JPH06112290A

JPH06112290A - 半導体評価装置

Info

Publication number: JPH06112290A
Application number: JP9670393A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Suzuki; 英一鈴木; Yutaka Hayashi; 豊林
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-04-22
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH0727947B2

Abstract

(57)【要約】【目的】評価すべき半導体に測定プローブとして導電
性液体を接触させることにより非破壊で半導体を評価す
る装置において、導電性液体接触部に光感度を有するシ
ョットキバリアが形成されても、これを実効的に低接触
抵抗化する。【構成】半導体ウエハ11を含む被検体10に対し、測定
プローブとして導電性液体21を接触させる。被検体10と
導電性液体21との接触部30に対し、バイアス光80を照射
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体評価装置に関し、
特に、評価されるべき半導体ウエハを破壊ないし毀損す
ることなく各種の情報が得られるようにするため、電気
信号取り出し用の測定プローブ手段として導電性液体を
用いた半導体評価装置における改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体のキャリア寿命、キャリア移動
度、表面再結合速度等々、その半導体に固有の各種基礎
的な定数を知ることは、その上に形成される各種デバイ
スの特性がこれらにより決定されるため、極めて重要で
ある。特に非破壊測定により、デバイスの作成前ないし
作成途中においても、現に用いる半導体の基礎的な定数
類を知ることができれば、それは大いに有利である。そ
こで従来においても、この種の半導体評価のため、測定
プローブ手段として水銀等の導電性液体を用い、これを
被検体に電気的に接触させて非破壊的に電気信号を取り
出す半導体評価装置も考えられはした。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような導
電性液体を用いた測定プローブ手段を使用しても、被検
体としての半導体と当該導電性液体との電気的な接触
は、必ずしも良好な低抵抗オーミック接触になるとは限
らない。オーミック接触ではあってもかなりな高抵抗接
触となることもあるし、さらには非オーミック接触とし
て、太陽電池ないしフォトダイオードと同様、当該接触
部に光感度を有するショットキバリアが形成されてしま
うこともある。このような場合、従来構成のままでは所
望の電気信号が取り出せなくなるか、電気信号強度が著
しく低下し（信号対ノイズ比：Ｓ／Ｎが極めて悪化
し）、被検体の測定、評価が実質的に不能になることも
あった。

【０００４】本発明はこうした点に鑑みてなされたもの
で、導電性液体と被検体との接触が高抵抗なオーミック
接触になるか、さらには非オーミック接触であって光感
度を有する電気的障壁が形成されてしまうような場合に
も、実効的に当該コンタクト部分の電導度を上げ（実効
的に接触抵抗値を下げ）、これにより、導電性液体を介
して非破壊的に、十分な大きさの評価用電気信号の取り
出しを可能にせんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、半導体評価装置により評価される半導体を含
む被検体と、この被検体に接触し、評価用電気信号を取
り出す導電性液体との当該接触部に対し、バイアス光を
照射する装置を設ける。

【０００６】ただし、バイアス光は、少なくとも被検体
と導電性液体との接触部に対して照射されれば良いの
で、当該接触部に対してのみの照射となるように照射装
置を構成しても良いし、逆に被検体の全面ないしほぼ全
面を照射するようにしても良い外、被検体の対向する両
主面の中、当該接触部と同じ主面側から直接的に接触部
を照射する場合に限らず、被検体を挟んで接触部とは反
対の主面側から間接的に接触部を照射しても良い。換言
すれば、本発明要旨構成中に言う被検体と導電性液体と
の接触部に対してのバイアス光の照射とは、特に指定し
ない限り、以上のような各場合を含む総括的な意味であ
る。

【０００７】さらに、本発明の別な態様では、測定プロ
ーブである導電性液体を介して取り出すべき評価用電気
信号を、被検体に対しての強度変調光の入射により生成
する場合には、上記のバイアス光に代えて、あるいはバ
イアス光に加えて、この強度変調光自体をも当該導電性
液体接触部に対し照射することで、当該接触部の接触抵
抗を実質的に低下させる構成も提案する。

