JPH10256329A - Method of evaluating semiconductor - Google Patents

Method of evaluating semiconductor

Info

Publication number
JPH10256329A
JPH10256329A JP6130597A JP6130597A JPH10256329A JP H10256329 A JPH10256329 A JP H10256329A JP 6130597 A JP6130597 A JP 6130597A JP 6130597 A JP6130597 A JP 6130597A JP H10256329 A JPH10256329 A JP H10256329A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
junction
gate
voltage
schottky
electrode
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
Application number
JP6130597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruko Tomiyasu
晴子 富安
Atsuko Sakata
敦子 坂田
Iwao Kunishima
巌 國島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6130597A priority Critical patent/JPH10256329A/en
Publication of JPH10256329A publication Critical patent/JPH10256329A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately evaluate the level of a semiconductor structure by providing an electrode insulated from the semiconductor structure on a part round a junction face and utilizing the state change of the semiconductor structure about a direction parallel to the junction face with varying a voltage applied to the electrode. SOLUTION: On the surface of an n-type Si substrate 1, a Schottky electrode 2 is formed to form a Schottky junction, a gate electrode 4 is provided through a gate oxide film 3 on a plane perpendicular to the Schottky junction face and connected to a gate voltage source 6, and the substrate 1 and electrode 2 are connected to a bias voltage source 5 to inject carriers into the junction face from the voltage source 5 while the capacitive response of the Schottky junction at each gate voltage is measured by a capacitance meter 7 to obtain a deep level distribution in a direction parallel to the junction face, based on the measured result.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ショットキー接
合、pn接合などの接合を有する半導体構造を評価する
半導体評価方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor evaluation method for evaluating a semiconductor structure having a junction such as a Schottky junction and a pn junction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体中に存在しているエネルギ
ー準位で、価電子帯、伝導帯からkT程度以上のエネル
ギーを隔てて存在する準位を深い準位という。ここで、
kはボルツマン定数で1.38×10-23 [JK-1]、
Tは絶対温度で、室温は300[K]である。
2. Description of the Related Art Conventionally, an energy level existing in a semiconductor at a distance of energy of about kT or more from a valence band and a conduction band is called a deep level. here,
k is a Boltzmann constant of 1.38 × 10 -23 [JK -1 ],
T is an absolute temperature, and room temperature is 300 [K].

【0003】pn接合やショットキー接合などの接合を
有する半導体構造中に存在する深い準位の評価方法とし
ては以下のようなものが知られてる。
The following methods are known as methods for evaluating deep levels existing in a semiconductor structure having a junction such as a pn junction or a Schottky junction.

【0004】すなわち、熱や光による刺激でキャリアを
注入し、そのキャリアの放出や捕獲の過程を接合電流、
接合容量の変化として測定する、R.Wiliam
(J.Appl.Phys.,37,3411(196
6))、Y.Furukawaet al.(J.J.
A.P.5,78(1968)等による過渡応答法や、
D.V.Lang(J.Appl.Phys.,45,
3203(1974))によるDeep Level
Transient Spectroscopy(以
下、DLTSと略記)、L.R.Weisberg e
t al.(J.Appl.Phys.,39,514
9(1968)による接合を用いたThermally
Stimulated Current(以下、TS
Cと略記)、J.C.Cartballes et a
l.(Solid−State Commun.,6,
167(1968)によるThermally Sti
mulated Capacitance(以下、SC
APと略記)等の接合法を用いた解析的な評価方法が知
られている。
That is, carriers are injected by stimulation with heat or light, and the process of releasing and capturing the carriers is represented by a junction current,
It is measured as a change in junction capacitance. William
(J. Appl. Phys., 37, 3411 (196)
6)), Y. Furukawa et al. (JJ.
A. P. 5, 78 (1968), etc.
D. V. Lang (J. Appl. Phys., 45,
3203 (1974)) Deep Level
Transient Spectroscopy (hereinafter abbreviated as DLTS); R. Weisberg e
t al. (J. Appl. Phys., 39, 514)
9 (1968)
Stimulated Current (TS)
C); C. Cartballes et a
l. (Solid-State Commun., 6,
167 (1968) Thermally Sti
MULATED CAPACITANCE (SC)
An analytical evaluation method using a joining method such as AP is abbreviated.

【0005】しかし、これらの評価方法では、解析によ
り、接合に印加された電圧に対して等電位になる面に垂
直な方向の深い準位の分布は得られるが、平行な方向の
分布は得られないという欠点がある。
However, according to these evaluation methods, a deep level distribution in a direction perpendicular to a plane which is equipotential to a voltage applied to the junction can be obtained by analysis, but a distribution in a parallel direction can be obtained. There is a disadvantage that it cannot be done.

【0006】深い準位の局所的な空間分布を解析によら
ず求める方法としては、キャリアを光で励起して過渡応
答を測定する光DLTSや、電子線によってキャリアを
励起して過渡応答を測定するスキャニングDLTSを用
いて、局所的に深い準位からキャリアを励起する方法が
知られている。
As methods for obtaining the local spatial distribution of deep levels without analysis, there are optical DLTS for measuring the transient response by exciting the carrier with light, and measuring the transient response by exciting the carrier with an electron beam. There is known a method of locally exciting a carrier from a deep level using a scanning DLTS.

