JPH04355358A - 等温容量過渡分光法 - Google Patents
等温容量過渡分光法Info
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- JPH04355358A JPH04355358A JP3157569A JP15756991A JPH04355358A JP H04355358 A JPH04355358 A JP H04355358A JP 3157569 A JP3157569 A JP 3157569A JP 15756991 A JP15756991 A JP 15756991A JP H04355358 A JPH04355358 A JP H04355358A
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- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 title abstract 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000002368 isothermal capactiance transient spectroscopy Methods 0.000 claims abstract 9
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 101000582320 Homo sapiens Neurogenic differentiation factor 6 Proteins 0.000 claims 1
- 102100030589 Neurogenic differentiation factor 6 Human genes 0.000 claims 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
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- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 7
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- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハや半導体
チップなどにおける不純物や欠陥などを非破壊かつ短時
間で測定する方法に関するものである。
チップなどにおける不純物や欠陥などを非破壊かつ短時
間で測定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハやチップなどは、それに含
まれている不純物または欠陥などを測定して、その評価
を行っている。この測定方法の一つに、等温容量過渡分
光法（ＩＣＴＳ：Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｐａｃｉ
ｔａｎｃｅ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃ
ｏｐｙ ）による半導体に含まれる不純物などを測定す
る方法が知られている。
まれている不純物または欠陥などを測定して、その評価
を行っている。この測定方法の一つに、等温容量過渡分
光法（ＩＣＴＳ：Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｐａｃｉ
ｔａｎｃｅ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃ
ｏｐｙ ）による半導体に含まれる不純物などを測定す
る方法が知られている。
【０００３】図１および図２において、１は過渡容量計
で、その内部には、パルスジェネレータ２、過渡容量計
本体３、ＡＤ変換器４が設けられている。５は恒温槽で
、その内部には、半導体試料６と、過渡容量計１に接続
された一対のプローブ７，８とが設けられ、これらのプ
ローブ７，８の各先端には接触針９，１０が設けられて
いる。１１はコンピュータ、１２はプロッタ、１３はデ
ィスプレイである。
で、その内部には、パルスジェネレータ２、過渡容量計
本体３、ＡＤ変換器４が設けられている。５は恒温槽で
、その内部には、半導体試料６と、過渡容量計１に接続
された一対のプローブ７，８とが設けられ、これらのプ
ローブ７，８の各先端には接触針９，１０が設けられて
いる。１１はコンピュータ、１２はプロッタ、１３はデ
ィスプレイである。
【０００４】前記過渡容量計１を用いて半導体試料６中
に含まれる不純物などを測定するには、半導体試料６を
所定の等温度に保持した状態で、図２に示すように、接
触針９，１０の各先端を半導体試料６の測定部分に間隔
をおいて接触させて、パルスジェネレータ２によって発
生された所定の大きさのパルス電圧を一時的に印加し、
その後、半導体試料６の測定部分におけるの静電容量に
基づく信号を、過渡容量計本体３に入力し、ＡＤ変換し
た後、コンピュータ１１において演算処理することによ