【０００８】

【実施例】図１(A),(B) には、本発明を適用して構成さ
れた半導体評価装置の基本的な実施例がそれぞれ概略的
に示されており、半導体ウエハ11自体であって良い被検
体10の一主面上には、適当なる離間距離を置いた一対の
接触部30，30に対し、適当なるガイド手段ないし封入手
段22，22内に封入、案内された導電性液体21，21が接触
している。導電性液体21，21としては、水銀とかGa／In
合金、あるいはまた適当なイオン性の溶液等、少なくと
も測定を行なうときの環境温度または意図的な加熱温度
にて液相となり得るものであれば良い。

【０００９】言い換えれば、本発明は導電性液体21，21
と被検体10との接触部30，30に対しての改良であり、被
検体10の評価項目、評価方法自体を規定するものではな
く、したがって本発明が直接にこれを限定することはな
いが、本発明評価装置を用いた各種評価方法の実施に際
しては、その方法に必要な理由から、ケース・バイ・ケ
ースで導電性液体21，21の材質が特定されることはある
し、特にイオン性の各種溶液を用いるに際しては、その
周波数応答特性上の制約から、用い得る液質に限定が生
ずることもある。

【００１０】導電性液体21，21の他端は、図示されてい
ないが、被検体の評価、測定時において、適宜電気的な
バイアス源や計測ないし評価装置に接続して用いること
ができる。もちろん、これら電気的バイアス源や電子的
な計測、評価装置自体も、実施すべき評価方法に必要な
回路構成のものであれば良く、本発明がこれを直接に規
定するものではない。

【００１１】図示の場合、被検体10の主面には、導光手
段の一つとして模式的に示されている光ファイバ50によ
り案内された強度変調光40が一対の接触部30，30の間で
局所的に微小部分に入射している。強度変調光とは、意
図的に、ないし既知の仕方で強度が時間軸上において変
化するものの総称であり、したがって代表的には単発パ
ルスを始め、既知の一定周波数の正弦波形や一定周波数
の繰り返しパルス波形列、または既知の仕方で周波数変
調の掛けられた正弦波形やパルス波形列等が考えられ
る。したがって極めて広義に捕えれば、使用者が手動に
より時間的に定められた間隔で、ないし任意時点で一定
強度光をオン・オフするような場合も含まれ、それがそ
の測定種にとっては適当なこともある。

【００１２】ただし実際には、直流駆動された発光ダイ
オードやレーザダイオード、あるいはまたハロゲンラン
プ、キセンノンランプ等からの一定強度の出力光をチョ
ッパでチョッピングしたりモジュレータに通し、特に多
色光源の場合には必要に応じて分光器を介し、単色光の
繰り返しパルス列として用いる便利なことが多い。ま
た、発光ダイオードやレーザダイオードをパルス駆動か
交流駆動しても、当該パルス電源ないし交流電源の周波
数に応じて強度変調の掛けられた光を得ることができる
ので、これも適宜に使うことができる。

【００１３】こうした強度変調光40の導入方法として
は、図２の実施例に示されているように、適当なる透明
プラスチックシート60を導光手段として用い、端縁部に
反射加工を施して、当該プラスチックシート60内に挿入
した強度変調光40を反射面70から半導体ウエハ11ないし
被検体10に照射する方法もある。

【００１４】またさらに、被検体10を載せる台部材ない
し支持部材（図示せず）を光透過性の板状部材とし、そ
の側端面から変調光を入射させると共に、当該変調光を
反射させて被検体10の所定部分に照射させるため、断面
で見ると図２における反射面70と同様な反射面が形成さ
れるように、当該板状の支持部材に切込みや埋め込み加
工を施すこともできる。この手法も簡便であり、本発明
に関与するバイアス光（後述）の導入に際しても採用し
得る方法である。

【００１５】なお上述の場合に限らず、図示していない
被検体支持部材には当然、各導電性液体ガイド22，22を
挿通する透孔を必要とする。また、先の図１(A),(B) に
示された実施例中では光導波路ないし導光手段として光
ファイバが挙げてあるが、プラスチック製でオプティカ
ルロッドと呼ばれるような低品質光導波路も、この種の
装置系では導波距離が短く、その損失が余り問題となら
ないので、同様に用いることができる。

