JPH09115976A - 半導体の広がり抵抗測定法 - Google Patents

半導体の広がり抵抗測定法

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JPH09115976A
JPH09115976A JP27316495A JP27316495A JPH09115976A JP H09115976 A JPH09115976 A JP H09115976A JP 27316495 A JP27316495 A JP 27316495A JP 27316495 A JP27316495 A JP 27316495A JP H09115976 A JPH09115976 A JP H09115976A
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semiconductor substrate
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electrode
resistance
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JP27316495A
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Miyuki Masaki
みゆき 正木
Katsumi Takahashi
克巳 高橋
Satoshi Adachi
聡 足立
Hiromi Yamaguchi
裕美 山口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体の広がり抵抗を高精度で測定すること
ができる半導体の広がり抵抗測定法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1の表面上に、所定の間隔を
おいて、複数のオーム性の電極2を形成し、これらの電
極2にそれぞれ探針3を接触させて、前記半導体基板1
の広がり抵抗を測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の広が
り抵抗を高精度で測定することを図った、半導体の広が
り抵抗測定法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体材料を評価したり、素子への利用
を図る際には、その半導体材料の電気的特性を予め測定
しておく必要がある。従来、半導体の広がり抵抗を測定
する方法としては、半導体基板表面に複数の探針を直接
接触させて、この探針間に電流を流し、この探針間の電
圧を測定することによって抵抗を求める方法があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
広がり抵抗測定法にあっては、探針を半導体基板に直接
接触させるため、探針と半導体との間に生じる接触抵抗
が大きくなってしまうという欠点があった。このため、
上述の測定法により求められた抵抗値のうちに占める接
触抵抗の影響を無視することができず、ここで求められ
た抵抗値は、半導体基板の広がり抵抗を正確に反映する
ものではなかった。
【0004】また、半導体材料の広がり抵抗とキャリア
濃度とは、互いに相関関係にあることから、半導体基板
の広がり抵抗を正確に求めることができれば、この半導
体基板のキャリア濃度を決定することが可能であるが、
従来の測定方法においては、この接触抵抗が弊害とな
り、測定された抵抗値が正確な広がり抵抗と異なるた
め、この関係からは、その半導体材料のキャリア濃度を
求めることができなかった。本発明は、これらの事情に
鑑みてなされたものであって、半導体基板の広がり抵抗
を高精度で求めることを図った、半導体の広がり抵抗測
定法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を解決するた
めに、本発明の半導体の広がり抵抗測定法は、半導体基
板の表面上に、所定の間隔をおいて、複数のオーム性電
極を形成し、これらの電極にそれぞれ探針を接触させ
て、前記半導体基板の広がり抵抗を測定することを特徴
とする。この際、前記電極が、互いに縦横等間隔の直交
格子状に並ぶように形成されていることが好ましい。
【0006】本発明の半導体の広がり抵抗測定法によれ
ば、半導体基板上に十分な厚さのオーム性電極を形成
し、該電極に探針を接触させて前記半導体基板の広がり
抵抗を測定することにより、探針と電極との間の接触抵
抗を小さく抑えることができ、半導体基板の広がり抵抗
を高精度で測定することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の半導体の広がり抵
抗測定法について、図面を参照しながら詳しく説明す
る。図1は、本発明の、半導体の広がり抵抗測定法の一
例を示すもので、図中符号1は半導体基板、2は電極、
3は探針、4は電流計、5は電圧計である。前記半導体
基板1としては、特に限定するものではないが、例え
ば、InP、GaAs、ZnSe、Cu2OおよびPb
s等の、IIIーV族化合物半導体、IIーVI族化合物半導体等