り、半導体試料６の測定部分の不純物または欠陥などを
測定するのである。
に含まれる不純物などを測定するには、半導体試料６を
所定の等温度に保持した状態で、図２に示すように、接
触針９，１０の各先端を半導体試料６の測定部分に間隔
をおいて接触させて、パルスジェネレータ２によって発
生された所定の大きさのパルス電圧を一時的に印加し、
その後、半導体試料６の測定部分におけるの静電容量に
基づく信号を、過渡容量計本体３に入力し、ＡＤ変換し
た後、コンピュータ１１において演算処理することによ
り、半導体試料６の測定部分の不純物または欠陥などを
測定するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
等温容量過渡分光法においては、ＩＣＴＳスペクトルＳ
（ｔ）を次のように定義していた。すなわち、図５（Ａ
）に示すような容量過渡波形をＣ（ｔ）とするとき、Ｓ
（ｔ）は下記数５で表される。
等温容量過渡分光法においては、ＩＣＴＳスペクトルＳ
（ｔ）を次のように定義していた。すなわち、図５（Ａ
）に示すような容量過渡波形をＣ（ｔ）とするとき、Ｓ
（ｔ）は下記数５で表される。
【０００６】
【数５】
【０００７】この場合、前記Ｃ（ｔ）の自乗であるＣ２
（ｔ）は、下記数６で表される。ここで、Ｃ０ は定
常容量、ＮＤ は意図的に添加した不純物の濃度を示す
。
（ｔ）は、下記数６で表される。ここで、Ｃ０ は定
常容量、ＮＤ は意図的に添加した不純物の濃度を示す
。
【０００８】
【数６】
【０００９】そして、ＩＣＴＳスペクトルのピーク強度
Ｓｐ とピーク時間ｔｐ とから、不純物濃度ＮＴ と
熱放出時定数τは、下記数７のように計算される。
Ｓｐ とピーク時間ｔｐ とから、不純物濃度ＮＴ と
熱放出時定数τは、下記数７のように計算される。
【００１０】
【数７】
【００１１】しかしながら、上記従来の等温容量過渡分
光法においては、容量計の分解能に比べて容量変化が小
さい場合や外乱ノイズがある場合には、前記Ｃ（ｔ）に
ノイズが乗り、前記Ｃ２ （ｔ）を直接微分して得られ
るＳ（ｔ）が、図５（Ｂ）に示すように、激しく振動し
てしまう。その結果、前記不純物濃度ＮＴ や熱放出時
定数τの測定精度が悪くなったり、低濃度不純物を検出
できないことがあった。
光法においては、容量計の分解能に比べて容量変化が小
さい場合や外乱ノイズがある場合には、前記Ｃ（ｔ）に
ノイズが乗り、前記Ｃ２ （ｔ）を直接微分して得られ
るＳ（ｔ）が、図５（Ｂ）に示すように、激しく振動し
てしまう。その結果、前記不純物濃度ＮＴ や熱放出時
定数τの測定精度が悪くなったり、低濃度不純物を検出
できないことがあった。
【００１２】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、低濃度不純物を確実
に検出することができ、精度の高い測定を行うことがで
きる等温容量過渡分光法を提供することにある。
もので、その目的とするところは、低濃度不純物を確実
に検出することができ、精度の高い測定を行うことがで
きる等温容量過渡分光法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明においては、次のようにしている。すなわち、
等温度に保持された半導体試料に所定の大きさのパルス
電圧を印加し、この半導体試料のその後の容量変化を解
析することによって半導体試料中の不純物などを測定す
る等温容量過渡分光法において、下記数８で定義される
式を微分したものをＩＣＴＳスペクトルとしている。
、本発明においては、次のようにしている。すなわち、
等温度に保持された半導体試料に所定の大きさのパルス
電圧を印加し、この半導体試料のその後の容量変化を解
析することによって半導体試料中の不純物などを測定す
る等温容量過渡分光法において、下記数８で定義される
式を微分したものをＩＣＴＳスペクトルとしている。
【００１４】
【数８】
【００１５】そして、前記数８で定義される式に代えて
、下記数９で定義される式を微分したものをＩＣＴＳス
ペクトルとしてもよい。
、下記数９で定義される式を微分したものをＩＣＴＳス
ペクトルとしてもよい。
【００１６】
【数９】
【００１７】また、前記数８で定義される式に代えて、
下記数１０で定義される式を微分したものをＩＣＴＳス
ペクトルとしてもよい。
下記数１０で定義される式を微分したものをＩＣＴＳス
ペクトルとしてもよい。
【００１８】
【数１０】
【００１９】さらに、前記数８で定義される式に代えて
、下記数１１で定義される式を微分したものをＩＣＴＳ
スペクトルとしてもよい。
、下記数１１で定義される式を微分したものをＩＣＴＳ
スペクトルとしてもよい。
【００２０】
【数１１】
【００２１】
【作用】本発明においては、例えば上記数８で定義され
る式を用いた場合、この式のＳ／Ｎが改善されているの
で、従来方法に比べて、ＩＣＴＳスペクトルのＳ／Ｎが
１０倍以上改善される。その結果、不純物濃度や熱放出
時定数の測定精度が改善され、従来方法に比べて、１０
分の１以下の低濃度の不純物を検出できるようになった
。
る式を用いた場合、この式のＳ／Ｎが改善されているの