【００１６】さらに図３に示されるように、一対の導電
性液体ガイド22，22の中、一方の導電性液体ガイド内に
光ファイバ50を通し、当該ガイド22内の導電性液体21と
被検体10の表面との接触部30自体に対し、強度変調光40
を照射することもできるし、強度変調光40はまた、図４
に示されているように、被検体10に対し、導電性液体2
1，21が接触している側とは反対の主面に入射させるこ
ともできる。いずれにしても一般的に言うなら、こうし
た強度変調光40は、実施する測定の如何に応じ、必要な
適当個所に適当な照射面積（スポット径）で照射されて
良い。

【００１７】なお、図４には、被検体10が半導体ウエハ
11だけではなく、その表面に意図的ないし非意図的に形
成された高抵抗膜12等を含んでいる場合をも示してい
る。意図的ないし非意図的に形成された高抵抗膜12とし
ては、シリコン酸化膜、マイラ等を始め、特殊な場合に
は空気層等も含めることができ、このような被検体10の
場合にも、後述のように、本発明に従うバイアス光80の
照射の下、そのいくつかの基礎定数把握のため、図示の
各評価装置を有効に用いることができる。

【００１８】ただしここで、本発明のバイアス光照射に
よる有効性を逆に明らかにする意味で、図１〜４に示さ
れた評価装置において、導電性液体接触部30に対し、バ
イアス光80を照射しない場合、つまりは本発明に従うバ
イアス光80を照射しなくてもそれら導電性液体接触部30
において良好なオーミック接触が得られる場合を想定
し、図示の装置形態でどのような半導体評価が行えるの
かにつき、幾つかの参考例で説明する。

【００１９】まず、局所的または一様に被検体10の表面
に強度変調光40を照射することにより、時間的に変化し
て発生させられたキャリアの動的なふるまいを非破壊的
に測定することができる。すなわち、水銀等による導電
性液体21，21が被検体10としての半導体11に各接触して
いる一対の接触部30，30間に対し、図示されていない適
当なる電圧バイアス源から当該導電性液体21，21を介し
て直流的な、あるいはパルス的な電圧を印加し、電界Ｅ
が掛かった状態にした上で、当該半導体11に対し、この
半導体11内において電子−正孔対を発生するに足る強度
の強度変調光40を単一パルスないし繰返しパルス状に照
射すると、これにより発生したキャリアは印加電界Ｅと
キャリア移動度μに比例した速度でキャリアの拡散を行
ないながら一対の接触部30，30間を流れる。したがっ
て、一方の接触部30と強度変調光40の入射位置間の距離
x_mと、強度変調光40と一対の接触部30，30間に各得られ
る電気信号（電流または抵抗を介した変換電圧）の遅延
時間t_dとから、

【００２０】

【数１】

【００２１】なる式1)に基づき、キャリア移動度μを求
め得る。これは、ハイネス−ショックレィの実験として
有名である。

【００２２】同様に、一対の導電性液体21，21ないし一
対の接触部30，30間に電圧Ｖを印加した状態で周波数ｆ
の強度変調光40を二接触部30，30間の適当なる個所に入
射させると、両接触部30，30間に得られる電圧変化ΔＶ
または電流変化ΔＩは強度変調光40の周波数ｆにより変
化し、また、強度変調光40と電圧変化ΔＶまたは電流変
化ΔＩの間に位相差ΔＰが生ずる。したがって、こうし
た変化量ΔＶ，ΔＰの強度変調光周波数ｆに対する依存
性から、ΔＶが低周波の場合よりも−３dB低減する周波
数ｆ_a か、あるいは位相差ΔＰがπ／４となる周波数ｆ
_P を求めることにより、実効キャリア寿命を１／（２π
ｆ_a)または１／（２πｆ_P)として求めることができる。
こうしたことから結局、図１〜４の評価装置は、実効キ
ャリア寿命を非破壊で簡単に求値するのにも用い得るこ
とが分かる。ただし、強度変調光40として単一パルスを
用い、二接触部30，30間の電圧変化分ΔＶの減衰を見る
ことによってもキャリア寿命は求めることができる。

【００２３】さらに、強度変調光40の波長を変えると、
それに伴う二接触部30，30間の電圧変化ΔＶまたは電流
変化ΔＩは強度変調光の吸収係数αによって変化し、電
圧変化ΔＶに関して式を立てれば次式2)のようになる。

