JPH05136238A - 界面特性測定装置 - Google Patents
界面特性測定装置Info
- Publication number
- JPH05136238A JPH05136238A JP32145891A JP32145891A JPH05136238A JP H05136238 A JPH05136238 A JP H05136238A JP 32145891 A JP32145891 A JP 32145891A JP 32145891 A JP32145891 A JP 32145891A JP H05136238 A JPH05136238 A JP H05136238A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- voltage
- interface
- tunnel
- probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 界面特性を決定している各種要因を区別して
測定する界面特性測定装置を提供する。 【構成】 被測定試料２の第１の電極４と、走査型トン
ネル顕微鏡の探針１との間にトンネル電圧電源６より電
圧を印加し、トンネル電流が流れる距離に探針１を配置
する。さらに、被測定試料２の第１，第２の電極４，５
間に、測定試料印加電圧電源７により種々の異なる電圧
を与え、このとき、第２の電極５から出力されるＢＥＥ
Ｍ電流を電流増幅器８により検出する。これにより、印
加電圧に依存する界面特性と印加電圧に依存しない界面
特性を分離することができる。
測定する界面特性測定装置を提供する。 【構成】 被測定試料２の第１の電極４と、走査型トン
ネル顕微鏡の探針１との間にトンネル電圧電源６より電
圧を印加し、トンネル電流が流れる距離に探針１を配置
する。さらに、被測定試料２の第１，第２の電極４，５
間に、測定試料印加電圧電源７により種々の異なる電圧
を与え、このとき、第２の電極５から出力されるＢＥＥ
Ｍ電流を電流増幅器８により検出する。これにより、印
加電圧に依存する界面特性と印加電圧に依存しない界面
特性を分離することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属−半導体界面、半
導体−半導体界面等の異種界面の電気的特性測定手法に
関するものである。
導体−半導体界面等の異種界面の電気的特性測定手法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】異種界面の電気的特性測定は、特性が良
好で、かつ信頼性の高い半導体素子を設計・製造する上
で極めて重要となるものである。そして、このような異
種界面の電気的特性測定方法としては、従来、例えば界
面を含む試料を用いて界面に流れる電流の印加電圧依存
性を測定する方法、あるいは異種界面により形成される
容量の印加電圧依存性を測定する方法が知られていた。
しかし、これらの技術では、界面全体の平均的な情報し
か得られなかった。これに対して、近年、Phy.Rev.Let
t.vol.60,p.1406,1988 に述べられている弾道電子放射
顕微鏡（ＢＥＥＭ）が開発され、原子オーダの分解能で
界面特性を解析することができるようになってきてい
る。
好で、かつ信頼性の高い半導体素子を設計・製造する上
で極めて重要となるものである。そして、このような異
種界面の電気的特性測定方法としては、従来、例えば界
面を含む試料を用いて界面に流れる電流の印加電圧依存
性を測定する方法、あるいは異種界面により形成される
容量の印加電圧依存性を測定する方法が知られていた。
しかし、これらの技術では、界面全体の平均的な情報し
か得られなかった。これに対して、近年、Phy.Rev.Let
t.vol.60,p.1406,1988 に述べられている弾道電子放射
顕微鏡（ＢＥＥＭ）が開発され、原子オーダの分解能で
界面特性を解析することができるようになってきてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＢＥＥＭ法では、測定電流値に界面での仕事関数差の
情報と、欠陥・構造の不均一性から生じる電子の透過確
率の違いの情報が存在し、これらを区別することは難し
い。従って、このようなことから界面特性を決定する各
種要因を正確に測定することは難しく、これにより、信
頼性の高い半導体素子を設計・製造する妨げとなってい
た。
たＢＥＥＭ法では、測定電流値に界面での仕事関数差の
情報と、欠陥・構造の不均一性から生じる電子の透過確
率の違いの情報が存在し、これらを区別することは難し
い。従って、このようなことから界面特性を決定する各
種要因を正確に測定することは難しく、これにより、信
頼性の高い半導体素子を設計・製造する妨げとなってい
た。
【０００４】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、界面特性を決定している
各種要因を区別して測定することができる界面特性測定
装置を提供することにある。
れたものであり、その目的は、界面特性を決定している
各種要因を区別して測定することができる界面特性測定
装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる界面特性