の半導体材料が挙げられる。前記電極2の材質として
は、前記半導体基板1との間でオーム性接触を形成する
ものであればよく、例えばAu、Ag、Zn、Tiなど
の金属やこれらを積層したもの、またはAuZn合金、
InZn合金等の合金などが挙げられる。
【0008】また、オーム性接触を形成し、かつ、接触
抵抗を無視できるくらいに小さく抑えることができる電
極の形成時の厚さは、前記半導体基板1や電極2の種類
によって変わるものであるため、これらの組み合せに応
じて予め調べておく必要がある。この電極2の厚さを調
べるための予備測定に関しては、後に例を挙げて詳説す
るが、その一例として、半導体基板1がInPである場
合に対しては、Znを5%含有するAuZn合金からな
る電極2を、その厚さが8000〜12000オングス
トロームになるように形成することが好ましい。実際に
半導体の広がり抵抗を測定する際には、前記半導体基板
1上に、この条件を満たす一定の厚さの電極2を形成す
る。
【0009】この電極2は、平面状であることが好まし
く、その形状は特に限定するものではないが、円形状、
三角状、四角状などが挙げられる。また、該電極2は、
上記半導体基板1の表面上に、互いに接触することがな
いように形成する必要がある。前記電極2の平面的な配
置状態としては、その測定目的や技術レベルなどに応じ
て、単に二点を形成したものや、格子状や放射状などの
規則的な配列をとったものなどが挙げられる。
【0010】また、図1に示したように、上記電極2
を、縦横等間隔の直交格子状に配置すれば、前記半導体
基板1の広がり抵抗分布およびキャリア濃度分布を求め
る際に好適である。この場合、例えば、その径が10〜
250μmである円形平面状の電極を、これらの間隔が
20〜500μm程度になるように形成すれば、本測定
には十分である。尚、この電極2の面積および配置間隔
を小さくすれば、より詳細な測定が可能となる。
【0011】前記電極2を半導体基板1上に形成する方
法としては、上記半導体基板1の電極2の形成部以外に
予めレジストを形成しておき、この電極2の材料となる
蒸発源を前記半導体基板1に蒸着させる蒸着法や、光を
用いてパターンを蝕刻するフォトリソグラフィー、マス
ク蒸着等が挙げられる。また、上記半導体基板1を切断
し、その切断表面に、上記と同様に電極2を形成した場
合には、この半導体基板1の深さ方向の広がり抵抗を求
めることができる。
【0012】つぎに、半導体基板の広がり抵抗およびキ
ャリア濃度を求める方法を詳しく説明する。まず、被測
定物である上記半導体基板1上に設けられた上記電極2
から選ばれた二つの電極2、2に、WまたはWOsから
なる二本の探針3、3をそれぞれ接触させる。次に、こ
の二本の探針3、3間に一定の電流1mAを流し、この
探針3、3間の電圧を電圧計5によって測定し、この電
流値と電圧値とから前記二つの電極2、2間の抵抗値を
求める。
【0013】ここで求められた抵抗値は、半導体基板1
の電気的特性の一つである広がり抵抗をほぼ正確に反映
するものである。これは、探針3、3を半導体基板1上
に直接接触させるのではなく、探針3、3を半導体基板
上1に形成された電極2、2に接触させることにより、
求められた抵抗値に占める接触抵抗の影響を無視できる
ほど小さくすることができるからである。このため、半
導体基板の広がり抵抗を高い精度で求めることができ
る。
【0014】さらに、この広がり抵抗を、前記半導体基
板1に適合した標準試料の広がり抵抗とキャリア濃度と
の関係から得られる校正曲線と照合することにより、上
記方法により求められた広がり抵抗から半導体基板のキ
ャリア濃度を容易に決定することができる。また、この
操作を互いに隣接する全ての電極2、2間の組に対して
行い、これらの広がり抵抗およびキャリア濃度を逐一求
めることにより、半導体材料を評価する上で重要な要素
である、広がり抵抗分布およびキャリア濃度分布を得る
ことができる。尚、四探針法やファンデァパウ法などの
ように、半導体基板に探針を接触させてその電気的特性
を測定する他の方法に対しても、上記と同様に電極を形
成して、この電極に探針を接触させて測定を行うことに
より、接触抵抗の影響を抑えることができ、より精度の
高い測定が可能となる。
【0015】ここで、探針を接触させた際に生じる接触
抵抗を無視することができるほど小さく抑えることので
きる前記電極2の厚さが、上記半導体基板1およびこれ
に蒸着する電極2の種類に応じて変わることから、形成
すべき前記電極2の厚さを調べる方法について述べる。
その一例として、半導体基板1にInP、電極2にZn
を5%含有するAuZn合金を使用した場合について調
べた。
【0016】
【実施例】図2は、この測定方法を示す斜視図である。
半導体基板1としては、InPからなる標準試料を用
い、そのキャリア濃度が5.5×1018cm-3、径5m
m、厚さ350μmの円盤状ウェーハを準備した。この
半導体基板1の表裏の各面に、同じ形状、同じ厚さの電
極2を1つずつ形成した。該電極2は、Znを5%含有
するAuZn合金からなり、その形状は、径が0.5m
mの円形の平面状とした。尚、本測定において形成した
電極2の厚さとしては、600、1200、2000、