【００２４】

【数２】

【００２５】ただし上式2)中、τはキャリア寿命、Ｄは
キャリア拡散係数、Ｌはキャリア拡散距離、Ｓは表面再
結合速度、αは光の吸収係数、そしてＣは定数である。
したがって、強度変調光の波長を変化させ、これにより
吸収係数αを変化させてΔＶと１／αとの関係を採れ
ば、図７に明示されているように、１／αの小さい部分
での接線を外挿した１／α軸との切片は−Ｄ／Ｓを与
え、この接線とΔＶ軸との交点を通り、該接線の半分の
傾きを持つ直線が特性曲線と交わる点の１／α座標がＬ
を与える。しかるに、

【００２６】

【数３】

【００２７】なる関係が既知であるため、先に述べたよ
うにして知り得る値τとこの式3)とからキャリア拡散係
数Ｄを知ることができるし、また、表面再結合速度Ｓ
も、最早既知となったτ、Ｌ、Ｄ／Ｓから簡単に求める
ことができる。

【００２８】このようにして、図１〜４に示されている
評価装置を用いると、その使い方の如何によって半導体
の各基礎定数に関し、極めて多くの情報を簡単に非破壊
で得られる。なお、上記のように半導体のキャリア移動
度、キャリア寿命、キャリア拡散距離や拡散係数、表面
再結合速度等を求めるに際しては、半導体に照射する強
度変調光40には、その光強度が当該半導体の禁制帯幅に
相当する以上のエネルギを持っていることが要求される
が、逆に当該半導体の禁制帯幅に相当するエネルギ以下
のエネルギの強度変調光40を用いると、ギャップ準位
等、禁制帯内の準位評価も可能となる。

【００２９】しかし、上記のような各種方法に従う半導
体の評価は、そもそも、導電性液体21，21と被検体10な
いし半導体11との接触部30，30において十分低抵抗で良
好なオーミック接触が得られるとの前提に立ったもので
ある。ところが実際には、被検体10ないし半導体11の表
面と導電性液体21，21との間の接触部30，30が低抵抗な
オーミック接触にはならず、オーミック接触ではあって
も高抵抗であったり、むしろショットキバリアないしシ
ョットキバリアに準ずる電気的障壁（以下では単にショ
ットキバリアと記す）が形成されてしまうようなことも
多い。当然のことながら、このような場合、上記構成の
ままでは、被検体10から導電性液体21を介し測定のため
の十分大きな電気信号を取り出せなくなり、Ｓ／Ｎが極
めて悪化し、ひいては測定そのものが行えなくなる。

【００３０】そこで本発明では、図１〜４中に示す通
り、被検体10ないし半導体11の表面と導電性液体21，21
との間の接触部30，30に対し、適当なるバイアス光源
（これは図示せず）からバイアス光80を照射する構成を
提案している。すなわち、被検体10と導電性液体21，21
との接触部30，30にショットキバリアが形成されている
ときに、その部分にバイアス光80を照射すると、この接
触部30，30に光電流を生成することができる。したがっ
て、この光電流が、接触部30，30における接触抵抗を実
効的に十分低下する程度となるよう、当該バイアス光80
の光強度を選択すれば、測定プローブとしての導電性液
体21，21を介し、十分な大きさの評価用電気信号を取り
出すことができる。なお、すでに述べた評価用電気信号
生成のための強度変調光40が所定の周波数を持つ場合に
は、このバイアス光80は当該強度変調光40と同位相で異
なる周波数の交流光とすることもできる。

【００３１】図１〜４には、本発明に従うこのようなバ
イアス光80の印加形態の幾つかが示されている。いずれ
の場合にも、バイアス光80が被検体10を挟み、導電性液
体21との接触部30のある主面側とは反対側の主面側から
照射され、したがって当該接触部30に対しては間接的な
照射となっているが、図１(A) と図２の場合には、バイ
アス光を二本用い、それぞれ接触部30，30の一方宛に局
所的に照射しており、対して図１(B) と図３の場合に
は、被検体10の全面ないしほぼ全面を照射している。し
かし、上述し、かつまた以下に述べる実験例からしても
明らかなように、本発明に従うバイアス光80は被検体10
と導電性液体21との接触部30のある側と同じ被検体主面
側から照射することもでき、全面照射とするか局所照射
とするかも選択の問題に帰結できる。