【0007】しかし、光や電子線を用いた場合、熱的に
励起される場合とは異なった過程でキャリアが励起され
たり、光や電子線によって新たな欠陥を誘起するなど、
熱的励起でキャリアのやりとりをする深い準位の測定に
必ずしも適していない。
However, when light or an electron beam is used, carriers are excited in a process different from the case of being thermally excited, or a new defect is induced by light or an electron beam.
It is not necessarily suitable for measuring deep levels in which carriers are exchanged by thermal excitation.

【0008】また、接合面の周囲は、空間的に複雑な形
状を持ち、これにより光の散乱や乱反射が起こるため、
接合面の内側に比べ測定の空間分解能が落ちてしまうと
いう問題がある。
Further, the periphery of the joint surface has a spatially complicated shape, which causes light scattering and irregular reflection.
There is a problem that the spatial resolution of the measurement is lower than that inside the joint surface.

【0009】また、他の接合法として、MOSFETに
よるDLTSが知られている。この方法は、図43に示
すように、n型シリコン基板11とp+ 型ソース・ドレ
イン拡散層14との間に、順バイアス電圧や逆バイアス
電圧を印加し、n型シリコン基板11、ゲート絶縁膜1
2およびゲート電極13で構成されたMOSキャパシタ
の容量の過渡応答を測定するという方法である。
As another bonding method, a DLTS using a MOSFET is known. In this method, as shown in FIG. 43, a forward bias voltage or a reverse bias voltage is applied between the n-type silicon substrate 11 and the p + -type source / drain Membrane 1
This is a method of measuring the transient response of the capacitance of the MOS capacitor composed of the gate electrode 2 and the gate electrode 13.

【0010】n型シリコン基板11とp+ 型ソース・ド
レイン拡散層14との間に順バイアス電圧を印加する
と、n型シリコン基板11中の電子(多数キャリア)
は、p+型ソース・ドレイン拡散層14から吸い出され
る。
When a forward bias voltage is applied between the n-type silicon substrate 11 and the p + -type source / drain diffusion layer 14, electrons (major carriers) in the n-type silicon substrate 11
Is sucked out from the p + -type source / drain diffusion layer 14.

【0011】したがって、MOSキャパシタの接合容量
の過渡応答を観測すると、その変化は正孔(少数キャリ
ア)のみに起因したものになる。このとき、測定で検出
される深い準位のエネルギーレベルは価電子帯の頂上と
真性半導体のフェルミ準位との間に位置している。
Therefore, when observing the transient response of the junction capacitance of the MOS capacitor, the change is caused only by holes (minority carriers). At this time, the energy level of the deep level detected by the measurement is located between the top of the valence band and the Fermi level of the intrinsic semiconductor.

【0012】一方、n型シリコン基板11とp+ 型ソー
ス・ドレイン拡散層14との間に逆バイアス電圧を印加
すると、n型シリコン基板11中の正孔(少数キャリ
ア)は、p+ 型ソース・ドレイン拡散層14から吸い出
される。
Meanwhile, when a reverse bias voltage is applied between the n-type silicon substrate 11 and p + type source and drain diffusion layer 14, a hole in the n-type silicon substrate 11 (minority carriers), p + -type source -It is sucked out from the drain diffusion layer 14.

【0013】したがって、MOSキャパシタの接合容量
の過渡応答を観測すると、その変化は電子(多数キャリ
ア)のみに起因したものになる。このとき、観測される
のは電子トラップ(多数キャリアトラップ)であり、検
出される深い準位のエネルギーレベルは伝導帯の底と真
性半導体のフェルミ準位との間に位置する。
Therefore, when the transient response of the junction capacitance of the MOS capacitor is observed, the change is caused only by electrons (major carriers). At this time, what is observed is an electron trap (major carrier trap), and the energy level of the detected deep level is located between the bottom of the conduction band and the Fermi level of the intrinsic semiconductor.

【0014】しかしながら、MOSFETによるDLT
S測定では、測定準位のエネルギー位置がソース・ドレ
イン拡散層で限定されるので、測定で得られる準位の空
間的分布について得られる情報は、先に述べた接合法
(DLTS、TSC、TSCAP)と変わらない。
However, DLT using MOSFET
In the S measurement, the energy position of the measured level is limited by the source / drain diffusion layer. Therefore, the information obtained on the spatial distribution of the level obtained by the measurement is obtained by the above-described bonding method (DLTS, TSC, TSCAP). ) And the same.

【0015】また、接合pn接合、ショットキー接合な
どの接合面の周囲にゲート電極を設ける接合方法とし
て、図44に示すようなGate−controlle
d diode(A.S.Grove & D.J.F
itzgerald(Solid State Ele
ctron.,9,783(1966))が知られてい
る。
As a bonding method for providing a gate electrode around a bonding surface such as a junction pn junction or a Schottky junction, a gate-controlle as shown in FIG.
d diode (AS Grove & DJF)
itzgerald (Solid State Ele
ctron. , 9, 783 (1966)).

