslp の深さ方向の分布
（プロファイル）を求めることができる。
る。すなわち、Ｃ−Ｖ測定の結果から、数式１，数式２
に従って、多数キャリア濃度Ｎslp の深さ方向の分布
（プロファイル）を求めることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の電圧掃引法では、半導体ウェハの深さ方向に沿った多
数キャリア濃度Ｎslp のプロファイルを必ずしも正確に
測定できない場合がある。図１３は、従来の電圧掃引法
で得られたＣ−Ｖ特性の一例を示すグラフであり、図１
４は、これから得られたキャリア濃度プロファイルを示
すグラフである。図１３、図１４の測定では、ベアウェ
ハ（表面に絶縁膜等が形成されておらず、半導体基板が
露出している半導体ウェハ）を測定対象として使用し
た。
の電圧掃引法では、半導体ウェハの深さ方向に沿った多
数キャリア濃度Ｎslp のプロファイルを必ずしも正確に
測定できない場合がある。図１３は、従来の電圧掃引法
で得られたＣ−Ｖ特性の一例を示すグラフであり、図１
４は、これから得られたキャリア濃度プロファイルを示
すグラフである。図１３、図１４の測定では、ベアウェ
ハ（表面に絶縁膜等が形成されておらず、半導体基板が
露出している半導体ウェハ）を測定対象として使用し
た。
【００１４】図１４の測定結果では、半導体ウェハの浅
い部分ではキャリア濃度Ｎslp が比較的高濃度であり、
深い部分では比較的低濃度であることが示されている。
ところが、この半導体ウェハは、深さ方向にほぼ均一な
キャリア濃度プロファイルを有しているはずであった。
すなわち、図１４に示すキャリア濃度プロファイルは、
単に見かけ上のものであり、真のプロファイルを示して
いない。
い部分ではキャリア濃度Ｎslp が比較的高濃度であり、
深い部分では比較的低濃度であることが示されている。
ところが、この半導体ウェハは、深さ方向にほぼ均一な
キャリア濃度プロファイルを有しているはずであった。
すなわち、図１４に示すキャリア濃度プロファイルは、
単に見かけ上のものであり、真のプロファイルを示して
いない。
【００１５】前述した数式１で示されるように、キャリ
ア濃度Ｎslp の値は容量Ｃｓの電圧依存性（すなわち図
１３に示されるＣ−Ｖ特性）によって決定される。従っ
て、図１４のようなキャリア濃度プロファイルの予想さ
れたプロファイル（すなわち均一値）からのズレは、Ｃ
−Ｖ特性の測定結果に起因する。ここで問題となるの
は、どのような現象がＣ−Ｖ特性の測定に影響を与えて
いるか、ということである。
ア濃度Ｎslp の値は容量Ｃｓの電圧依存性（すなわち図
１３に示されるＣ−Ｖ特性）によって決定される。従っ
て、図１４のようなキャリア濃度プロファイルの予想さ
れたプロファイル（すなわち均一値）からのズレは、Ｃ
−Ｖ特性の測定結果に起因する。ここで問題となるの
は、どのような現象がＣ−Ｖ特性の測定に影響を与えて
いるか、ということである。
【００１６】発明者らは、図１５に示すように、バイア
ス電圧が０Ｖの時に、ｐ型半導体ウェハの表面上のプラ
ス電荷によって、半導体ウェハが強反転状態にあり、そ
の表面付近に反転少数キャリア（電子）が集まっている
のではないかと考えた。表面上のプラス電荷は、半導体
ウェハの製造工程（例えば洗浄工程）で生起されたもの
である。このことは、図１３に示すＣ−Ｖ特性におい
て、フラットバンド電圧Ｖfbが予想された値からかなり
シフトしていたことからも裏付けられた。
ス電圧が０Ｖの時に、ｐ型半導体ウェハの表面上のプラ
ス電荷によって、半導体ウェハが強反転状態にあり、そ
の表面付近に反転少数キャリア（電子）が集まっている
のではないかと考えた。表面上のプラス電荷は、半導体
ウェハの製造工程（例えば洗浄工程）で生起されたもの
である。このことは、図１３に示すＣ−Ｖ特性におい
て、フラットバンド電圧Ｖfbが予想された値からかなり
シフトしていたことからも裏付けられた。
【００１７】図１５に示す状態から、図１１に示すよう
な電圧掃引を高速に行なうと、表面近傍の少数キャリア
がなかなか消滅しない。このため、Ｃ−Ｖ特性に少数キ
ャリアの影響が含まれてしまうことになる。このような
仮定を基に発明者らがキャリア濃度Ｎslp のプロファイ
ルを理論解析した結果、図１４に示す測定値と極めて良
く一致することが解った。
な電圧掃引を高速に行なうと、表面近傍の少数キャリア
がなかなか消滅しない。このため、Ｃ−Ｖ特性に少数キ
ャリアの影響が含まれてしまうことになる。このような
仮定を基に発明者らがキャリア濃度Ｎslp のプロファイ
ルを理論解析した結果、図１４に示す測定値と極めて良
く一致することが解った。
【００１８】このように、従来のＣ−Ｖ測定における電
圧掃引法では、半導体ウェハの表面近傍に存在する少数
キャリアの影響のために、必ずしも正確な電気特性を得
られない場合があるという問題があった。
圧掃引法では、半導体ウェハの表面近傍に存在する少数
キャリアの影響のために、必ずしも正確な電気特性を得
られない場合があるという問題があった。
【００１９】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、半導体ウェハの
電気特性において、その表面近傍に存在する少数キャリ
アの影響を低減することを目的とする。
を解決するためになされたものであり、半導体ウェハの
電気特性において、その表面近傍に存在する少数キャリ
アの影響を低減することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第１の発明
は、半導体ウェハの電気特性測定方法であって、半導体
ウェハのＣ−Ｖ測定において、前記半導体ウェハの表面
近傍における少数キャリアを消滅させる第１の値にバイ
アス電圧を印加した後に、前記バイアス電圧を、第２の
値を挟んで上下に交互に切り替えつつ、前記第２の値か
らの振幅をステップ状に変化させることを特徴とする。
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第１の発明
は、半導体ウェハの電気特性測定方法であって、半導体
ウェハのＣ−Ｖ測定において、前記半導体ウェハの表面
近傍における少数キャリアを消滅させる第１の値にバイ