【００３２】さらに、図４の場合には、強度変調光40も
一方の接触部30に対して被検体10を挟んで間接的な照射
となっているのに加えて、局所的に絞られたバイアス光
80は他方の接触部30のみを照射している。

【００３３】ここで、本発明の原理と有効性を明らかに
するため、一つの実験例を挙げて置く。実験装置の構成
は基本的に図４に示した構成と同じであり、被検体10と
してｎ型,(100)面，２Ω−cmのSiウエハを用い、導電性
液体21，21としては水銀を用いた。ただし、図４に示さ
れているバイアス光照射形態とは異なり、局所的なバイ
アス光照射ではなく、両導電性液体接触部30，30をも含
め、ウエハ全体にハロゲンランプからのバイアス光80を
照射した。また、片方の接触部30についての検討を行う
ために、図４中に仮想線で示すように、実験用のオーミ
ック接触90を形成した。

【００３４】図５は、この実験で得られたオーミック接
触90と片方の水銀接触30間の電流対電圧（Ｉ−Ｖ）特性
であり、特性はバイアス光80がない場合、特性はバ
イアス光80が照射された場合である。これら特性図に見
られるように、接触部30のウエハ表面でショットキバリ
アが形成され、バイアス光80により、いわゆる太陽電池
特性が示されている。

【００３５】一方、両水銀接触部30，30間のＩ−Ｖ特性
を示すものが図６である。図４の構成では、両水銀接触
部30，30に形成されるショットキバリアが逆向きに直列
に接続された形となるため、バイアス光80がない場合に
はほとんど電流が流れず、特性で示すように高抵抗で
ある。この状態で一方の水銀接触部30に変調光40を照射
しても、ショットキバリアの逆向き直列接続による高抵
抗のため、その時間応答は捕えることができず、開放電
圧Ｖocの過渡応答からキャリア寿命を求めることはでき
ない。これに対し、本発明に従ってバイアス光80を印加
すると、図６中の特性で示されるように、十分な低抵
抗特性が得られるので、この状態で一方の水銀接触部30
にのみ、強度変調光40を照射すれば、そのときの開放電
圧Ｖocの過渡応答からキャリア寿命を求めることができ
る。なお、強度変調光40にはパルス駆動されたGaAs発光
ダイオード（中心波長 925nm）を用いた。その過渡応答
は図８に示されている通りであり、これから求められる
キャリア寿命は約８μsecである。

【００３６】こうしたことから、本発明によれば、被検
体10と導電性液体21との接触部30に良好なオーミック接
触が見込めず、光感度を持つショットキ接合となってし
まうような場合にも、ウエハのまま非破壊で簡便に、主
要な半導体定数の一つであるキャリア寿命を評価可能な
ことが分かる。

【００３７】以上のように、本発明によるバイアス光80
の印加は、導電性液体を用いての非破壊半導体評価を実
現する上で実践的な技術を開示することが理解される
が、バイアス光80の持つ効果はまた、評価用電気信号取
り出しのために被検体10に照射される強度変調光40にも
見込める。すなわち、図３，４に示したように、強度変
調光40を被検体10と導電性液体21との接触部30に対して
照射すれば、上述のバイアス光80の照射に関してと同
様、これによる光電流の発生を期待できるので、バイア
ス光80に代えて、あるいはバイアス光80と共に照射され
るこの強度変調光40により、当該接触部30における実効
的な接触抵抗の低下効果が得られる。

【００３８】例えば、接触部30，30にショットキバリア
が形成されている所に強度変調光40を照射すると、太陽
電池と同様に開放電圧が誘起されるので、この強度変調
光40の入射している一方の接触部30に関しての誘起電圧
の減衰ないしは強度変調光周波数に対する依存性を測定
すれば、キャリア寿命を求めることができる。そしてこ
のとき、他方の接触部30に対しては図４の構成に従いバ
イアス光80を照射すれば、この他方の接触部30において
もこれを実質的な低接触抵抗にしておくことができる。