【0016】これは、ゲート電極13に印加する電圧に
より、n型シリコン基板11とp型拡散層(またはショ
ットキー電極)17との接合部分の電位分布を変え、キ
ャリアの状態密度を変化させることで、pn接合(また
はショットキー接合)に流れる電流を制御するものであ
る。しかし、この方法でも、接合面に平行な方向の深い
準位の分布を知ることはできない。
This means that the voltage applied to the gate electrode 13 changes the potential distribution at the junction between the n-type silicon substrate 11 and the p-type diffusion layer (or Schottky electrode) 17 to change the state density of carriers. And controls the current flowing through the pn junction (or Schottky junction). However, even with this method, the distribution of deep levels in a direction parallel to the bonding surface cannot be known.

【0017】半導体デバイスが微細化されるに従って、
pn接合、ショットキー接合などの接合の微細化が進ん
でいる。このとき、接合の周囲に接することのない原子
の数に対し、接合の周囲に接する原子の数の割合は高く
なる。また、接合の周囲とその内側では接合を形成する
ものが異なり、接合の周囲は電気的にリーク電流が多い
ことが知られている。また、接合の周囲にはgrセンタ
(生成再結合中心)が集中していると考えられている。
したがって、半導体デバイスの微細化が進むに従って、
接合の深い準位を正確に評価する技術が求められるよう
になる。
As semiconductor devices are miniaturized,
The miniaturization of junctions such as pn junctions and Schottky junctions is progressing. At this time, the ratio of the number of atoms in contact with the periphery of the junction to the number of atoms not in contact with the periphery of the junction is high. Further, it is known that what forms a junction is different from the periphery of the junction and the inside thereof, and the periphery of the junction is electrically large in leakage current. It is also considered that gr centers (generated recombination centers) are concentrated around the junction.
Therefore, as the miniaturization of semiconductor devices progresses,
A technique for accurately evaluating the deep level of the junction will be required.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来より
DLTSを初めとする種々の接合法により、ショットキ
ー接合やpn接合等の接合を有する半導体構造中の準位
の評価が行なわれていたが、接合面に対して平行な方向
の深い準位を評価する適切な評価方法は提案されていな
かった。
As described above, levels in a semiconductor structure having a junction such as a Schottky junction or a pn junction have been conventionally evaluated by various bonding methods such as DLTS. However, an appropriate evaluation method for evaluating a deep level in a direction parallel to a bonding surface has not been proposed.

【0019】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、接合面に対して平行な
方向の準位を評価するのに適した半導体評価方法を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor evaluation method suitable for evaluating a level in a direction parallel to a bonding surface. It is in.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

[構成]上記目的を達成するために、本発明に係る半導
体評価方法(請求項1)は、半導体からなる第1の接合
構成体と、この接合構成体と接合し、その接合面でエネ
ルギー障壁を形成する第2の接合構成体とで構成された
接合を有する半導体構造を評価する半導体評価方法であ
って、前記接合面の周囲の少なくとも一部分に、前記半
導体構造から絶縁された電極を設け、前記第1の接合構
成体と前記第2の接合構成体との間でキャリアの注入が
行なわれている状態で、前記電極に複数種の電圧を印加
するとともに、各電圧における前記接合の電気的応答を
測定し、この測定結果に基づいて、前記接合面に平行な
方向に関して前記半導体構造の準位を評価することを特
徴とする。
[Structure] In order to achieve the above object, a semiconductor evaluation method according to the present invention (claim 1) includes a first bonding member made of a semiconductor, and a bonding surface joined to the first bonding member. A semiconductor evaluation method for evaluating a semiconductor structure having a junction constituted by a second junction constituent body that forms, wherein at least a part of a periphery of the junction surface is provided with an electrode insulated from the semiconductor structure, While carriers are being injected between the first junction member and the second junction member, a plurality of types of voltages are applied to the electrode, and the electrical connection of the junction at each voltage is increased. A response is measured, and based on the measurement result, a level of the semiconductor structure is evaluated in a direction parallel to the bonding surface.

【0021】本発明の好ましい形態は以下の通りであ
る。
Preferred embodiments of the present invention are as follows.

【0022】(1)上記半導体評価方法(請求項1)に
おいて、前記電極に振幅の異なる複数種の一定電圧を印
加する。
(1) In the semiconductor evaluation method (claim 1), a plurality of constant voltages having different amplitudes are applied to the electrodes.

【0023】(2)上記半導体評価方法(請求項1)に
おいて、前記電極に振幅の異なる複数種のパルス電圧を
印加することを特徴とする。
(2) In the semiconductor evaluation method (claim 1), a plurality of types of pulse voltages having different amplitudes are applied to the electrodes.

【0024】(3)上記半導体評価方法((1)、
(2))において、前記接合にパルス電圧を印加して、
前記第1の接合構成体と前記第2の接合構成体との間で
キャリアの注入が行なわれている状態を形成する。
(3) The semiconductor evaluation method ((1),
In (2)), a pulse voltage is applied to the junction,
A state is formed in which carrier injection is performed between the first joint structure and the second joint structure.