アス電圧を印加した後に、前記バイアス電圧を、第２の
値を挟んで上下に交互に切り替えつつ、前記第２の値か
らの振幅をステップ状に変化させることを特徴とする。
【００２１】第１の発明では、最初に少数キャリアを消
滅させるようにバイアス電圧を印加した後にバイアス電
圧をステップ状に変化させるので、Ｃ−Ｖ測定における
半導体ウェハの表面近傍における少数キャリアの影響を
低減することができる。
滅させるようにバイアス電圧を印加した後にバイアス電
圧をステップ状に変化させるので、Ｃ−Ｖ測定における
半導体ウェハの表面近傍における少数キャリアの影響を
低減することができる。
【００２２】上記第１の発明において、前記バイアス電
圧の前記第１の値は、前記半導体ウェハの表面近傍を蓄
積状態とする値であることが好ましい。
圧の前記第１の値は、前記半導体ウェハの表面近傍を蓄
積状態とする値であることが好ましい。
【００２３】こうすれば、半導体ウェハの表面近傍に存
在する少数キャリアを消滅させることができる。
在する少数キャリアを消滅させることができる。
【００２４】また、上記第１の発明において、前記バイ
アス電圧の前記第１の値は、前記Ｃ−Ｖ測定において前
記半導体ウェハに印加するバイアス電圧の値の中で、絶
対値が最大で前記半導体ウェハを蓄積状態にする値であ
り、前記バイアス電圧のステップ状の切替えは、前記バ
イアス電圧の絶対値が単調に減少するように行なわれ
る、ようにすることが好ましい。
アス電圧の前記第１の値は、前記Ｃ−Ｖ測定において前
記半導体ウェハに印加するバイアス電圧の値の中で、絶
対値が最大で前記半導体ウェハを蓄積状態にする値であ
り、前記バイアス電圧のステップ状の切替えは、前記バ
イアス電圧の絶対値が単調に減少するように行なわれ
る、ようにすることが好ましい。
【００２５】こうすれば、Ｃ−Ｖ測定の初期において、
半導体ウェハの表面近傍における少数キャリアの影響を
低減することができる。
半導体ウェハの表面近傍における少数キャリアの影響を
低減することができる。
【００２６】 第２の発明は、半導体ウェハの電気特性
測定装置であって、半導体ウェハのＣ−Ｖ測定におい
て、前記半導体ウェハの表面近傍における少数キャリア
を消滅させる第１の値にバイアス電圧を印加した後に、
前記バイアス電圧を、第２の値を挟んで上下に交互に切
り替えつつ、前記第２の値からの振幅をステップ状に変
化させる手段と、前記バイアス電圧が印加された状態に
おいて、前記半導体ウェハのＣ−Ｖ測定を実行する手段
と、を備えることを特徴とする。
測定装置であって、半導体ウェハのＣ−Ｖ測定におい
て、前記半導体ウェハの表面近傍における少数キャリア
を消滅させる第１の値にバイアス電圧を印加した後に、
前記バイアス電圧を、第２の値を挟んで上下に交互に切
り替えつつ、前記第２の値からの振幅をステップ状に変
化させる手段と、前記バイアス電圧が印加された状態に
おいて、前記半導体ウェハのＣ−Ｖ測定を実行する手段
と、を備えることを特徴とする。
【００２７】第２の発明においても、第１の発明と同様
に、Ｃ−Ｖ測定における半導体ウェハの表面近傍におけ
る少数キャリアの影響を低減することができる。
に、Ｃ−Ｖ測定における半導体ウェハの表面近傍におけ
る少数キャリアの影響を低減することができる。
【００２８】
【発明の他の態様】この発明は、以下のような他の態様
も含んでいる。第１の態様は、上記第２の発明におい
て、前記バイアス電圧の前記第１の値は、前記半導体ウ
ェハの表面近傍を蓄積状態とする値である。
も含んでいる。第１の態様は、上記第２の発明におい
て、前記バイアス電圧の前記第１の値は、前記半導体ウ
ェハの表面近傍を蓄積状態とする値である。
【００２９】第２の態様は、前記第２の発明において、
前記バイアス電圧の前記第１の値は、前記Ｃ−Ｖ測定に
おいて前記半導体ウェハに印加するバイアス電圧の値の
中で、絶対値が最大で前記半導体ウェハを蓄積状態にす
る値であり、前記バイアス電圧のステップ状の切替え
は、前記バイアス電圧の絶対値が単調に減少するように
行なわれる。
前記バイアス電圧の前記第１の値は、前記Ｃ−Ｖ測定に
おいて前記半導体ウェハに印加するバイアス電圧の値の
中で、絶対値が最大で前記半導体ウェハを蓄積状態にす
る値であり、前記バイアス電圧のステップ状の切替え
は、前記バイアス電圧の絶対値が単調に減少するように
行なわれる。
【００３０】第３の態様は、コンピュータシステムのマ
イクロプロセッサによって実行されることによって上記
第１の発明または第２の発明の各工程や各手段を実現す
るソフトウェアプログラムを格納した記憶媒体（特に携
帯型記憶媒体）である。
イクロプロセッサによって実行されることによって上記
第１の発明または第２の発明の各工程や各手段を実現す
るソフトウェアプログラムを格納した記憶媒体（特に携
帯型記憶媒体）である。
【００３１】
Ａ．装置の構成：次に、本発明の実施の形態を実施例に
基づき説明する。図１は、この発明の実施例を適用する
非接触電気特性測定装置ＭＤの構成を示す概念図であ
る。この測定装置ＭＤは、半導体ウェハ１００を収納す
る測定部２０と、光量測定器２２と、インピーダンスメ
ータ２４と、位置制御装置２６と、マスターコントロー
ラ２８とを備えている。光量測定器２２とインピーダン
スメータ２４と位置制御装置２６とは、マスターコント
ローラ２８に接続されており、このマスターコントロー
ラ２８によって測定装置全体の制御や、得られたデータ
の処理が行なわれる。なお、マスターコントローラ２８
としては、例えばパーソナルコンピュータが用いられ
る。
基づき説明する。図１は、この発明の実施例を適用する
非接触電気特性測定装置ＭＤの構成を示す概念図であ
る。この測定装置ＭＤは、半導体ウェハ１００を収納す
る測定部２０と、光量測定器２２と、インピーダンスメ
ータ２４と、位置制御装置２６と、マスターコントロー
ラ２８とを備えている。光量測定器２２とインピーダン
スメータ２４と位置制御装置２６とは、マスターコント
ローラ２８に接続されており、このマスターコントロー
ラ２８によって測定装置全体の制御や、得られたデータ
の処理が行なわれる。なお、マスターコントローラ２８
としては、例えばパーソナルコンピュータが用いられ
る。