【００３９】さらに図４に仮想線で併示されているよう
に、接触部30，30が形成される被検体10の表面が、露呈
した半導体11の表面ではなく、この半導体表面の上に意
図的に、ないしは非意図的に形成されたシリコン酸化膜
やマイラ、あるいはまた空気層等の高抵抗膜12の表面で
あるような場合にも、図示の評価装置は適用可能であ
る。例えば導電性液体21を介し、接触部30，30に適当な
電圧を印加すると、高抵抗膜12を介して一方は順方向、
他方は逆方向にバイアスされる。このとき、当該電圧が
ステップ状に印加されたとすると、順方向にバイアスさ
れた方は多数キャリアが即座に応答してその近傍の半導
体表面は当該多数キャリアの蓄積状態となるが、逆方向
にバイアスされた方は少数キャリアが当該電圧の印加直
後には直ちにこれに追従することができず、ために半導
体11の表面から半導体内部に深く空乏層が拡がり、その
後、ある時定数をもって熱的に発生する少数キャリアが
半導体表面に集められ、この過程で空乏層幅は減少して
最終的に熱平衡状態に達し、反転層が形成される。した
がってこの空乏層幅の時間変化（換言すれば容量の時間
変化）を測定すると、半導体内の少数キャリアの発生の
時定数、つまりキャリア発生寿命を求めることができ
る。

【００４０】この測定方法は従来、ＭＯＳ構造では良く
知られたものであるが、図１〜４に示されるように、二
点での導電性液体の接触を用い、かつ、本発明に従って
当該導電性液体接触部30における低抵抗性を保証すれ
ば、従来におけるように、ことさらにゲート電極やオー
ム性接触を設けなくとも、簡便にキャリア発生寿命を求
めることができる。すなわち、従来は熱的に発生させた
少数キャリアによる過渡応答を測定するものであった
が、少数キャリアは光照射によっても発生させることが
できるので、空乏層および空乏層近傍の半導体に、その
半導体の禁止帯幅以上のエネルギを持つ強度変調光40を
照射すると電子−正孔対が生成し、少数キャリアは、先
のように熱的に発生させられた少数キャリアと同様、半
導体表面に集められる。

【００４１】また、照射光40の波長を変えることによ
り、半導体中に発生されるキャリアの分布を変えること
ができる。例えば相対的に長波長光を用いれば、半導体
内部により深く進入した位置にてキャリアを発生させら
れる。空乏層近傍に発生した少数キャリアの一部は拡散
により空乏層端に達し、半導体表面に集められるが、こ
のキャリアの拡散はキャリア拡散長Ｌまたはキャリア拡
散定数Ｄにより決められる。したがって、逆に照射光の
波長を変化させて容量の時間変化または光電流を測定す
ると、当該キャリア拡散長Ｌないしキャリア拡散定数Ｄ
を評価することができる。

【００４２】さらに、半導体表面に少数キャリアを蓄積
させた状態（反転状態）にしておいて、当該少数キャリ
アが半導体バルク中に放出される向きにバイアスを印加
し、ある時間t_d後に再び反転状態になるようにバイアス
を印加すると、再収集で残った少数キャリアを容量値の
変化によりチェックすることができる。すなわちこの測
定から、反転層少数キャリアの放出時にどれだけのキャ
リアが失われるかを知ることができ、少数キャリアの寿
命を導出することが可能となる。

【００４３】一方、半導体表面に高抵抗膜12がある場合
にも、強度変調光40を（必要に応じバイアス光80と共
に）照射すると、半導体表面が空乏ないし反転の状態に
あるときには半導体表面に発生する電子−正孔対によっ
て電荷分布が変化し、その結果として表面ポテンシャル
が変化する。これは、変調光による交流的な電圧変化ま
たは電流変化が現れることを意味する。したがって、半
導体と導電性液体との接触がショットキ接合をなす場合
と同様に、この電圧または電流の減衰ないしは強度変調
光周波数に対する依存性を測定すれば、キャリアの寿命
を求めることができる。特に、このように高抵抗膜12が
半導体表面にある場合には、少数キャリアは導電性液体
に流れることがないので半導体表面の影響がより少なく
なる利点もあるし、高抵抗膜12を介して半導体表面に電
界を印加できるということは、これを意図的に変化させ
ることにより、当該表面電界の変化に対する表面再結合
速度等の評価も可能となることを意味する。