【0025】(4)上記半導体評価方法(請求項1)に
おいて、前記接合に第1のパルス電圧を印加して、前記
第1の接合構成体と前記第2の接合構成体との間でキャ
リアの注入が行なわれている状態を形成するとともに、
前記電極に前記第1のパルス電圧とパルス幅が同じで、
振幅の異なる複数種の第2のパルス電圧を印加する。
(4) In the above semiconductor evaluation method (Claim 1), a first pulse voltage is applied to the junction to cause a carrier between the first junction member and the second junction member. To form a state where the injection of
The electrode has the same pulse width as the first pulse voltage,
A plurality of types of second pulse voltages having different amplitudes are applied.

【0026】(5)上記半導体評価方法(請求項1)に
おいて、前記接合に第1のパルス電圧を印加して、前記
第1の接合構成体と前記第2の接合構成体との間でキャ
リアの注入が行なわれている状態を形成するとともに、
前記電極に前記第1のパルス電圧とパルス幅が異なり、
振幅の異なる複数種の第2のパルス電圧を印加する。
(5) In the semiconductor evaluation method (Claim 1), a first pulse voltage is applied to the junction to cause a carrier between the first junction member and the second junction member. To form a state where the injection of
The electrode has a different pulse width from the first pulse voltage,
A plurality of types of second pulse voltages having different amplitudes are applied.

【0027】(6)上記半導体評価方法((5))にお
いて、前記第1のパルス電圧を、前記第2のパルス電圧
よりもパルス幅を小さくする。
(6) In the semiconductor evaluation method ((5)), the first pulse voltage has a pulse width smaller than that of the second pulse voltage.

【0028】(7)上記半導体評価方法((5))にお
いて、前記第1のパルス電圧を、前記第2のパルス電圧
よりもパルス幅を大きくする。
(7) In the semiconductor evaluation method ((5)), the first pulse voltage has a pulse width larger than that of the second pulse voltage.

【0029】(8)上記半導体評価方法(請求項1、
(1)〜(7))において、前記接合の電気的応答が、
前記接合の容量応答、電流応答または電圧応答であり、
基準となる電圧における前記容量応答、前記電流応答ま
たは前記電圧応答と他の電圧におけるそれとの差に基づ
いて、前記接合面に水平な方向の準位分布を求める。
(8) The semiconductor evaluation method (claim 1,
In (1) to (7)), the electrical response of the junction is
A capacitance response, a current response or a voltage response of the junction;
A level distribution in a direction horizontal to the junction surface is determined based on a difference between the capacitance response, the current response, or the voltage response at a reference voltage and that at another voltage.

【0030】[作用]本発明では、接合面の周囲の少な
くとも一部分に、半導体構造から絶縁された電極を設け
ているので、この電極に印加する電圧を変えることによ
り、接合面に平行な方向に関して半導体構造の状態は変
化する。
[Operation] In the present invention, an electrode insulated from the semiconductor structure is provided on at least a part of the periphery of the bonding surface. Therefore, by changing the voltage applied to this electrode, the direction parallel to the bonding surface can be changed. The state of the semiconductor structure changes.

【0031】したがって、第1の接合構成体と第2の接
合構成体との間でキャリアの注入が行なわれている状態
で、上記電極に複数種の電圧を印加するとともに、各電
圧における前記接合の電気的応答を測定すれば、この測
定結果に基づいて接合面に平行な方向に関して半導体構
造の準位を正確に評価することができるようになる。
Therefore, while carriers are being injected between the first junction member and the second junction member, a plurality of voltages are applied to the electrodes, and the junction at each voltage is applied. By measuring the electrical response of the semiconductor structure, it becomes possible to accurately evaluate the level of the semiconductor structure in a direction parallel to the bonding surface based on the measurement result.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。
Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.

【0033】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係る半導体構造の評価システムを示す図で
ある。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a semiconductor structure evaluation system according to the embodiment.

【0034】図中、1はn型シリコン基板を示してお
り、このn型シリコン基板1の表面にはTiSi2 から
なるショットキー電極2が形成され、これによりショッ
トキー接合が形成されている。n型シリコン基板1の不
純物濃度は1×1016cm-3である。
[0034] In the figure, 1 denotes a n-type silicon substrate, this is the n-type silicon substrate 1 surface Schottky electrode 2 made of TiSi 2 is formed, thereby being Schottky junction is formed. The impurity concentration of the n-type silicon substrate 1 is 1 × 10 16 cm −3 .

【0035】上記ショットキー接合の接合面に対して垂
直な面には、SiO2 からなるゲート酸化膜3を介して
TiSi2 からなるゲート電極4が設けられている。こ
のゲート電極4はゲート電圧源7に接続されている。
A gate electrode 4 made of TiSi 2 is provided on a surface perpendicular to the junction surface of the Schottky junction via a gate oxide film 3 made of SiO 2 . This gate electrode 4 is connected to a gate voltage source 7.