【００３２】後述する電気特性測定（Ｃ−Ｖ測定）は、
マスターコントローラ２８の図示しないＣＰＵがソフト
ウェアプログラムを実行することによって行なわれる。
すなわち、本発明の各工程や各手段は、このマスターコ
ントローラ２８によって実現される。
マスターコントローラ２８の図示しないＣＰＵがソフト
ウェアプログラムを実行することによって行なわれる。
すなわち、本発明の各工程や各手段は、このマスターコ
ントローラ２８によって実現される。
【００３３】測定部２０は、ベース３２と、ベース３２
上に設けられた駆動装置３４と、駆動装置３４のボール
ネジ部３４ａに連結された架台３６と、架台３６の上に
載置された試料テーブル３８とを備えている。試料テー
ブル３８は、測定試料としての半導体ウェハ１００を載
置するテーブルであり、図示しないモータに駆動されて
Ｘ−Ｙ平面内で回転する。
上に設けられた駆動装置３４と、駆動装置３４のボール
ネジ部３４ａに連結された架台３６と、架台３６の上に
載置された試料テーブル３８とを備えている。試料テー
ブル３８は、測定試料としての半導体ウェハ１００を載
置するテーブルであり、図示しないモータに駆動されて
Ｘ−Ｙ平面内で回転する。
【００３４】測定部２０の筺体４０の上部の開口にはフ
ランジ４２がボルトで固定されており、フランジ４２か
ら下方にはピエゾ素子を利用した３つの圧電アクチュエ
ータ部４４、４５、４６が設けられている。さらに、圧
電アクチュエータ部４４、４５、４６の下方には支持板
４８が設けられ、さらに、支持板４８の下側に伸びる支
持筒５０の先にはセンサヘッド６０が固定されている。
支持板４８は、図示しない複数のスプリングでフランジ
４２に連結されており、圧電アクチュエータ部４４、４
５、４６をフランジ４２側に押上げている。センサヘッ
ド６０は、レーザ光導入用の直角プリズム６２と、直角
プリズム６２の底面に光学接着剤によって接着された透
光性の電極形成部６４とで構成されている。
ランジ４２がボルトで固定されており、フランジ４２か
ら下方にはピエゾ素子を利用した３つの圧電アクチュエ
ータ部４４、４５、４６が設けられている。さらに、圧
電アクチュエータ部４４、４５、４６の下方には支持板
４８が設けられ、さらに、支持板４８の下側に伸びる支
持筒５０の先にはセンサヘッド６０が固定されている。
支持板４８は、図示しない複数のスプリングでフランジ
４２に連結されており、圧電アクチュエータ部４４、４
５、４６をフランジ４２側に押上げている。センサヘッ
ド６０は、レーザ光導入用の直角プリズム６２と、直角
プリズム６２の底面に光学接着剤によって接着された透
光性の電極形成部６４とで構成されている。
【００３５】支持筒５０にはＧａＡｌＡｓレーザなどの
レーザ発振器７０とフォトダイオードなどの受光センサ
７２とが固定されている。レーザ発振器７０から出射さ
れたレーザ光は直角プリズム６２を通って電極形成部６
４に導入され、電極形成部６４の底面において幾何光学
的な全反射条件で反射される。そして、反射したレーザ
光は直角プリズム６２から出射されて受光センサ７２で
受光される。
レーザ発振器７０とフォトダイオードなどの受光センサ
７２とが固定されている。レーザ発振器７０から出射さ
れたレーザ光は直角プリズム６２を通って電極形成部６
４に導入され、電極形成部６４の底面において幾何光学
的な全反射条件で反射される。そして、反射したレーザ
光は直角プリズム６２から出射されて受光センサ７２で
受光される。
【００３６】半導体ウェハ１００の電気測定を行なう際
には、センサヘッド６０の底面と半導体ウェハ１００の
表面とのギャップが約１μｍ以下に保たれる。レーザ発
振器７０とセンサヘッド６０と受光センサ７２とで構成
される光学系は、このギャップを精密に測定するための
光学測定系である。この光学測定系は、レーザ発振器７
０から発振されたレーザ光がセンサヘッド６０の底面で
幾何光学的な全反射条件で反射する際のレーザ光のトン
ネリング現象を利用しており、受光センサ７２と光量測
定器２２で測定される光量に基づいてギャップの値を測
定している。このギャップの測定方法については、本出
願人により開示された特開平４−３２７０４号公報に詳
述されているので、ここではその詳細は省略する。
には、センサヘッド６０の底面と半導体ウェハ１００の
表面とのギャップが約１μｍ以下に保たれる。レーザ発
振器７０とセンサヘッド６０と受光センサ７２とで構成
される光学系は、このギャップを精密に測定するための
光学測定系である。この光学測定系は、レーザ発振器７
０から発振されたレーザ光がセンサヘッド６０の底面で
幾何光学的な全反射条件で反射する際のレーザ光のトン
ネリング現象を利用しており、受光センサ７２と光量測
定器２２で測定される光量に基づいてギャップの値を測
定している。このギャップの測定方法については、本出
願人により開示された特開平４−３２７０４号公報に詳
述されているので、ここではその詳細は省略する。
【００３７】圧電アクチュエータ部４４、４５、４６は
位置制御装置２６と電気的に接続されており、また、受
光センサ７２は光量測定器２２と接続され、センサヘッ
ド６０の底面に形成された電極と金属製の試料テーブル
３８にはインピーダンスメータ２４が接続されている。
インピーダンスメータ２４は、各電極と試料テーブル３
８との間の容量やコンダクタンスを測定する機器であ
る。
位置制御装置２６と電気的に接続されており、また、受
光センサ７２は光量測定器２２と接続され、センサヘッ
ド６０の底面に形成された電極と金属製の試料テーブル
３８にはインピーダンスメータ２４が接続されている。
インピーダンスメータ２４は、各電極と試料テーブル３
８との間の容量やコンダクタンスを測定する機器であ
る。
【００３８】図２（Ａ）は電極形成部６４の底面図、図
２（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。電極形成部６４
は、光学ガラスで形成されたコーンガラス６６と、コー
ンガラス６６の底面６６ａ上に形成された電極パターン
２００と、コーンガラス６６の底面６６ａおよび斜面６
６ｂを被覆する絶縁膜６８とで構成されている。電極パ
ターン２００は、電気測定用電極２０１と、３つの平行
度調整用電極１１１〜１１３と、ガードリング１２０と
