JPH03125452A

JPH03125452A - 絶縁層の特性表示方法および装置

Info

Publication number: JPH03125452A
Application number: JP2262929A
Authority: JP
Inventors: Kurt Schinhaerl; クルト　シンヘール
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1991-05-28
Also published as: DE3932572C2; US5097214A; DE3932572A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は一方の面が導電性材料からなる絶縁キャリヤに
連結された絶縁層の特性表示方法に関し、およびその方
法を実施するための装置に関する。

（従来の技術）とくに半導体の仕上げ過程において絶縁層の性質そして
それにより破壊挙動を決めることは必要であり且つ通常
行なわれていることである（Ｄｒ。

Ｒ、Ｗｏｌｔｅｒｓ、　”酸化シリコンの誘電破壊につ
いて、′真空科学技術誌Ａ、Ｖａ１．５．＆、４．１５
６３〜１５６８頁）、、それに相応する測定は対応の絶
縁層を備えた半導体制御円板で行なわれる。

従来の方法ではとりわけ絶縁層を備えた制御円板の表面
に対し導電性材料からなる多数の接触面であって電気化
学的に互に分離したものが用いられる。各接触面は導電
性の絶縁キャリヤで、この場合半導体の円板でコンデン
サーを形成する。個々の接触面への電気的接触を形成し
得る導電性の絶縁キャリヤおよび電極における共同の接
続によって、各コンデンサーにおいて破壊域の強さが解
明される。破壊域強さの得られた値の統計的な分布一から絶縁層の破壊挙動が推論された。この方法は非常に
時間がかかるものであった。

（発明の概要）本発明の目的は絶縁層の特性表示を非接触で可成り迅速
に可能にする方法を提供することである。

さらにその方法の実施に用いられる装置が提供される。

この目的を達成するため特許請求の範囲第１項の特徴部
分に相応する方法および特許請求の範囲第９項の特徴部
分に相応する装置が形成された。

本発明による方法の本質は、即ち迅速に且つ接触しない
で絶縁層の性質もしくはそのような層の破壊挙動の特徴
表示（Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を可能にす
る方法は絶縁層の覆いなしに置かれた表面にイオンが沈
積され且つそれにより同時に現われる中央の表面電位が
解明されることにある。イオン層に流れる電流がない間
は、表面電位は時間に比例して増大する。絶縁層に流れ
る電流が増すと１表面のポテンシャルが飽和値をとるま
で上昇は減少しまたは弱まる。

この時間の経過から絶縁層の破壊挙動が明らかになる。

本発明では出力電流分配は本質的に測定装置の本質的な
要素の形状と位置付けを考慮している。

半導体絶縁層の場合、絶縁キャリヤは半導体基体であり
、その上に絶縁層が形成されまたは備えられる。

本発明のさらに進んだ形態は特許請求の範囲の従属項の
内容になっている。

（実施例）次に本発明による方法を実施するための装置を図式的に
示す第１図および第２図に基づいて、本発明を説明する
。

図において（１）は半導体板片もしくは半導体円板の型
の電気的に導性の絶縁キャリヤである。絶縁キャリヤ（
１）は図において上側の表面に、その性質または破壊挙
動を定めようとする絶縁層（２）を有する。

このため例えば第１図に示す装置が用いられ、該装置で
は絶縁層（２）の上方に電極（３）が設置されそれと共
に絶縁層（２）に向けられた先の尖った先端（４）が絶
縁層（２）の上側の面から或る距離のところに備えられ
ている。その先端（４）と絶縁層との間には適当な金属
材料で作られた隔壁（５）が設置され、該隔壁は絶縁層
（２）の上側の面から予め決められた距離のところに在
り且つ孔（６）を有する。

孔（６）の中心線は絶縁層（２）の上側の面に垂直であ
り且つ電極（３）の軸線と同軸になっている。

絶縁キャリヤ（１）はその下側の表面において、導電性
に形成された平板状の受け部材（７）（測定台）の上に
保持される。受け部材（７）と、詳しく図示されていな
い電極（３）の保持体および隔壁（５）とは相対的に互
いに移動することができ、絶縁層（２）の少なくも関心
が持たれているすべての領域が電極（３）もしくは隔壁
（５）の下に位置づけられ得るようになっている。導体
（８）と（９）は受け部材（７）の電気的に導性の上側
を制御測定装置（１０）に接続する。