【0036】また、n型シリコン基板1、ショットキー
電極2はバイアス電圧源5に接続され、ショットキー接
合の接合面に電圧を印加できるようになっている。すな
わちn型シリコン基板1とショットキー電極2との間で
キャリアの注入を行なえるようになっている。また、バ
イアス電圧源5に対して容量計7が並列に接続され、シ
ョットキー接合の容量変化を測定できるようになってい
る。
The n-type silicon substrate 1 and the Schottky electrode 2 are connected to a bias voltage source 5 so that a voltage can be applied to the junction surface of the Schottky junction. That is, carriers can be injected between the n-type silicon substrate 1 and the Schottky electrode 2. Further, a capacitance meter 7 is connected in parallel to the bias voltage source 5 so that a change in capacitance of the Schottky junction can be measured.

【0037】次に本実施形態による半導体構造の評価方
法について説明する。
Next, the method for evaluating the semiconductor structure according to the present embodiment will be explained.

【0038】バイアス電圧源5により、バイアス電圧と
して、図2に示すようなパルス電圧をショットキー接合
に印加して、電子の注入が起こるようにする。ここで、
図において、VP =0V、VM =−1Vである。また、
パルス幅は200μsecである。
As a bias voltage, a pulse voltage as shown in FIG. 2 is applied to the Schottky junction by the bias voltage source 5 so that injection of electrons occurs. here,
In FIG., V P = 0V, a V M = -1V. Also,
The pulse width is 200 μsec.

【0039】この状態で各ゲート電圧におけるショット
キー接合の容量変化を観察する。
In this state, a change in the capacitance of the Schottky junction at each gate voltage is observed.

【0040】すなわち、ゲート電圧源6により、ゲート
電圧として、図3に示すような定電圧Vf(=0.54
V)をゲート電極4に印加する。このときのショットキ
ー接合の接合容量の時間変化を容量計7により観測す
る。その観測結果を図4の特性曲線Cfeに示す。
That is, a constant voltage Vf (= 0.54) as shown in FIG.
V) is applied to the gate electrode 4. The time change of the junction capacitance of the Schottky junction at this time is observed by the capacitance meter 7. The observation result is shown in a characteristic curve C fe of FIG.

【0041】また、ゲート電圧源6により、ゲート電圧
として、図3に示すような定電圧Va(=5V)をゲー
ト電極4に印加する。このときのショットキー接合の接
合容量の時間変化を容量計7により観測する。その観測
結果を図4の特性曲線Caeに示す。
The gate voltage source 6 applies a constant voltage Va (= 5 V) as shown in FIG. 3 to the gate electrode 4 as a gate voltage. The time change of the junction capacitance of the Schottky junction at this time is observed by the capacitance meter 7. The observation result is shown in a characteristic curve C ae of FIG.

【0042】また、ゲート電圧源6により、ゲート電圧
として、図3に示すような定電圧Vd(=0V)をゲー
ト電極4に印加する。このときのショットキー接合の接
合容量の時間変化を容量計7で観測する。その観測結果
を図4の特性曲線Cdeに示す。
Further, a constant voltage Vd (= 0 V) as shown in FIG. 3 is applied to the gate electrode 4 by the gate voltage source 6 as a gate voltage. The change over time of the junction capacitance of the Schottky junction at this time is observed by the capacitance meter 7. The observation result is shown in a characteristic curve C de of FIG.

【0043】また、ゲート電圧源6により、ゲート電圧
として、図3に示すような定電圧Vi(=−5V)をゲ
ート電極4に印加する。このときのショットキー接合の
接合容量の時間変化を容量計7で観測する。その観測結
果を図4の特性曲線Cieに示す。
The gate voltage source 6 applies a constant voltage Vi (= −5 V) as shown in FIG. 3 to the gate electrode 4 as a gate voltage. The change over time of the junction capacitance of the Schottky junction at this time is observed by the capacitance meter 7. The observation results are shown in the characteristic curve Cie in FIG.

【0044】以上の結果から、特性曲線が上に凸である
ことからショットキー接合の周辺に存在する準位が電子
トラップで、また、基板濃度とバイアス電圧とから主に
1種類の準位が接合の近傍(1μm以内)に存在すると
考えられる。なお、ショットキー接合の周辺に存在する
準位が正孔トラップである場合には、図5に示すよう
に、特性曲線Cfh,Cah,Cdh,Cihは下に凸となる。
From the above results, since the characteristic curve is convex upward, the level existing around the Schottky junction is an electron trap, and one type of level mainly depends on the substrate concentration and the bias voltage. It is considered that it exists near the junction (within 1 μm). When the level existing around the Schottky junction is a hole trap, the characteristic curves C fh , C ah , C dh , and C ih are convex downward as shown in FIG.

【0045】図6に、図1のMOSゲート構造付きショ
ットキー接合と等価な素子構造を示す。また、図7に図
6のB−B´断面におけるバンド構造を示す。
FIG. 6 shows an element structure equivalent to the Schottky junction with the MOS gate structure of FIG. FIG. 7 shows a band structure in a BB ′ section of FIG.