測定装置は、第１，第２の電極を有する被測定試料の第
１の電極との間にトンネル電流が流れる距離に配置され
る探針と、第１の電極と探針との間に電圧を印加するト
ンネル電圧電源と、被測定試料の第１と第２の電極間に
電圧を与える印加電圧可変の測定試料印加電圧電源と、
第２の電極から出力される電流を検出する電流増幅器と
を具備したものである。
測定装置は、第１，第２の電極を有する被測定試料の第
１の電極との間にトンネル電流が流れる距離に配置され
る探針と、第１の電極と探針との間に電圧を印加するト
ンネル電圧電源と、被測定試料の第１と第２の電極間に
電圧を与える印加電圧可変の測定試料印加電圧電源と、
第２の電極から出力される電流を検出する電流増幅器と
を具備したものである。
【０００６】
【作用】本発明によれば、被測定試料へ種々の値の電圧
を印加することにより、印加電圧に依存する界面特性
と、印加電圧に依存しない界面特性とが分離可能とな
る。例えば異種界面におけるバリヤ高さは印加電圧に依
存し、欠陥等により定まる電子のバリヤ透過確率は印加
電圧に依存しないので、欠陥等の分布の測定ができる。
を印加することにより、印加電圧に依存する界面特性
と、印加電圧に依存しない界面特性とが分離可能とな
る。例えば異種界面におけるバリヤ高さは印加電圧に依
存し、欠陥等により定まる電子のバリヤ透過確率は印加
電圧に依存しないので、欠陥等の分布の測定ができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。図１において、１は走査型トンネル顕微
鏡の探針で、例えばタングステン，白金等からなる。２
は被測定試料で、半導体３，第１の電極４および第２の
電極５とからなる。半導体３がＧａＡｓの場合、第１電
極４はＡｕ等が用いられ、第２の電極５はＡｕＧｅ等が
用いられる。そして、第１の電極４は電子が散乱を受け
ない膜厚、例えば１００Å以下とする。また、第１の電
極４はショットキー電極、第２の電極５はオーミック電
極である。６はトンネル電圧電源、７は測定試料印加電
圧電源で、印加電圧を種々変えられるようになってい
る。８は電流増幅器である。
的に説明する。図１において、１は走査型トンネル顕微
鏡の探針で、例えばタングステン，白金等からなる。２
は被測定試料で、半導体３，第１の電極４および第２の
電極５とからなる。半導体３がＧａＡｓの場合、第１電
極４はＡｕ等が用いられ、第２の電極５はＡｕＧｅ等が
用いられる。そして、第１の電極４は電子が散乱を受け
ない膜厚、例えば１００Å以下とする。また、第１の電
極４はショットキー電極、第２の電極５はオーミック電
極である。６はトンネル電圧電源、７は測定試料印加電
圧電源で、印加電圧を種々変えられるようになってい
る。８は電流増幅器である。
【０００８】次に、動作について説明する。被測定試料
２の第１の電極４と、走査型トンネル顕微鏡の探針１間
にトンネル電圧電源６により電圧を印加し、トンネル電
流が流れる距離、例えば５〜１０Åに探針１を配置す
る。さらに、被測定試料２の第１，第２の電極４，５間
に測定試料印加電圧電源７により種々の異なる電圧を与
え、このとき、第２の電極５から出力される電流（以下
ではＢＥＥＭ電流と呼ぶ）を電流増幅器８により検出す
る。
２の第１の電極４と、走査型トンネル顕微鏡の探針１間
にトンネル電圧電源６により電圧を印加し、トンネル電
流が流れる距離、例えば５〜１０Åに探針１を配置す
る。さらに、被測定試料２の第１，第２の電極４，５間
に測定試料印加電圧電源７により種々の異なる電圧を与
え、このとき、第２の電極５から出力される電流（以下
ではＢＥＥＭ電流と呼ぶ）を電流増幅器８により検出す
る。
【０００９】図１に示す実施例では、被測定試料２とし
て金属−半導体接合を用いている。金属−半導体間のバ
リヤ高さは、図２に示すように印加電圧により変化し、
それに伴いＢＥＥＭ電流が変化する。一方、界面に存在
する欠陥や材料の不均一性で決まる電子の透過確率は印
加電圧に依存しない。従って、被測定試料２に加える印
加電圧を変えて得られる電流値を比較することにより、
これらの要因を切り分けることが可能である。
て金属−半導体接合を用いている。金属−半導体間のバ
リヤ高さは、図２に示すように印加電圧により変化し、
それに伴いＢＥＥＭ電流が変化する。一方、界面に存在
する欠陥や材料の不均一性で決まる電子の透過確率は印
加電圧に依存しない。従って、被測定試料２に加える印
加電圧を変えて得られる電流値を比較することにより、
これらの要因を切り分けることが可能である。
【００１０】図３に測定されたＢＥＥＭ電流の印加電圧
依存性を示す。理想的な界面が形成されている場合に
は、実線で示すようにＢＥＥＭ電流は印加電圧の減少と
ともに指数関数的に減少する。一方、欠陥等が界面に存
在する場合には、破線あるいは一点鎖線で示すように欠
陥等の性質で決定される特定の電流値を変曲点としてＢ
ＥＥＭ電流が変化する。破線は欠陥などにより電子が捕
獲され、ＢＥＥＭ電流が減少する場合であり、一点鎖線
は欠陥などを介して電子がバリヤを通過しＢＥＥＭ電流
が流れる場合である。従って、あらかじめ定められた印
加電圧のときに流れる電流を測定し、理想特性と比較す
ることにより、各点における界面の特性の差を明らかに
することができる。さらに、探針１を第１の電極４上で
走査することにより、特性の差の面内分布を測定するこ