で、従来方法に比べて、ＩＣＴＳスペクトルのＳ／Ｎが
１０倍以上改善される。その結果、不純物濃度や熱放出
時定数の測定精度が改善され、従来方法に比べて、１０
分の１以下の低濃度の不純物を検出できるようになった
。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明すると、第１実
施例においては、等温度に保持された半導体試料に所定
の大きさのパルス電圧を印加し、この半導体試料のその
後の容量変化を解析することによって半導体試料中の不
純物などを測定する等温容量過渡分光法において、下記
数１２で定義される式を用いている。
施例においては、等温度に保持された半導体試料に所定
の大きさのパルス電圧を印加し、この半導体試料のその
後の容量変化を解析することによって半導体試料中の不
純物などを測定する等温容量過渡分光法において、下記
数１２で定義される式を用いている。
【００２３】
【数１２】
【００２４】そして、この数１２で定義されるＫ（ｔ）
を微分したものをＩＣＴＳスペクトルとしており、これ
は下記数１３のように表される。
を微分したものをＩＣＴＳスペクトルとしており、これ
は下記数１３のように表される。
【００２５】
【数１３】
【００２６】この場合、不純物濃度ＮＴ および熱放出
時定数τは、前記数６から、下記数１４のように表され
る。
時定数τは、前記数６から、下記数１４のように表され
る。
【００２７】
【数１４】
【００２８】これを、図３を参照しながら説明すると、
今、容量過渡波形Ｃ（ｔ）が同図（Ａ）に示すものであ
るとする。前記数１２に従って得られるＫ（ｔ）、すな
わち、積分された容量過渡波形は、同図（Ｂ）に示すよ
うになる。同図（Ｂ）から理解されるように、前記積分
された容量過渡波形Ｋ（ｔ）は、Ｓ／Ｎが改善されてい
る。そして、このＫ（ｔ）を微分し、この微分されたも
のをＩＣＴＳスペクトルとするのである。このＩＣＴＳ
スペクトルは、同図（Ｃ）に示すような波形となり、こ
のＩＣＴＳスペクトルのＳ／Ｎは、上記した従来手法に
比べて１０倍以上改善される。従って、不純物濃度や熱
放出時定数の測定精度が改善され、その結果、従来手法
に比べて１０分の１以下の低濃度の不純物を測定するこ
とができる。
今、容量過渡波形Ｃ（ｔ）が同図（Ａ）に示すものであ
るとする。前記数１２に従って得られるＫ（ｔ）、すな
わち、積分された容量過渡波形は、同図（Ｂ）に示すよ
うになる。同図（Ｂ）から理解されるように、前記積分
された容量過渡波形Ｋ（ｔ）は、Ｓ／Ｎが改善されてい
る。そして、このＫ（ｔ）を微分し、この微分されたも
のをＩＣＴＳスペクトルとするのである。このＩＣＴＳ
スペクトルは、同図（Ｃ）に示すような波形となり、こ
のＩＣＴＳスペクトルのＳ／Ｎは、上記した従来手法に
比べて１０倍以上改善される。従って、不純物濃度や熱
放出時定数の測定精度が改善され、その結果、従来手法
に比べて１０分の１以下の低濃度の不純物を測定するこ
とができる。
【００２９】本発明は、上記第１実施例に限られるもの
ではなく、下記数１５で定義される式を微分したものを
ＩＣＴＳスペクトルとしてもよい。
ではなく、下記数１５で定義される式を微分したものを
ＩＣＴＳスペクトルとしてもよい。
【００３０】
【数１５】
【００３１】この第２実施例における不純物濃度ＮＴ
と熱放出時定数τは、下記数１６で表される。
と熱放出時定数τは、下記数１６で表される。
【００３２】
【数１６】
【００３３】この第２実施例においては、上述の第１実
施例に比べて近似式を使っているので、精度がやや劣る
が、式が比較的簡単なため、アナログ回路によっても計
算できるといった利点がある。
施例に比べて近似式を使っているので、精度がやや劣る
が、式が比較的簡単なため、アナログ回路によっても計
算できるといった利点がある。
【００３４】また、容量過渡波形Ｃ（ｔ）が、図４に示
すように、変化しない分Ｃｎ を含むような場合には、
前記第１実施例および第２実施例におけるＫ（ｔ）とし
て、下記に示す式を用いてもよい。すなわち、下記数１
７で定義される式を微分したものをＩＣＴＳスペクトル
としてもよい。
すように、変化しない分Ｃｎ を含むような場合には、
前記第１実施例および第２実施例におけるＫ（ｔ）とし
て、下記に示す式を用いてもよい。すなわち、下記数１
７で定義される式を微分したものをＩＣＴＳスペクトル
としてもよい。
【００３５】
【数１７】
【００３６】この第３実施例における不純物濃度ＮＴ
と熱放出時定数τは、下記数１８で表される。
と熱放出時定数τは、下記数１８で表される。
【００３７】
【数１８】
【００３８】この第３実施例においては、コンピュータ
演算の際に有効桁数が多いので、計算精度が上がる可能
性がある。
演算の際に有効桁数が多いので、計算精度が上がる可能
性がある。
【００３９】また、下記数１９で定義される式を微分し
たものをＩＣＴＳスペクトルとしてもよい。
たものをＩＣＴＳスペクトルとしてもよい。
【００４０】
【数１９】
【００４１】この第４実施例における不純物濃度ＮＴ
と熱放出時定数τは、下記数２０で表される。