【0046】ゲート電圧Vgがフラットバンド電圧に当
たるVf=0.54Vのとき、ゲート電極4直下のバン
ド構造は、図7(a)に示すように、フラットバンド状
態になる。したがって、ゲート酸化膜3近傍のn型シリ
コン基板1中のキャリアの密度とゲート酸化膜3から離
れたn型シリコン基板1中のキャリア密度はほぼ等しく
なる。この結果、ゲート酸化膜3近傍のショットキー接
合とゲート酸化膜3から離れてところのそれとは同じ状
況となる。
When the gate voltage Vg is Vf = 0.54 V corresponding to the flat band voltage, the band structure immediately below the gate electrode 4 is in a flat band state as shown in FIG. Therefore, the carrier density in the n-type silicon substrate 1 near the gate oxide film 3 and the carrier density in the n-type silicon substrate 1 away from the gate oxide film 3 become almost equal. As a result, the Schottky junction near the gate oxide film 3 and the one at a distance from the gate oxide film 3 have the same situation.

【0047】次にフラットバンド電圧Vfをゲート電極
4に印加したときを基準において、ゲート電極4に印加
する定電圧を変えた場合について考える。
Next, the case where the constant voltage applied to the gate electrode 4 is changed with reference to the time when the flat band voltage Vf is applied to the gate electrode 4 will be considered.

【0048】Vg=Va=5Vのとき、ゲート電極4直
下は蓄積状態になり、ゲート電極4直下のn型シリコン
基板1中に存在する電子トラップはゲート電圧で引き寄
せられた電子のために充密状態になる。
When Vg = Va = 5V, the area immediately below the gate electrode 4 is in an accumulation state, and the electron traps existing in the n-type silicon substrate 1 immediately below the gate electrode 4 are filled with electrons attracted by the gate voltage. State.

【0049】このため、ゲート電圧によって制御される
範囲に存在する電子トラップは、接合容量の変化が起こ
っている間は満たされた状態となる。したがって、上記
電子トラップは接合容量の変化分には寄与しないので、
ショットキー接合の接合容量の変化分はフラットバンド
電圧を印加した場合のそれよりも小さくなる。
Therefore, the electron trap existing in the range controlled by the gate voltage is in a state of being filled while the change of the junction capacitance occurs. Therefore, the electron trap does not contribute to the change in the junction capacitance.
The change in the junction capacitance of the Schottky junction is smaller than that when a flat band voltage is applied.

【0050】また、ゲート電極4にフラットバンド電圧
を印加したときには空になっていた電子トラップは、ゲ
ート電極4で引き寄せられた電子により満たされる。こ
の結果、ショットキー接合の空乏層がこの電荷分を補償
するために広がる。したがって、ショットキー接合の接
合容量は、フラットバンド電圧を印加した場合のそれよ
りも小さくなる。
When the flat band voltage is applied to the gate electrode 4, the empty electron trap is filled with the electrons attracted by the gate electrode 4. As a result, the depletion layer of the Schottky junction expands to compensate for this charge. Therefore, the junction capacitance of the Schottky junction is smaller than that when a flat band voltage is applied.

【0051】Vg=Vd=0Vのときには、ゲート電極
4直下は空乏状態になり、ゲート電極4直下のn型シリ
コン基板1中に存在する電子トラップはゲート電圧の影
響のために空の状態になる。
When Vg = Vd = 0 V, the area immediately below the gate electrode 4 is depleted, and the electron traps existing in the n-type silicon substrate 1 immediately below the gate electrode 4 are empty due to the influence of the gate voltage. .

【0052】このため、ゲート電圧によって制御される
範囲に存在する電子トラップは、接合容量の変化分には
寄与しないので、接合容量の変化分はフラットバンド電
圧を印加した場合のそれよりも小さくなる。
Therefore, the electron trap existing in the range controlled by the gate voltage does not contribute to the change in the junction capacitance, and the change in the junction capacitance is smaller than that when the flat band voltage is applied. .

【0053】また、ゲート電極4にフラットバンド電圧
を印加したときには満ちていた電子トラップは、ゲート
電極4で電子が追いやられるために空となる。この結
果、ショットキー接合の空乏層の幅は狭くなる。したが
って、ショットキー接合の接合容量は、フラットバンド
電圧を印加した場合のそれよりも小さくなる。
When the flat band voltage is applied to the gate electrode 4, the filled electron trap becomes empty because electrons are driven away by the gate electrode 4. As a result, the width of the depletion layer of the Schottky junction is reduced. Therefore, the junction capacitance of the Schottky junction is smaller than that when a flat band voltage is applied.

【0054】Va =−5Vのとき、ゲート電極4直下は
反転状態になる。このとき、ゲート電極4直下のn型シ
リコン基板1中に存在する電子トラップは、ゲート電圧
の影響のために空の状態になり、空乏状態のときよりさ
らに広がる。
When Va = −5 V, the area immediately below the gate electrode 4 is inverted. At this time, the electron trap existing in the n-type silicon substrate 1 immediately below the gate electrode 4 becomes empty due to the influence of the gate voltage, and spreads further than in the depletion state.

【0055】このため、空乏状態のときよりも、より広
い範囲の電子トラップがゲート電圧によって制御される
状態となる。したがって、接合容量の変化分は空乏状態
のときの場合よりもさらに小さくなる。
Therefore, a wider range of electron traps is controlled by the gate voltage than in the depletion state. Therefore, the amount of change in the junction capacitance is smaller than in the depletion state.