4300、11000オングストロームの5種類であ
る。
【0017】前記電極2を形成するにあたっては、上記
半導体基板1上のこの電極2を形成する以外の部分にメ
タルマスクでレジストを形成し、この電極2の材料とな
る蒸発源を前記半導体基板1に蒸着させた。尚、この工
程において、半導体基板1を冷却および加熱することは
なかった。次に、半導体基板を450℃、H2中で10
分間熱処理した。
【0018】次に、この一対の電極2、2に一対の探針
3、3を接触させ、前記探針3、3間に流れる電流を
0.1〜100mAの間で変化させ、前記探針3、3間
に発生する電圧を電圧計5によって逐一測定した。また
さらに、流れる電流の向きを変えて同様に測定を行っ
た。尚、本測定は室温にて行った。図3は、上記の測定
結果を図示したものであって、縦軸は前記探針3、3間
に流れる電流、横軸は前記探針3、3間に発生する電圧
をそれぞれ示している。この図3は、測定方法を示した
前記図2において、半導体基板1を挟んで下から上への
向きを電流の正の方向と決め、正の向きの電流が流れた
際に生ずる電圧値を正の値、負の向きの電流が流れた際
に生ずる電圧値を負の値で示したものである。ここで、
(a)は、前記電極2の厚さが600オングストロー
ム、(b)は1200オングストローム、(c)は20
00オングストローム、(d)は4300オングストロ
ーム、(e)は11000オングストロームであるとき
の、前記電流値と電圧値の関係をそれぞれ示したもので
ある。
【0019】この図3によれば、本測定例においては、
前記電極2の形成時の厚さを、2000オングストロー
ム以上にした場合に、上記の半導体基板1と電極2との
間に、オーム性接触が形成されることがわかる。また、
図4は、電極2と探針3との間に生じる接触抵抗の大き
さを、上記電極2の厚さに対して対数で表示したもので
あって、横軸は電極3の厚さ、縦軸は接触抵抗の大きさ
を示したものである。以上の結果から、本測定例の半導
体基板1と電極2の組合せにおいては、約4000オン
グストローム以上の厚さの電極を形成した場合に、オー
ム性電極を形成し、なおかつ接触抵抗を無視できるほど
に小さく抑えることができるため、InPからなるこの
半導体基板の広がり抵抗を求める際には、この条件を満
たす電極を形成すればよいということが示唆された。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体の
広がり抵抗およびキャリア濃度の測定方法は、被測定物
である半導体基板上に十分な厚さのオーム性電極を形成
して、この電極に探針を接触させて測定を行なうもので
あるから、測定の際に生じる接触抵抗を無視できるほど
小さくすることができる。従って、探針間で測定された
抵抗値を、正確な広がり抵抗とみなすことができ、半導
体基板のキャリア濃度に依存して変化する物理量である
広がり抵抗を精度よく測定することができる。また、半
導体基板に適合した校正曲線を用いることにより、求め
られた抵抗値、すなわち広がり抵抗からその半導体基板
のキャリア濃度を容易に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体の広がり抵抗測定法の一例を示
す斜視図である。
【図2】本測定例の、接触抵抗を小さくする電極の厚さ
を調べる方法を示す斜視図である。
【図3】本測定例における探針3、3間の電流値と電圧
値との関係を示した図である。
【図4】本測定例における電極の厚みと接触抵抗との関
係を示した図である。
【符号の説明】
1・・・半導体基板 2・・・電極 3・・・探針 4・・・電流計 5・・・電圧計。
フロントページの続き (72)発明者 山口 裕美 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面上に、所定の間隔をお
    いて、複数のオーム性電極を形成し、これらの電極にそ
    れぞれ探針を接触させて、前記半導体基板の広がり抵抗
    を測定することを特徴とする半導体の広がり抵抗測定
    法。
  2. 【請求項2】 前記電極が、互いに縦横等間隔の直交格
    子状に並ぶように形成されていることを特徴とする請求
    項1記載の半導体の広がり抵抗測定法。
JP27316495A 1995-10-20 1995-10-20 半導体の広がり抵抗測定法 Withdrawn JPH09115976A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010267956A (ja) * 2009-04-15 2010-11-25 Sumitomo Chemical Co Ltd 半導体基板の電気的特性の測定方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010267956A (ja) * 2009-04-15 2010-11-25 Sumitomo Chemical Co Ltd 半導体基板の電気的特性の測定方法

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Effective date: 20030107