とが可能である。また、図３に示される変曲点に対応す
る印加電圧の大きさにより欠陥などのエネルギー準位
が、理想的な特性との差から欠陥等の密度を知ることが
できる。
依存性を示す。理想的な界面が形成されている場合に
は、実線で示すようにＢＥＥＭ電流は印加電圧の減少と
ともに指数関数的に減少する。一方、欠陥等が界面に存
在する場合には、破線あるいは一点鎖線で示すように欠
陥等の性質で決定される特定の電流値を変曲点としてＢ
ＥＥＭ電流が変化する。破線は欠陥などにより電子が捕
獲され、ＢＥＥＭ電流が減少する場合であり、一点鎖線
は欠陥などを介して電子がバリヤを通過しＢＥＥＭ電流
が流れる場合である。従って、あらかじめ定められた印
加電圧のときに流れる電流を測定し、理想特性と比較す
ることにより、各点における界面の特性の差を明らかに
することができる。さらに、探針１を第１の電極４上で
走査することにより、特性の差の面内分布を測定するこ
とが可能である。また、図３に示される変曲点に対応す
る印加電圧の大きさにより欠陥などのエネルギー準位
が、理想的な特性との差から欠陥等の密度を知ることが
できる。
【００１１】以上の実施例では、金属−半導体接合を例
に上げて説明したが、図４（ａ）のように半導体３ａ−
半導体３ｂ接合、図４（ｂ）のように金属３ｃ−絶縁物
３ｄ−金属３ｅ接合、図４（ｃ）のように半導体３ａ−
絶縁物３ｄ−半導体３ｂ接合等の異種界面の特性測定に
適用可能であることは明らかである。なお、図４
（ａ），（ｂ）の第１，第２の電極４，５はいずれもオ
ーミック電極である。
に上げて説明したが、図４（ａ）のように半導体３ａ−
半導体３ｂ接合、図４（ｂ）のように金属３ｃ−絶縁物
３ｄ−金属３ｅ接合、図４（ｃ）のように半導体３ａ−
絶縁物３ｄ−半導体３ｂ接合等の異種界面の特性測定に
適用可能であることは明らかである。なお、図４
（ａ），（ｂ）の第１，第２の電極４，５はいずれもオ
ーミック電極である。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、以上説明したことから明らか
なように、第１，第２の電極を有する被測定試料の第１
の電極との間にトンネル電流が流れる距離に配置される
探針と、第１の電極と探針との間に電圧を印加するトン
ネル電圧電源と、被測定試料の第１と第２の電極間に電
圧を与える印加電圧可変の測定試料印加電圧電源と、第
２の電極から出力される電流を検出する電流増幅器とを
具備したので、異種界面での電気的特性、例えば欠陥等
の分布を原子スケールで観測できる利点を有する。
なように、第１，第２の電極を有する被測定試料の第１
の電極との間にトンネル電流が流れる距離に配置される
探針と、第１の電極と探針との間に電圧を印加するトン
ネル電圧電源と、被測定試料の第１と第２の電極間に電
圧を与える印加電圧可変の測定試料印加電圧電源と、第
２の電極から出力される電流を検出する電流増幅器とを
具備したので、異種界面での電気的特性、例えば欠陥等
の分布を原子スケールで観測できる利点を有する。
【図１】本発明の界面特性測定装置の一実施例の概要構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】金属−半導体界面に電圧を印加することによ
り、仕事関数差が変化する状況を示す金属−半導体界面
のエネルギー状態図である。
り、仕事関数差が変化する状況を示す金属−半導体界面
のエネルギー状態図である。
【図３】測定されたＢＥＥＭ電流の測定試料印加電圧依
存性を示す説明図である。
存性を示す説明図である。
【図４】本発明で用いる被測定試料の他の例を示す図で
ある。
ある。
１ 走査型トンネル顕微鏡の探針 ２ 被測定試料 ３ 半導体 ４ 第１の電極 ５ 第２の電極 ６ トンネル電圧電源 ７ 測定試料印加電圧電源 ８ 電流増幅器
Claims (1)
- 【請求項１】 第１，第２の電極を有する被測定試料の
前記第１の電極との間にトンネル電流が流れる距離に配
置される探針と、前記第１の電極と探針との間に電圧を
印加するトンネル電圧電源と、前記被測定試料の第１と
第２の電極間に電圧を与える印加電圧可変の測定試料印
加電圧電源と、前記第２の電極から出力される電流を検
出する電流増幅器とを具備したことを特徴とする界面特
性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32145891A JPH05136238A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 界面特性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32145891A JPH05136238A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 界面特性測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136238A true JPH05136238A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=18132795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32145891A Pending JPH05136238A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 界面特性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05136238A (ja) |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP32145891A patent/JPH05136238A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4758786A (en) | Method of analyzing semiconductor systems | |