を含んでおり、また、電極２０１、１１１〜１１３、１
２０にそれぞれ接続された配線２０１ａ、１１１ａ〜１
１３ａ、１２０ａを含んでいる。これらの配線は、コー
ンガラス６６の底面６６ａから側斜面６６ｂに渡って形
成されている。
２（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。電極形成部６４
は、光学ガラスで形成されたコーンガラス６６と、コー
ンガラス６６の底面６６ａ上に形成された電極パターン
２００と、コーンガラス６６の底面６６ａおよび斜面６
６ｂを被覆する絶縁膜６８とで構成されている。電極パ
ターン２００は、電気測定用電極２０１と、３つの平行
度調整用電極１１１〜１１３と、ガードリング１２０と
を含んでおり、また、電極２０１、１１１〜１１３、１
２０にそれぞれ接続された配線２０１ａ、１１１ａ〜１
１３ａ、１２０ａを含んでいる。これらの配線は、コー
ンガラス６６の底面６６ａから側斜面６６ｂに渡って形
成されている。
【００３９】電気測定用電極２０１はリング状の電極で
あり、その中央部に露出するコーンガラス表面は、レー
ザ光Ｌが幾何光学的に全反射する反射面６６ｃとなって
いる。
あり、その中央部に露出するコーンガラス表面は、レー
ザ光Ｌが幾何光学的に全反射する反射面６６ｃとなって
いる。
【００４０】平行度調整用電極１１１〜１１３は、コー
ンガラス６６の底面６６ａと半導体ウェハ１００の表面
との平行度を調整する際に利用される電極である。すな
わち、圧電アクチュエータ部４４、４５、４６のピエゾ
素子の伸び量を調整してコーンガラス６６の底面６６ａ
の傾きを調整し、各電極１１１〜１１３の容量値を互い
に等しくするようにすれば、コーンガラス６６の底面６
６ａと半導体ウェハ１００の表面とを平行にすることが
できる。
ンガラス６６の底面６６ａと半導体ウェハ１００の表面
との平行度を調整する際に利用される電極である。すな
わち、圧電アクチュエータ部４４、４５、４６のピエゾ
素子の伸び量を調整してコーンガラス６６の底面６６ａ
の傾きを調整し、各電極１１１〜１１３の容量値を互い
に等しくするようにすれば、コーンガラス６６の底面６
６ａと半導体ウェハ１００の表面とを平行にすることが
できる。
【００４１】絶縁膜６８は、高周波スパッタ法でシリコ
ン酸化膜（Ｓｉ０2 ）を約５０ｎｍの厚みに形成したも
のである。絶縁膜６８の材質としては、シリコン酸化膜
の他に、シリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）や種々のプラスチ
ックを用いることができる。これらの材質の絶縁膜６８
は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ，熱ＣＶＤや
プラズマＣＶＤを含む）やＰＶＤ（Physical Vapor Dep
osition ）などの方法で形成することが可能である。ま
た、ポリシリコンをコーンガラス６６に堆積しておき、
これを熱酸化することによってシリコン酸化膜を形成す
ることも可能である。さらに、Ｃｒ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，Ｔ
ａ2Ｏ3などの金属酸化物を熱酸化や陽極酸化によって形
成することにより、絶縁膜６８を形成することも可能で
ある。以上の方法は、絶縁膜６８の厚みを精度よく制御
することができるという利点がある。絶縁膜６８を形成
するもう１つの方法としては、ＳＯＧ（Spin On Glass
）用のＳｉＯ2 ガラスやテフロン（ポリテトラフルオ
ロエチレンの商品名）を塗布する方法も使用できる。
ン酸化膜（Ｓｉ０2 ）を約５０ｎｍの厚みに形成したも
のである。絶縁膜６８の材質としては、シリコン酸化膜
の他に、シリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）や種々のプラスチ
ックを用いることができる。これらの材質の絶縁膜６８
は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ，熱ＣＶＤや
プラズマＣＶＤを含む）やＰＶＤ（Physical Vapor Dep
osition ）などの方法で形成することが可能である。ま
た、ポリシリコンをコーンガラス６６に堆積しておき、
これを熱酸化することによってシリコン酸化膜を形成す
ることも可能である。さらに、Ｃｒ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，Ｔ
ａ2Ｏ3などの金属酸化物を熱酸化や陽極酸化によって形
成することにより、絶縁膜６８を形成することも可能で
ある。以上の方法は、絶縁膜６８の厚みを精度よく制御
することができるという利点がある。絶縁膜６８を形成
するもう１つの方法としては、ＳＯＧ（Spin On Glass
）用のＳｉＯ2 ガラスやテフロン（ポリテトラフルオ
ロエチレンの商品名）を塗布する方法も使用できる。
【００４２】図２に示すようなセンサヘッド６０を用い
れば、ベアウェハや、表面の絶縁膜に欠陥の多い半導体
ウェハのＣ−Ｖ特性を測定することが可能である。ま
た、絶縁膜６８で被覆された電極は半導体ウェハに直接
接触しないので、電極と半導体ウェハ間の短絡を防止す
ることができるという利点もある。
れば、ベアウェハや、表面の絶縁膜に欠陥の多い半導体
ウェハのＣ−Ｖ特性を測定することが可能である。ま
た、絶縁膜６８で被覆された電極は半導体ウェハに直接
接触しないので、電極と半導体ウェハ間の短絡を防止す
ることができるという利点もある。
【００４３】Ｂ．Ｃ−Ｖ測定方法：図３は、本発明の実
施例によるバイアス電圧の掃引法を示すグラフである。
バイアス電圧は、０Ｖから、半導体ウェハの表面を蓄積
状態にする電圧値Ｖ0 （「オフセット電圧」と呼ぶ）ま
でランプ状に変化し、オフセット電圧Ｖ0 で一定時間Ｔ
0 保持される。但し、０Ｖからオフセット電圧Ｖ0 まで
ランプ状に変化させる必要はなく、ステップ状に変化さ
せるようにすることもできる。図３は、ｐ型半導体ウェ
ハに対する電圧掃引法を示しており、従って、蓄積状態
にするためのオフセット電圧Ｖ0 は負の値である。
施例によるバイアス電圧の掃引法を示すグラフである。