電極（３）はイオン源として作用し、且つ測定の遂行も
しくは絶縁層（２）の絶縁特性を決定するた− め、この電極（３）が励起されてコロナ放電を行なうよ
うに高電圧、例えば約５〜８ＫＶ程度の電圧が負荷され
る。その際に流れ且つ絶縁層（２）の上側の面からの先
端（４）の距離の変化により調節し得るコロナ電流は導
体（８）の電流（■１）と導体（９）の電流（■２）の
２つに分配される。制御測定装置（１０）はとりわけ、
２つの導体（９）と（８）の間に電圧（Ｕ）を生じさせ
るための装置を有し、その電圧の大きさは以下に詳しく
記載するように電流（工１）および（工２）によって制
御される。

絶縁層（２）の測定前には、先ずこの絶縁層を備える絶
縁キャリヤ（１）の代りに、絶縁層（２）を備えないも
の、または他の場合には絶縁キャリヤ（１）に相応する
プローブが受け部材（７）の上に設置される。高圧源に
接続した後に２つの電流（■１）および（１１）、もし
くは出力電流割合としてその関係が解明される。

それに続く特徴表示もしくは絶縁層（２）の測定の場合
、制御測定装置（１０）の電圧（Ｕ）は最初の出力電流
比（Ｉｆ／Ｉ２）が保たれるように調整される。

一０その電圧（Ｕ）の時間的な経過から絶縁層（２）の破壊
挙動を決定することができる。

第２図は制御測定装置（ｉｏ’　）から導体（８）に流
れる電流（工１）のみを測定もしくは検出し、それによ
って電圧（［１）を制御して最初の出力電流（ＩＩ／Ｉ
２）を保持する実施例を示す。この団塊（ｍａｓｓ）に
導びく導体（８）には電流測定装置（１１）が備えられ
、該装置の出力側は抵抗（１２）を介して一方では補償
装置（１３）に接続され且つ他方では動作増幅器（１４
）の負の入力に接続され、該動作増幅器の正の入力は団
塊に置かれる。図示の実施例では補償装置（１３）は団
塊と一定の予電圧との間に在る調整電位差計からなり、
且つそのスライダは抵抗（１２）を介して装置（１１）
の出力に接続される。動作増幅器（１４）の出力は導電
性の受け部材（７）に接続される。

出力電流比を調整するため補償装置（１３）もしくはそ
れに相応する電位差計のスライダは、装置（１１）から
、その出力に供給される全ての電流が補償装置（１３）
に流れるように調整される。電極（３）、隔壁（５）の
形状およびこれらの要素の配置によって条件づけられる
電流分配は２つの導体（８）および（９）に関し考慮さ
れる。

絶縁層（２）の測定中、装置（１１）、補償装置（１３
）および動作増幅器（１４）を包囲する制御サークルを
通して電圧（Ｕ）は最初の電流比が保持されるように制
御される。さらにその電圧（Ｕ）の時間的経過から絶縁
層（２）の破壊挙動が明らかになる。

この方法は上記した２つの装置の場合、空気中で、とく
に保護ガス雰囲気中で実施される。

本発明は実施例について記述されているが、本発明に基
づ〈発明思想から離れることなく変態もしくは変更が可
能なことが理解されよう。従って、例えばまた、高電圧
が負荷される電極（３）の代りに、他の適当なイオン源
を、例えば空気もしくはガス雰囲気において放射線によ
ってイオン化され、測定が実施されるように使用するこ
とも可能である。