| US6047243A (en) | Method for quantifying ultra-thin dielectric reliability: time dependent dielectric wear-out | |
| CN113740697B (zh) | 半导体器件的测试方法、设备及系统 | |
| US6912892B2 (en) | Atomic force microscope | |
| US20030140684A1 (en) | Combined electrical test and mechanical test system for thin film characterization | |
| US5138256A (en) | Method and apparatus for determining the thickness of an interfacial polysilicon/silicon oxide film | |
| JPH05136238A (ja) | 界面特性測定装置 | |
| US6528335B2 (en) | Electrical method for assessing yield-limiting asperities in silicon-on-insulator wafers | |
| JP3185876B2 (ja) | 半導体装置のコンタクト開口検査方法 | |
| US4922205A (en) | Apparatus for detecting contamination on probe surface | |
| US10114065B2 (en) | Pulsed electron beam current probe and methods of operating the same | |
| JP3193996B2 (ja) | ヘテロ構造評価方法 | |
| EP0485202B1 (en) | Use of STM-like system to measure node voltage on integrated circuits | |
| Thornton et al. | Quantitative measurements by scanning electron microscopy—I. The use of conductivity maps | |
| Ghee et al. | Fidelity of counting the transferred electrons in a GaAs-based monolithic single-electron pump and transistor system with a charge-lock feedback circuit | |
| US5122739A (en) | STM-like device and method for measuring node voltages on integrated circuits | |
| Tran et al. | Quantitative two-dimensional carrier profiling of a 400 nm complementary metal–oxide–semiconductor device by Schottky scanning capacitance microscopy | |
| RU2802862C1 (ru) | Способ определения профиля распределения концентрации основных носителей заряда по глубине в полупроводниковых гетероструктурах | |
| SE0800670A0 (en) | Nanoscale charge carrier mapping | |
| JPH06291171A (ja) | 界面特性測定装置 | |
| Luo et al. | Probing conducting particles buried in a Ni x (SiO 2) 1− x composite by conducting atomic force microscopy | |
| JP2000058612A (ja) | 半導体素子の絶縁膜の評価方法 | |
| JP2584093B2 (ja) | 絶縁膜の信頼性評価方法 | |
| JPH10256327A (ja) | 半導体素子の評価方法 | |
| JPH07105429B2 (ja) | 電子デバイスの試験方法 |