【0056】また、ゲート電極4にフラットバンド電圧
を印加したときには満ちていた電子トラップは、ゲート
電極4で電子が追いやられるために空となる。さらに、
正孔の注入も起こる。すなわち、この場合、空の電子ト
ラップが増える分と正孔の注入分だけ正電荷が増える。
この結果、ショットキー接合の空乏層の幅はさらに狭く
なる。したがって、ショットキー接合の接合容量は、空
乏状態のときよりも大きくなる。
When the flat band voltage is applied to the gate electrode 4, the filled electron trap becomes empty because the electrons are driven away by the gate electrode 4. further,
Hole injection also occurs. That is, in this case, the positive charges increase by the amount of empty electron traps and the amount of holes injected.
As a result, the width of the depletion layer of the Schottky junction is further reduced. Therefore, the junction capacitance of the Schottky junction is larger than in the depletion state.

【0057】ゲート電極4にフラットバンド電圧Vf =
0.54Vを印加したとき、ゲート電極4が存在しない
ときに比べ新たに制御される電子トラップは存在しな
い。一方、ゲート電極4にVa =0Vを印加したとき、
ゲート電極4直下0.3μmの範囲で空乏化するため、
図8に示す領域Aの範囲の電子トラップは、接合容量の
過渡変化の起こっている間は空の状態になっている。
The flat band voltage Vf =
When 0.54 V is applied, there is no newly controlled electron trap compared to when the gate electrode 4 is not present. On the other hand, when V a = 0 V is applied to the gate electrode 4,
In order to deplete in the range of 0.3 μm just below the gate electrode 4,
The electron traps in the region A shown in FIG. 8 are empty during the transition of the junction capacitance.

【0058】このことから、図4に示した定電圧(=フ
ラットバンド電圧)Vf を印加したときの容量変化ΔC
feと定電圧Vdを印加したときの容量変化ΔCdeとの差
は、図8に示した範囲に存在する電子トラップの量に比
例する。この容量変化分の差は、電荷の個数に換算すこ
とができるため、図8で示した領域Aの電子トラップの
密度を測定することができる。
From this, the capacitance change ΔC when the constant voltage (= flat band voltage) Vf shown in FIG. 4 is applied.
The difference between fe and the capacitance change ΔCde when the constant voltage Vd is applied is proportional to the amount of electron traps existing in the range shown in FIG. Since the difference in the capacitance change can be converted to the number of charges, the density of the electron traps in the region A shown in FIG. 8 can be measured.

【0059】ここで、図8に示した領域Aは、ゲート電
圧によって、横方向の長さが変化する。したがって、各
定電圧(ゲート電圧)について測定した過渡容量Cの変
化分ΔCとΔCfeとの差から、接合面に平行な方向に関
して、ショットキー接合の周辺に存在している深い準位
の空間分布を測定できる。
Here, the horizontal length of the region A shown in FIG. 8 changes depending on the gate voltage. Therefore, the spatial distribution of deep levels existing around the Schottky junction in the direction parallel to the junction plane is determined from the difference between the change ΔC and the difference ΔCfe of the transient capacitance C measured for each constant voltage (gate voltage). Can be measured.

【0060】一方、図44に示した従来の評価システム
でも、ゲート電圧によって接合容量は変化する。しか
し、この接合容量の変化は、接合周辺のキャリアの状態
密度がゲート電圧によって変化するために起こるので、
深い準位が存在しない場合にも、ゲート電圧を印加する
と接合容量の微小な変化が観測される。したがって、ゲ
ート電圧を印加したときの接合容量の測定の結果のみ
で、接合周辺の深い準位の存在の是非やその濃度を決め
ることはできない。
On the other hand, also in the conventional evaluation system shown in FIG. 44, the junction capacitance changes depending on the gate voltage. However, this change in junction capacitance occurs because the state density of carriers around the junction changes according to the gate voltage.
Even when a deep level does not exist, a slight change in junction capacitance is observed when a gate voltage is applied. Therefore, it is not possible to determine whether a deep level exists around the junction or determine the concentration of the deep level only based on the measurement result of the junction capacitance when the gate voltage is applied.

【0061】しかし、本発明の方法に従って定電圧を印
加したときの接合容量の過渡変化を測定することで、接
合の周辺に存在している深い準位について検出すること
ができる。
However, by measuring a transient change in junction capacitance when a constant voltage is applied according to the method of the present invention, a deep level existing around the junction can be detected.

【0062】(第2の実施形態)本実施形態における被
測定物(n型シリコン基板1、ショットキー電極2)と
測定器(バイアス電圧源5、ゲート電圧源6、容量計
7)との接続の仕方は第1の実施形態のそれと同じであ
る。
(Second Embodiment) Connection between an object to be measured (n-type silicon substrate 1, Schottky electrode 2) and measuring instruments (bias voltage source 5, gate voltage source 6, capacitance meter 7) in this embodiment. The method is the same as that of the first embodiment.