バイアス電圧は、０Ｖから、半導体ウェハの表面を蓄積
状態にする電圧値Ｖ0 （「オフセット電圧」と呼ぶ）ま
でランプ状に変化し、オフセット電圧Ｖ0 で一定時間Ｔ
0 保持される。但し、０Ｖからオフセット電圧Ｖ0 まで
ランプ状に変化させる必要はなく、ステップ状に変化さ
せるようにすることもできる。図３は、ｐ型半導体ウェ
ハに対する電圧掃引法を示しており、従って、蓄積状態
にするためのオフセット電圧Ｖ0 は負の値である。
【００４４】オフセット電圧Ｖ0 の値は、種々の方法で
決定できる。第１の方法は、前述した図１３に示すよう
な従来の測定で得られたＣ−Ｖ特性を用いる方法であ
る。図１３に示すように、蓄積状態は、Ｃ−Ｖ特性にお
いて容量値がほぼ最大となるフラットな部分に相当す
る。オフセット電圧Ｖ0 としては、フラットバンド電圧
Ｖfbよりも蓄積状態に近い側の電圧値に設定することが
好ましい。例えば、十分に蓄積状態になっていると考え
られる電圧値（例えば−４０Ｖ）を図３におけるオフセ
ット電圧Ｖ0 として使用することができる。
決定できる。第１の方法は、前述した図１３に示すよう
な従来の測定で得られたＣ−Ｖ特性を用いる方法であ
る。図１３に示すように、蓄積状態は、Ｃ−Ｖ特性にお
いて容量値がほぼ最大となるフラットな部分に相当す
る。オフセット電圧Ｖ0 としては、フラットバンド電圧
Ｖfbよりも蓄積状態に近い側の電圧値に設定することが
好ましい。例えば、十分に蓄積状態になっていると考え
られる電圧値（例えば−４０Ｖ）を図３におけるオフセ
ット電圧Ｖ0 として使用することができる。
【００４５】オフセット電圧Ｖ0 を決める第２の方法
は、測定対象である半導体ウェハに対して予想される蓄
積状態の電圧値を使用する方法である。半導体ウェハの
製造工程においては、一定の規格の半導体ウェハが使用
されるのが普通である。この場合には、半導体ウェハの
特性もほぼ一定しているので、蓄積状態の電圧値の予想
値も知ることができる。従って、Ｃ−Ｖ測定を行なう際
に、蓄積状態の電圧値の予想値を、図３の電圧掃引法に
おけるオフセット電圧Ｖ0 として設定することができ
る。
は、測定対象である半導体ウェハに対して予想される蓄
積状態の電圧値を使用する方法である。半導体ウェハの
製造工程においては、一定の規格の半導体ウェハが使用
されるのが普通である。この場合には、半導体ウェハの
特性もほぼ一定しているので、蓄積状態の電圧値の予想
値も知ることができる。従って、Ｃ−Ｖ測定を行なう際
に、蓄積状態の電圧値の予想値を、図３の電圧掃引法に
おけるオフセット電圧Ｖ0 として設定することができ
る。
【００４６】図３において、オフセット電圧Ｖ0 に保持
する時間Ｔ0 は、半導体表面近傍の少数キャリアを消滅
させるような十分な長さに設定される。例えば、この保
持時間Ｔ0 は約５００ｍｓ以上に設定される。この後、
オフセット電圧Ｖ0 を中心として、交互にステップ状に
変化するようにバイアス電圧の掃引が行なわれる。
する時間Ｔ0 は、半導体表面近傍の少数キャリアを消滅
させるような十分な長さに設定される。例えば、この保
持時間Ｔ0 は約５００ｍｓ以上に設定される。この後、
オフセット電圧Ｖ0 を中心として、交互にステップ状に
変化するようにバイアス電圧の掃引が行なわれる。
【００４７】各ステップの保持時間Ｔの前半は測定対象
である合成容量Ｃｔ（図１２）を充電するための時間で
ある。この充電時間は、合成容量Ｃｔに接続されている
抵抗やインダクタンスに依存する。図２に示す測定装置
ＭＤでは充電時間は約２５０msecである。各ステップの
保持時間Ｔの後半は、合成容量Ｃｔをインピーダンスメ
ータ２４（容量計）で測定するための時間である。この
測定時間はインピーダンスメータ２４の測定速度に依存
するが、例えば１回の測定時間としては約１５msec必要
である。測定誤差を小さくするためには、１ステップ中
に容量測定を複数回繰り返すことが望ましい。各ステッ
プの前半の充電時間と後半の測定時間をそれぞれ約２５
０msecに設定した場合には、各ステップの保持時間Ｔは
約５００ｍｓとなる。
である合成容量Ｃｔ（図１２）を充電するための時間で
ある。この充電時間は、合成容量Ｃｔに接続されている
抵抗やインダクタンスに依存する。図２に示す測定装置
ＭＤでは充電時間は約２５０msecである。各ステップの
保持時間Ｔの後半は、合成容量Ｃｔをインピーダンスメ
ータ２４（容量計）で測定するための時間である。この
測定時間はインピーダンスメータ２４の測定速度に依存
するが、例えば１回の測定時間としては約１５msec必要
である。測定誤差を小さくするためには、１ステップ中
に容量測定を複数回繰り返すことが望ましい。各ステッ
プの前半の充電時間と後半の測定時間をそれぞれ約２５
０msecに設定した場合には、各ステップの保持時間Ｔは
約５００ｍｓとなる。
【００４８】なお、オフセット電圧Ｖ0 に保つ保持時間
Ｔ0 と、各ステップにおけるバイアス電圧の保持時間Ｔ
とは、独立に設定することができる。例えば、半導体表
面付近の少数キャリアを確実に消滅させるために、最初
の保持時間Ｔ0 を５００ｍｓ以上の比較的長い時間に設
定するようにしてもよい。なお、最初の保持時間Ｔ0の
最後に、そのバイアス電圧Ｖ0 におけるＣ−Ｖ測定を実
行するようにしてもよい。
Ｔ0 と、各ステップにおけるバイアス電圧の保持時間Ｔ
とは、独立に設定することができる。例えば、半導体表
面付近の少数キャリアを確実に消滅させるために、最初
の保持時間Ｔ0 を５００ｍｓ以上の比較的長い時間に設
定するようにしてもよい。なお、最初の保持時間Ｔ0の
最後に、そのバイアス電圧Ｖ0 におけるＣ−Ｖ測定を実
行するようにしてもよい。
【００４９】図３の波形では、ステップの高さがＶ0 ，
（１ｈ−Ｖ0 ），（−２ｈ−Ｖ0 ），（３ｈ−Ｖ0 ），
（−４ｈ−Ｖ0 ）…と変化している。すなわち、隣接す
るステップの高さは、オフセット電圧Ｖ0 を中心として
上下に交互に切り替わっている。また、各ステップにお
ける保持電圧とオフセット電圧Ｖ0 との差分の絶対値
は、ｈ，２ｈ，３ｈ，４ｈ…であり、隣接するステップ
で互いに一定の差分ｈだけ異なっている。すなわち、そ
の差分の絶対値は直線的に単調増加している。差分ｈと