（発明の効果）上記のように、本発明によれば、出力電流分配（Ｉｌ／
Ｉ２）の最初の値を保持するように電圧が制御１され、その電圧の時間的な経過によって特性表示を行な
い、しかも非接触式であるため絶縁層の特性表示を著し
く迅速に行なうことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法の実施に用いられる装置の一
例を図式的に示す図、第２図は他の実施例を図式的に示
す図である。図中、１：絶縁キャリヤ、２：絶縁層、３．４、イオン
源（電極）、５、隔壁、６：孔、７：受け部材、８．９
：導体、１０．１０′　二制御測定装置、１１：電流測
定装置、１２：抵抗、１３：補償装置、１４：電源２３−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、半導体絶縁層などの絶縁層（２）であってその
一面で導電性材料からなる絶縁キャリア（１）に連結さ
れたものの特性表示方法において、前記絶縁層（２）の他の面はその面に相対して配置され
たイオン源（３、４）により或る時間にわたり少なくも
１つの所与の測定区域においてイオンを当てられ、前記
絶縁キャリア（１）と前記絶縁層（２）の前記他の面か
ら離れて前記測定区域に配置された電極（５）との間の
電圧（Ｕ）は前記電極（５）と前記絶縁キャリア（１）
の電流間の出力電流分配（Ｉ１／Ｉ２）が保持されるよ
うに制御され、そして前記電圧（Ｕ）の時間的な経過に
よって前記絶縁層（２）の性質が定められることを特徴
とする絶縁層の特性表示方法。
（２）、特許請求の範囲第１項に記載の方法において、
前記絶縁層（２）の全体またはその大部分の区域を把握
するため前記測定区域は前記絶縁層（２）に対し相対的
に移動し得ることを特徴とする絶縁層の特性表示方法。
（３）、特許請求の範囲第２項に記載の方法において、
一方の側における前記イオン源（３、４）および前記電
極（５）、および他方の側における前記絶縁層（２）お
よび前記絶縁キャリア（１）は互いに相対的に移動され
ることを特徴とする絶縁層の特性表示方法。
（４）、特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれ
かの項に記載の方法において、空気または保護ガス雰囲
気中で実施されることを特徴とする絶縁層の特性表示方
法。
（５）、特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれ
かの項に記載の方法において、前記電極として孔（６）
のある隔壁（５）が用いられることを特徴とする絶縁層
の特性表示方法。
（６）、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれ
かの項に記載の方法において、前記イオン源として高電
圧によりコロナ放電を励起する少なくも１つの電極（３
、４）が用いられることを特徴とする絶縁層の特性表示
方法。
（７）、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれ
かの項に記載の方法において、前記電極（５）と前記絶
縁キャリア（１）との間の電圧（Ｕ）は出力電流分配（
Ｉ１／Ｉ２）をまっすぐに保つため制御測定装置（１０
、１０’）から自発的に調整されることを特徴する絶縁
層の特性表示方法。
（８）、特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれ
かの項に記載の方法において、前記出力電流分配（Ｉ１
／Ｉ２）として或る測定で得られた電流分配が用いられ
、その場合前記絶縁層（２）の代りに導電性材料からな
る層が用いられることを特徴とする絶縁層の特性表示方
法。
（９）、半導体絶縁層などの絶縁層の特性表示用の装置
であって、絶縁層（２）を備える絶縁キャリヤ（１）の
ための受け部材（７）と、測定装置（１０、１０’）お
よび該測定装置（１０、１０’）に連結された電極（５
）を含む装置において、この受け部材（７）から予め決
められた距離に且つ受け部材の反対側の絶縁層（２）の
表面に相対してイオン源（３、４）が備えられ、前記電
極（５）は受け部材（７）の反対側の絶縁層（２）の表
面から予め決められた距離に在って絶縁層（２）とイオ
ン源（３、４）との間に配置され、および前記測定装置
は制御および測定装置（１０、１０’）であり且つ装置
（１１、１２、１３、１４）を備えて電極（５）と受け
部材（７）の間に電圧（Ｕ）を生じさせ、該電圧を電極
（５）から測定装置（１０、１０’）に流れる電流と受
け部材（７）から測定装置（１０、１０’）に流れる電
流との間の出力電流分配（Ｉ１／Ｉ２）が保持されるよ
うに制御することを特徴とする絶縁層の特性表示装置。
（１０）、特許請求の範囲第９項に記載の装置において
、一方の側のイオン源（３、４）および電極（５）と、
他の側の受け部材（７）は相対的に移動し得ることを特
徴とする絶縁層の特性表示装置。
（１１）、特許請求の範囲第９項または第１０項に記載
の装置において、前記電極は孔（６）のある隔壁（５）
であることを特徴とする絶縁層の特性表示装置。
（１２）、特許請求の範囲第９項から第１１項までのい
ずれかの項に記載の装置において、前記イオン源は高電
圧によってコロナ放電を励起する少なくも一つの電極（
３、４）からなることを特徴とする絶縁層の特性表示装
置。
（１３）、特許請求の範囲第９項から第１２項までのい
ずれかの項に記載の装置において、測定装置（１０’）
は電源（１４）を備え、該電源は受け部材（７）と関連
電位、とくに器具質量との間に電圧（Ｕ）を生じさせ、
および測定装置（１０’）は隔壁（５）からこの関連電
位に至る導体路（８）に該導体路（８）を流れる電流を
測定するための電流測定装置（１１）を備えていること
を特徴とする絶縁層の特性表示装置。
（１４）、特許請求の範囲第１３項に記載の装置におい
て、前記電源（１４）は増幅器、とくに動作増幅器（１
４）からなり、その入力は出力電流分配を設定するため
電流測定装置（１１）の出力そしてまた補償装置（１３
）の出力に接続されていることを特徴とする絶縁層の特
性表示装置。