【００４４】バイアス光80はまた、本発明の趣旨に従う
機能の外、キャリアが半導体11内でトラップされる影響
を緩和する機能も有し得るので、半導体ウエハ11自体が
高抵抗の半導体の場合には、これを実質的に低抵抗化す
ることができ、それに強度変調光40を重ねて照射して、
交流的な変調光導電率を測定すれば、その位相差からキ
ャリア寿命を求めることも可能となる。

【００４５】以上、本発明による半導体評価装置を用い
てのいくつかの測定例に関し述べたが、本発明装置は上
記以外にも種々の応用が可能であり、また被検体10と導
電性液体21との接触部30の数を増やしての測定も考えら
れる。この場合例えば、既述した各種の基礎定数のワン
・ポイント的な測定のみならず、例えば同じ半導体ウエ
ハ内であっても局所的に異なることある各種基礎定数を
二次元的に評価すること等も可能となる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によると、評価されるべき半導体
ウエハを破壊ないし毀損することなく各種の情報が得ら
れるようにするため、電気信号取り出し用の測定プロー
ブ手段として導電性液体を用いた半導体評価装置を構成
したとき、当該半導体ウエハと導電性液体との接触部が
良好な低抵抗オーミック接触にならなかったり、太陽電
池ないしフォトダイオードと同様、当該接触部に光感度
を有するショットキバリアが形成されてしまうような場
合にも、これを実効的に低抵抗化することができる。換
言すれば、導電性液体を用いた非破壊半導体評価装置の
適用範囲を広げることができ、現に市場に提供される装
置として極めて実践的なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された半導体評価装置の基
本的な実施例における要部の概略構成図である。

【図２】本発明に従って構成された半導体評価装置の他
の実施例における要部の概略構成図である。

【図３】本発明に従って構成された半導体評価装置のさ
らに他の実施例における要部の概略構成図である。

【図４】本発明に従って構成された半導体評価装置のま
た別な実施例における要部の概略構成図である。

【図５】本発明の効果を実証するための実験例におい
て、光感度を有するショットキバリアに得られる電流対
電圧特性図である。

【図６】本発明の効果を実証するための実験例におい
て、一対の導電性液体としての一対の水銀間に得られる
電流対電圧特性図である。

【図７】本発明の実施例装置を用い、実験値から特定の
定数群を求める際の説明図である。

【図８】本発明の実施例装置を用い、半導体のキャリア
寿命を求めた実験結果の特性図である。

【符号の説明】

10 被検体， 11 半導体ウエハ， 12 半導体ウエハ表面の異質膜， 21 導電性液体， 22 液体ガイド， 30 接触部， 40 強度変調光， 50 光ファイバ， 60 プラスチックシート， 80 バイアス光．