しては例えば最大印加電圧を１００等分した程度の値で
充分である。ステップ数Ｎを１００、最大印加電圧を１
００Ｖとすると、差分ｈは１Ｖとなる。
（１ｈ−Ｖ0 ），（−２ｈ−Ｖ0 ），（３ｈ−Ｖ0 ），
（−４ｈ−Ｖ0 ）…と変化している。すなわち、隣接す
るステップの高さは、オフセット電圧Ｖ0 を中心として
上下に交互に切り替わっている。また、各ステップにお
ける保持電圧とオフセット電圧Ｖ0 との差分の絶対値
は、ｈ，２ｈ，３ｈ，４ｈ…であり、隣接するステップ
で互いに一定の差分ｈだけ異なっている。すなわち、そ
の差分の絶対値は直線的に単調増加している。差分ｈと
しては例えば最大印加電圧を１００等分した程度の値で
充分である。ステップ数Ｎを１００、最大印加電圧を１
００Ｖとすると、差分ｈは１Ｖとなる。
【００５０】図３の例では、オフセット電圧Ｖ0 に保持
された後の２つのステップにおいて、バイアス電圧が負
に保たれていることが解る。従って、半導体ウェハの表
面付近における少数キャリアが十分に消滅した状態にお
いてＣ−Ｖ測定を行なうことができる。
された後の２つのステップにおいて、バイアス電圧が負
に保たれていることが解る。従って、半導体ウェハの表
面付近における少数キャリアが十分に消滅した状態にお
いてＣ−Ｖ測定を行なうことができる。
【００５１】なお、「バイアス電圧が正」とは、図１２
において測定用電極２０１の電位が半導体ウェハ１００
の電位よりも高いことを意味している。Ｃ−Ｖ測定では
高周波電圧がバイアス電圧に重畳されるが、高周波電圧
の振幅は数十ｍＶ程度であるので便宜上図示を省略して
いる。
において測定用電極２０１の電位が半導体ウェハ１００
の電位よりも高いことを意味している。Ｃ−Ｖ測定では
高周波電圧がバイアス電圧に重畳されるが、高周波電圧
の振幅は数十ｍＶ程度であるので便宜上図示を省略して
いる。
【００５２】図３におけるオフセット電圧Ｖ0 の値は、
本発明における第１の値（少数キャリアを消滅させるた
めの電圧値）および第２の値（ステップ状の切替の中心
となる電圧値）に相当する。このように、バイアス電圧
の第１の値と第２の値が互いに等しくてもよい。
本発明における第１の値（少数キャリアを消滅させるた
めの電圧値）および第２の値（ステップ状の切替の中心
となる電圧値）に相当する。このように、バイアス電圧
の第１の値と第２の値が互いに等しくてもよい。
【００５３】図４は、図３に示す実施例によるバイアス
電圧波形を用いたＣ−Ｖ測定で得られたＣ−Ｖ特性を示
すグラフである。また、図５は、このＣ−Ｖ特性から得
られたキャリア濃度プロファイルを示すグラフである。
測定試料はｐ型シリコンのベアウェハである。なお、図
４，図５に示す実施例の測定と、従来技術において説明
した図１３、図１４の測定には、同一の半導体ウェハを
用いた。ベアウェハの表面は非常に活性であり、汚染物
質を容易に吸着するので、測定中にウェハ表面が新たに
汚染されないようにするために高純度の窒素ガスで測定
室内をパージした。
電圧波形を用いたＣ−Ｖ測定で得られたＣ−Ｖ特性を示
すグラフである。また、図５は、このＣ−Ｖ特性から得
られたキャリア濃度プロファイルを示すグラフである。
測定試料はｐ型シリコンのベアウェハである。なお、図
４，図５に示す実施例の測定と、従来技術において説明
した図１３、図１４の測定には、同一の半導体ウェハを
用いた。ベアウェハの表面は非常に活性であり、汚染物
質を容易に吸着するので、測定中にウェハ表面が新たに
汚染されないようにするために高純度の窒素ガスで測定
室内をパージした。
【００５４】図５に示す実施例の結果では、ほぼ一様な
キャリア濃度プロファイルが得られている。これは、測
定対象とした半導体ウェハについて期待されていた特性
である。また、そのキャリア濃度の絶対値も半導体ウェ
ハの所定の規格値とよく一致していることが確かめられ
た。
キャリア濃度プロファイルが得られている。これは、測
定対象とした半導体ウェハについて期待されていた特性
である。また、そのキャリア濃度の絶対値も半導体ウェ
ハの所定の規格値とよく一致していることが確かめられ
た。
【００５５】また、図４に示す実施例のＣ−Ｖ特性と、
図１３に示す従来技術のＣ−Ｖ特性では、特にバイアス
電圧が０Ｖ付近におけるＣ−Ｖ曲線の傾きがかなり異な
ることが解る。実施例におけるキャリア濃度プロファイ
ルが正しく得られていることから、Ｃ−Ｖ特性も、図４
に示される実施例の結果の方が、より正しいと考えられ
る。このように、この実施例では、キャリア濃度プロフ
ァイルのみでなく、Ｃ−Ｖ特性そのものも従来より高精
度で求めることができる。
図１３に示す従来技術のＣ−Ｖ特性では、特にバイアス
電圧が０Ｖ付近におけるＣ−Ｖ曲線の傾きがかなり異な
ることが解る。実施例におけるキャリア濃度プロファイ
ルが正しく得られていることから、Ｃ−Ｖ特性も、図４
に示される実施例の結果の方が、より正しいと考えられ
る。このように、この実施例では、キャリア濃度プロフ
ァイルのみでなく、Ｃ−Ｖ特性そのものも従来より高精
度で求めることができる。
【００５６】図６は、約１０００オングストロームの厚
さの酸化膜が表面に形成されたｐ型シリコンウェハにつ
いて、図３に示す実施例によるバイアス電圧波形を用い
たＣ−Ｖ測定で得られたＣ−Ｖ特性を示すグラフであ
る。また、図７は、図６のＣ−Ｖ特性から得られたキャ
リア濃度プロファイルを示すグラフである。図８は、同
じシリコンウェハを用いて図１１に示す従来のバイアス
電圧波形を用いて得られたＣ−Ｖ測定を示すフラグであ
る。また、図９は、図８のＣ−Ｖ特性から得られたキャ
リア濃度プロファイルを示すグラフである。
さの酸化膜が表面に形成されたｐ型シリコンウェハにつ
いて、図３に示す実施例によるバイアス電圧波形を用い
たＣ−Ｖ測定で得られたＣ−Ｖ特性を示すグラフであ
る。また、図７は、図６のＣ−Ｖ特性から得られたキャ
リア濃度プロファイルを示すグラフである。図８は、同
じシリコンウェハを用いて図１１に示す従来のバイアス
電圧波形を用いて得られたＣ−Ｖ測定を示すフラグであ
る。また、図９は、図８のＣ−Ｖ特性から得られたキャ
リア濃度プロファイルを示すグラフである。
【００５７】図９に示す従来技術の結果では、キャリア