と熱放出時定数τは、下記数２０で表される。
【００４２】
【数２０】
【００４３】この第４実施例においては、上述の第３実
施例に比べて近似式を使っているので、精度がやや劣る
が、式が比較的簡単なため、アナログ回路によっても計
算できると共に、コンピュータ演算の際に有効桁数が多
いので、計算精度が上がる可能性がある。
施例に比べて近似式を使っているので、精度がやや劣る
が、式が比較的簡単なため、アナログ回路によっても計
算できると共に、コンピュータ演算の際に有効桁数が多
いので、計算精度が上がる可能性がある。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来方法に比べて、ＩＣＴＳスペクトルのＳ／Ｎが１０
倍以上改善されるので、不純物濃度や熱放出時定数の測
定精度が改善され、従来方法に比べて、１０分の１以下
の低濃度の不純物を検出できる。
従来方法に比べて、ＩＣＴＳスペクトルのＳ／Ｎが１０
倍以上改善されるので、不純物濃度や熱放出時定数の測
定精度が改善され、従来方法に比べて、１０分の１以下
の低濃度の不純物を検出できる。
【図１】本発明に係る等温容量過渡分光法を実施する装
置の概略を示すブロック図である。
置の概略を示すブロック図である。
【図２】前記装置の要部を示す図である。
【図３】本発明方法を説明するための図で、図３（Ａ）
は容量過渡波形図、同図（Ｂ）は積分された容量過渡波
形図、同図（Ｃ）はＩＣＴＳスペクトルである。
は容量過渡波形図、同図（Ｂ）は積分された容量過渡波
形図、同図（Ｃ）はＩＣＴＳスペクトルである。
【図４】変化しない分Ｃｎ を説明するための図である
。
。
【図５】従来方法を説明するための図で、図５（Ａ）は
容量過渡波形図、同図（Ｂ）ははＩＣＴＳスペクトルで
ある。
容量過渡波形図、同図（Ｂ）ははＩＣＴＳスペクトルで
ある。
６…半導体試料。
Claims (4)
- 【請求項１】 等温度に保持された半導体試料に所定
の大きさのパルス電圧を印加し、半導体試料のその後の
容量変化を解析することによってこの半導体試料中の不
純物などを測定する等温容量過渡分光法において、下記
数１で定義される式を微分したものをＩＣＴＳスペクト
ルとしたことを特徴とする等温容量過渡分光法。 【数１】 - 【請求項２】 等温度に保持された半導体試料に所定
の大きさのパルス電圧を印加し、半導体試料のその後の
容量変化を解析することによってこの半導体試料中の不
純物などを測定する等温容量過渡分光法において、下記
数２で定義される式を微分したものをＩＣＴＳスペクト
ルとしたことを特徴とする等温容量過渡分光法。 【数２】 - 【請求項３】 等温度に保持された半導体試料に所定
の大きさのパルス電圧を印加し、半導体試料のその後の
容量変化を解析することによってこの半導体試料中の不
純物などを測定する等温容量過渡分光法において、下記
数３で定義される式を微分したものをＩＣＴＳスペクト
ルとしたことを特徴とする等温容量過渡分光法。 【数３】 - 【請求項４】 等温度に保持された半導体試料に所定
の大きさのパルス電圧を印加し、半導体試料のその後の
容量変化を解析することによってこの半導体試料中の不
純物などを測定する等温容量過渡分光法において、下記
数４で定義される式を微分したものをＩＣＴＳスペクト
ルとしたことを特徴とする等温容量過渡分光法。 【数４】
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3157569A JP2681767B2 (ja) | 1991-06-01 | 1991-06-01 | 等温容量過渡分光法 |
| DE69222978T DE69222978D1 (de) | 1991-06-01 | 1992-05-18 | Isothermische Kapazitätstransientspektroskopie |
| EP92108362A EP0517023B1 (en) | 1991-06-01 | 1992-05-18 | Isothermal capacitance transient spectroscopy |
| HU9201680A HU9201680D0 (en) | 1991-06-01 | 1992-05-20 | Method for definition of transient spectrum of isothermic capacity |
| US07/889,476 US5206598A (en) | 1991-06-01 | 1992-05-27 | Isothermal capacitance transient spectroscopy method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3157569A JP2681767B2 (ja) | 1991-06-01 | 1991-06-01 | 等温容量過渡分光法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04355358A true JPH04355358A (ja) | 1992-12-09 |