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体表面が露呈しているか、該表面上
に該半導体とは異なる材質の膜が形成されている被検体
の主面に対し、該半導体の評価用電気信号を取り出すた
めに、測定プローブとして導電性液体を接触させる半導
体評価装置であって；上記被検体と上記導電性液体との
上記接触部に対し、該接触部における実効的な接触抵抗
低下用のバイアス光を照射する装置を設けたこと；を特
徴とする半導体評価装置。
【請求項２】請求項１記載の半導体評価装置であっ
て；上記被検体と上記導電性液体との上記接触部には光
感度を有する電気的障壁が形成され；上記バイアス光
は、該電気的障壁に対し光電流を流すことで該接触部の
上記接触抵抗を実効的に低抵抗化するために照射される
こと；を特徴とする半導体評価装置。
【請求項３】請求項１または２記載の半導体評価装置
であって；上記バイアス光は、上記被検体と上記導電性
液体との上記接触部に対し、局所的に照射されること；
を特徴とする半導体評価装置。
【請求項４】請求項１または２記載の半導体評価装置
であって；上記バイアス光は、上記被検体と上記導電性
液体との上記接触部を含み上記被検体の全面またはほぼ
全面に対し照射されること；を特徴とする半導体評価装
置。
【請求項５】請求項１，２，３または４のいずれかに
記載の半導体評価装置であって；上記バイアス光は、上
記被検体の両主面の中、該被検体と上記導電性液体との
上記接触部のある主面側から照射されること；を特徴と
する半導体評価装置。
【請求項６】請求項１，２，３または４のいずれかに
記載の半導体評価装置であって；上記バイアス光は、上
記被検体の両主面の中、該被検体と上記導電性液体との
上記接触部のある主面側とは対向する主面側から照射さ
れ、該接触部に対する照射は該被検体を介しての間接的
な照射となっていること；を特徴とする半導体評価装
置。
【請求項７】請求項１記載の半導体評価装置であっ
て；上記バイアス光照射装置に代えて、上記被検体と上
記導電性液体との上記接触部に対し、上記半導体評価用
電気信号の生成用であって、かつ上記被検体と上記導電
性液体との上記接触部における実効的な接触抵抗低下用
の強度変調光の照射装置を有すること；を特徴とする半
導体評価装置。
【請求項８】請求項７記載の半導体評価装置であっ
て；上記被検体と上記導電性液体との上記接触部には光
感度を有する電気的障壁が形成され；上記強度変調光
は、該電気的障壁に対し光電流を流すことで該接触部の
上記接触抵抗を実効的に低抵抗化するために照射される
こと；を特徴とする半導体評価装置。
【請求項９】請求項７または８記載の半導体評価装置
であって；上記強度変調光は、上記被検体と上記導電性
液体との上記接触部に対し、局所的に照射されること；
を特徴とする半導体評価装置。
【請求項１０】請求項７または８記載の半導体評価装
置であって；上記強度変調光は、上記被検体と上記導電
性液体との上記接触部を含み上記被検体の全面またはほ
ぼ全面に対し照射されること；を特徴とする半導体評価
装置。
【請求項１１】請求項７，８，９または１０のいずれ
かに記載の半導体評価装置であって；上記強度変調光
は、上記被検体の両主面の中、該被検体と上記導電性液
体との上記接触部のある主面側から照射されること；を
特徴とする半導体評価装置。
【請求項１２】請求項７，８，９または１０のいずれ
かに記載の半導体評価装置であって；上記強度変調光
は、上記被検体の両主面の中、該被検体と上記導電性液
体との上記接触部のある主面側とは対向する主面側から
照射され、該接触部に対する照射は該被検体を介しての
間接的な照射となっていること；を特徴とする半導体評
価装置。
【請求項１３】請求項１記載の半導体評価装置であっ
て；上記バイアス光照射装置に加えて、上記被検体と上
記導電性液体との上記接触部に対し、上記半導体評価用
電気信号の生成用であって、かつ上記被検体と上記導電
性液体との上記接触部における実効的な接触抵抗低下用
の強度変調光の照射装置をも有すること；を特徴とする
半導体評価装置。
【請求項１４】請求項１３記載の半導体評価装置であ
って；上記被検体と上記導電性液体との上記接触部には
光感度を有する電気的障壁が形成され；上記強度変調光
は、該電気的障壁に対し光電流を流すことで該接触部の
上記接触抵抗を実効的に低抵抗化するために照射される
こと；を特徴とする半導体評価装置。
【請求項１５】請求項１３または１４記載の半導体評
価装置であって；上記強度変調光は、上記被検体と上記
導電性液体との上記接触部に対し、局所的に照射される
こと；を特徴とする半導体評価装置。
【請求項１６】請求項１３または１４記載の半導体評
価装置であって；上記強度変調光は、上記被検体と上記
導電性液体との上記接触部を含み上記被検体の全面また
はほぼ全面に対し照射されること；を特徴とする半導体
評価装置。
【請求項１７】請求項１３，１４，１５または１６の
いずれかに記載の半導体評価装置であって；上記強度変
調光は、上記被検体の両主面の中、該被検体と上記導電
性液体との上記接触部のある主面側から照射されるこ
と；を特徴とする半導体評価装置。
【請求項１８】請求項請求項１３，１４，１５または
１６のいずれかに記載の半導体評価装置であって；上記
強度変調光は、上記被検体の両主面の中、該被検体と上
記導電性液体との上記接触部のある主面側とは対向する
主面側から照射され、該接触部に対する照射は該被検体
を介しての間接的な照射となっていること；を特徴とす
る半導体評価装置。
【請求項１９】請求項１３，１４，１５，１６，１７
または１８のいずれかに記載の半導体評価装置であっ
て；上記被検体と上記導電性液体との上記接触部は一対
設けられ；上記バイアス光は上記一対の接触部の一方に
照射され、上記強度変調光は他方に照射されること；を
特徴とする半導体評価装置。