濃度プロファイルにかなりの変化が見られる。一方、図
７に示す実施例の結果では、ほぼ一様なキャリア濃度プ
ロファイルが得られていることが解る。このように、表
面に絶縁膜が形成されている場合にも、実施例によるＣ
−Ｖ測定によって、キャリア濃度を精度良く測定でき
る。また、Ｃ−Ｖ特性そのものも従来より高精度で求め
ることが可能である。
濃度プロファイルにかなりの変化が見られる。一方、図
７に示す実施例の結果では、ほぼ一様なキャリア濃度プ
ロファイルが得られていることが解る。このように、表
面に絶縁膜が形成されている場合にも、実施例によるＣ
−Ｖ測定によって、キャリア濃度を精度良く測定でき
る。また、Ｃ−Ｖ特性そのものも従来より高精度で求め
ることが可能である。
【００５８】図１０は、本発明によるバイアス電圧波形
の他の実施例を示すグラフである。図１０の波形では、
半導体ウェハの表面近傍を蓄積状態とするためのオフセ
ット電圧Ｖ1 の絶対値が、図３に示すオフセット電圧Ｖ
0 よりも大きな側に（すなわち、より蓄積側に）、か
つ、バイアス電圧のほぼ最大値に等しい値に設定されて
いる。そして、保持時間Ｔ0 の経過後に、バイアス電圧
が正負交互のステップ状に変化しており、その絶対値が
ほぼ単調に減少している。また、バイアス電圧は、ほぼ
０Ｖを中心として交互に切り替えられている。
の他の実施例を示すグラフである。図１０の波形では、
半導体ウェハの表面近傍を蓄積状態とするためのオフセ
ット電圧Ｖ1 の絶対値が、図３に示すオフセット電圧Ｖ
0 よりも大きな側に（すなわち、より蓄積側に）、か
つ、バイアス電圧のほぼ最大値に等しい値に設定されて
いる。そして、保持時間Ｔ0 の経過後に、バイアス電圧
が正負交互のステップ状に変化しており、その絶対値が
ほぼ単調に減少している。また、バイアス電圧は、ほぼ
０Ｖを中心として交互に切り替えられている。
【００５９】図１０におけるオフセット電圧Ｖ1 の値
は、本発明における第１の値（少数キャリアを消滅させ
るための電圧値）に相当する。また、第２の値（ステッ
プ状の切替の中心となる電圧値）は約０Ｖである。
は、本発明における第１の値（少数キャリアを消滅させ
るための電圧値）に相当する。また、第２の値（ステッ
プ状の切替の中心となる電圧値）は約０Ｖである。
【００６０】図１０のような電圧掃引法によっても、Ｃ
−Ｖ測定の初期に半導体ウェハの表面近傍を十分に蓄積
状態にして少数キャリアを消滅させることができるの
で、Ｃ−Ｖ特性およびキャリア濃度プロファイルを精度
良く測定することが可能である。
−Ｖ測定の初期に半導体ウェハの表面近傍を十分に蓄積
状態にして少数キャリアを消滅させることができるの
で、Ｃ−Ｖ特性およびキャリア濃度プロファイルを精度
良く測定することが可能である。
【００６１】なお、この発明は上記実施例に限られるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の
態様において実施することが可能であり、例えば次のよ
うな変形も可能である。
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の
態様において実施することが可能であり、例えば次のよ
うな変形も可能である。
【００６２】（１）上記実施例は、ｐ型半導体に関する
電気特性測定について説明したが、この発明はｎ型半導
体についても同様に適用することが可能である。
電気特性測定について説明したが、この発明はｎ型半導
体についても同様に適用することが可能である。
【００６３】（２）上記実施例は、非接触の電気特性測
定について説明したが、この発明は接触型の電気特性測
定（すなわち、測定用電極２０１を半導体ウェハの表面
に接触させる方法）についても同様に適用することが可
能である。
定について説明したが、この発明は接触型の電気特性測
定（すなわち、測定用電極２０１を半導体ウェハの表面
に接触させる方法）についても同様に適用することが可
能である。
【図１】本発明の実施例を適用する非接触電気測定装置
ＭＤの構成を示す図。
ＭＤの構成を示す図。
【図２】電極形成部６４の底面とそのＢ−Ｂ断面を示す
図。
図。
【図３】本発明の実施例によるバイアス電圧の掃引法を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図４】ベアウェハに関して実施例で得られたＣ−Ｖ特
性を示すグラフ。
性を示すグラフ。
【図５】図４のＣ−Ｖ特性から得られたキャリア濃度プ
ロファイルを示すグラフ。
ロファイルを示すグラフ。
【図６】酸化膜付ウェハに関して実施例で得られたＣ−
Ｖ特性を示すグラフ。
Ｖ特性を示すグラフ。
【図７】図６のＣ−Ｖ特性から得られたキャリア濃度プ
ロファイルを示すグラフ。
ロファイルを示すグラフ。
【図８】酸化膜付ウェハに関して従来技術で得られたＣ
−Ｖ特性を示すグラフ。
−Ｖ特性を示すグラフ。
【図９】図８のＣ−Ｖ特性から得られたキャリア濃度プ
ロファイルを示すグラフ。
ロファイルを示すグラフ。
【図１０】他の実施例のバイアス電圧波形を示すグラ
フ。
フ。
【図１１】従来のＣ−Ｖ測定方法におけるバイアス電圧
波形の一例を示すグラフ。
波形の一例を示すグラフ。
【図１２】半導体ウェハ１００の上方にギャップを隔て
て配置された測定用電極２０１にバイアス電圧を印加し
た状態を示す説明図。
て配置された測定用電極２０１にバイアス電圧を印加し
た状態を示す説明図。
【図１３】従来の電圧掃引法で得られたベアウェハに関
するＣ−Ｖ特性の一例を示すグラフ。
するＣ−Ｖ特性の一例を示すグラフ。
【図１４】図１３のＣ−Ｖ特性から得られたキャリア濃
度プロファイルを示すグラフ。
度プロファイルを示すグラフ。
【図１５】半導体ウェハの表面付近に反転少数キャリア
（電子）が集まっている状態を示す説明図。
（電子）が集まっている状態を示す説明図。
２０…測定部
２２…光量測定器
２４…インピーダンスメータ
２６…位置制御装置
２８…マスターコントローラ
３２…ベース
３４…駆動装置
３６…架台
３８…試料テーブル
４０…筺体
４２…フランジ
４４…圧電アクチュエータ部
４８…支持板
５０…支持筒
６０…センサヘッド
６２…直角プリズム
６４…電極形成部
６６…コーンガラス
６８…絶縁膜
７０…レーザ発振器