| JP2681767B2 JP2681767B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=15652558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3157569A Expired - Fee Related JP2681767B2 (ja) | 1991-06-01 | 1991-06-01 | 等温容量過渡分光法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5206598A (ja) |
| EP (1) | EP0517023B1 (ja) |
| JP (1) | JP2681767B2 (ja) |
| DE (1) | DE69222978D1 (ja) |
| HU (1) | HU9201680D0 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5773317A (en) * | 1995-12-15 | 1998-06-30 | Vlsi Technology Inc. | Test structure and method for determining metal-oxide-silicon field effect transistor fringing capacitance |
| KR101241756B1 (ko) | 2012-07-23 | 2013-03-15 | 호서대학교 산학협력단 | 전기화학등온용량과도분광기 |
| KR101241755B1 (ko) | 2012-07-23 | 2013-03-15 | 호서대학교 산학협력단 | 전기화학등온용량과도분광법 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1083526A (en) * | 1965-01-28 | 1967-09-13 | Vyzk Ustav Matemat Stroju | Apparatus for measuring the reverse recovery charge of fast semiconductor diodes |
| US3665307A (en) * | 1970-06-05 | 1972-05-23 | Nasa | Method and apparatus for detecting surface ions on silicon diodes and transistors |
| US4325025A (en) * | 1980-05-22 | 1982-04-13 | International Business Machines Corporation | Automated channel doping measuring circuit |
| USRE32457E (en) * | 1981-09-30 | 1987-07-07 | Rca Corporation | Scanning capacitance microscope |
| US4509012A (en) * | 1982-12-30 | 1985-04-02 | Lin Shi Tron | Method for determining the characteristic behavior of a metal-insulator-semiconductor device in a deep depletion mode |
| JPS6259852A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-16 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 半導体トラツプ濃度測定方法 |
| HU196262B (en) * | 1986-03-17 | 1988-10-28 | Mta Mueszaki Fiz Kutato Inteze | Method for testing electrically active impuritles in semiconductor materials and structures and measuring arrangement for implementing method |
| JP2690908B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1997-12-17 | 株式会社日立製作所 | 表面計測装置 |
-
1991
- 1991-06-01 JP JP3157569A patent/JP2681767B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-05-18 EP EP92108362A patent/EP0517023B1/en not_active Expired - Lifetime
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