７２…受光センサ
１００…半導体ウェハ
１１１〜１１３…各電極
１１１〜１１３…平行度調整用電極
１２０…ガードリング
２００…電極パターン
２０１…測定用電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松原 英明
京都市伏見区羽束師古川町322番地 大
日本スクリーン製造株式会社 洛西事業
所内
(72)発明者 楠田 達文
京都市伏見区羽束師古川町322番地 大
日本スクリーン製造株式会社 洛西事業
所内
(56)参考文献 特開 平７−130809（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−167903（ＪＰ，Ａ)
Ｇ．Ｓ．Ｈｏｒｎｅｒ ｅｔ ａ
ｌ．，Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｃｏ
ｎｔａｍｉｎａｎｔｓ ｔｏ ａｓｓｅ
ｓｓ ｏｘｉｄｅ ｑｕａｌｉｔｙ，Ｓ
ｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ，米国，1995年 ６月，Ｊｕｎｅ
1995，ｐ．79−84
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/66
G01R 27/26
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体ウェハの電気特性測定方法であっ
て、 半導体ウェハのＣ−Ｖ測定において、前記半導体ウェハ
の表面近傍における少数キャリアを消滅させる第１の値
にバイアス電圧を印加した後に、前記バイアス電圧を、
第２の値を挟んで上下に交互に切り替えつつ、前記第２
の値からの振幅をステップ状に変化させることを特徴と
する半導体ウェハの電気特性測定方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体ウェハの電気特性
測定方法であって、 前記バイアス電圧の前記第１の値は、前記半導体ウェハ
の表面近傍を蓄積状態とする値である、半導体ウェハの
電気特性測定方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体ウェハの電気特性
測定方法であって、 前記バイアス電圧の前記第１の値は、前記Ｃ−Ｖ測定に
おいて前記半導体ウェハに印加するバイアス電圧の値の
中で、絶対値が最大で前記半導体ウェハを蓄積状態にす
る値であり、 前記バイアス電圧のステップ状の切替えは、前記バイア
ス電圧の絶対値が単調に減少するように行なわれる、半
導体ウェハの電気特性測定方法。 - 【請求項４】 半導体ウェハの電気特性測定装置であっ
て、 半導体ウェハのＣ−Ｖ測定において、前記半導体ウェハ
の表面近傍における少数キャリアを消滅させる第１の値
にバイアス電圧を印加した後に、前記バイアス電圧を、
第２の値を挟んで上下に交互に切り替えつつ、前記第２
の値からの振幅をステップ状に変化させる手段と、 前記バイアス電圧が印加された状態において、前記半導
体ウェハのＣ−Ｖ測定を実行する手段と、を備えること
を特徴とする半導体ウェハの電気特性測定装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10431496A JP3504804B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 半導体ウェハの電気特性測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP10431496A JP3504804B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 半導体ウェハの電気特性測定方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09266237A JPH09266237A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3504804B2 true JP3504804B2 (ja) | 2004-03-08 |
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ID=14377480
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10431496A Expired - Fee Related JP3504804B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 半導体ウェハの電気特性測定方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3504804B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3601527B2 (ja) | 2002-06-27 | 2004-12-15 | 住友電気工業株式会社 | バックゲート特性判定方法及びバックゲート特性判定装置 |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP10431496A patent/JP3504804B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｇ．Ｓ．Ｈｏｒｎｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ ｔｏ ａｓｓｅｓｓ ｏｘｉｄｅ ｑｕａｌｉｔｙ，Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，米国，１９９５年 ６月，Ｊｕｎｅ １９９５，ｐ．７９−８４ |
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|---|---|
| JPH09266237A (ja) | 1997-10-07 |
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