【0063】本実施形態が第1の実施形態と異なる点
は、ゲート電圧源6により、ショットキー電極2に印加
するパルス電圧に同期したパルス電圧をゲート電極4に
印加することにある。次に本実施形態による半導体構造
の評価方法について説明する。バイアス電圧源5によ
り、バイアス電圧として、図2に示すようなパルス電圧
をショットキー接合に印加して、電子の注入が起こるよ
うにする。ここで、VP=0V、VM =−1Vである。
また、パルス幅は200μsecとした。
This embodiment is different from the first embodiment in that the gate voltage source 6 applies a pulse voltage synchronized with the pulse voltage applied to the Schottky electrode 2 to the gate electrode 4. Next, the method for evaluating the semiconductor structure according to the present embodiment will be explained. As a bias voltage, a pulse voltage as shown in FIG. 2 is applied to the Schottky junction by the bias voltage source 5 so that injection of electrons occurs. Here, V P = 0V, a V M = -1V.
The pulse width was set to 200 μsec.

【0064】この状態で各ゲート電圧におけるショット
キー接合の容量変化を観察する。
In this state, a change in capacitance of the Schottky junction at each gate voltage is observed.

【0065】すなわち、ゲート電圧源6により、ゲート
電圧として、図9に示すようなパルス電圧(Va=5
V、Vf =0.54V、パルス電圧幅200μsec)
をバイアス電圧と同期させてゲート電極4に印加する。
このときのショットキー接合の接合容量の時間変化を容
量計7により観測する。その観測結果を図12の特性曲
線Cfaに示す。
That is, a pulse voltage (Va = 5) as shown in FIG.
V, Vf = 0.54 V, pulse voltage width 200 μsec)
Is applied to the gate electrode 4 in synchronization with the bias voltage.
The time change of the junction capacitance of the Schottky junction at this time is observed by the capacitance meter 7. The observation result is shown in a characteristic curve Cfa of FIG.

【0066】ゲート電極4に印加しているパルス電圧の
振幅Vaが5Vのとき、ゲート電極4直下は蓄積状態で
あり、電子が引き寄せられた状態である。このとき、シ
ョットキー接合には図2に示すパルス電圧が印加されて
いるため、ショットキー接合の周辺には電子の注入が起
こる。
When the amplitude Va of the pulse voltage applied to the gate electrode 4 is 5 V, the area immediately below the gate electrode 4 is in an accumulation state, in which electrons are attracted. At this time, since the pulse voltage shown in FIG. 2 is applied to the Schottky junction, electrons are injected around the Schottky junction.

【0067】電子の注入時には、深い準位を埋めるのに
十分な電子が供給されるため、ゲート電極4により電子
が注入されることは、ショットキー接合の接合容量の過
渡変化には影響を及ぼさない。
At the time of electron injection, sufficient electrons are supplied to fill a deep level. Therefore, injection of electrons by the gate electrode 4 has an effect on transient changes in the junction capacitance of the Schottky junction. Absent.

【0068】また、ゲート電圧源6により、ゲート電圧
として、図10に示すようなパルス電圧(Vd=0V、
Vf =0.54V、パルス電圧幅200μsec)をバ
イアス電圧と同期させてゲート電極4に印加する。この
ときのショットキー接合の接合容量の時間変化を容量計
7により観測する。その観測結果を図12の特性曲線C
dfに示す。
The gate voltage source 6 supplies a gate voltage as a pulse voltage (Vd = 0 V,
(Vf = 0.54 V, pulse voltage width 200 μsec) is applied to the gate electrode 4 in synchronization with the bias voltage. The time change of the junction capacitance of the Schottky junction at this time is observed by the capacitance meter 7. The observation results are shown in the characteristic curve C of FIG.
Shown in df .

【0069】ゲート電極4に印加しているパルス電圧の
振幅Vdが0Vのとき、ゲート電極4直下は空乏状態で
ある。このとき、ショットキー接合には図2に示すパル
ス電圧が印加されているため、ショットキー接合の周辺
には電子の注入が起こる。
When the amplitude Vd of the pulse voltage applied to the gate electrode 4 is 0 V, the area immediately below the gate electrode 4 is in a depletion state. At this time, since the pulse voltage shown in FIG. 2 is applied to the Schottky junction, electrons are injected around the Schottky junction.

【0070】この電子の注入時の直後の、ショットキー
接合の接合容量の過渡変化時には、ゲート電極2直下で
の深い準位による電子の微量な捕獲と、ショットキー接
合付近での深い準位の電子の放出とが観測されるため、
図10のパルス電圧をゲート電極4に印加した場合の接
合容量の変化分ΔCdfは、図9のパルス電圧をゲート電
極4に印加した場合の接合容量の変化分ΔCafよりも小
さくなる。
At the time of the transient change in the junction capacitance of the Schottky junction immediately after the injection of the electrons, a very small amount of electrons are captured by the deep level directly below the gate electrode 2 and the deep level near the Schottky junction is reduced. Since electron emission is observed,
The change ΔC df in the junction capacitance when the pulse voltage shown in FIG. 10 is applied to the gate electrode 4 is smaller than the change ΔC af in the junction capacitance when the pulse voltage shown in FIG.

【0071】また、ゲート電圧源6により、ゲート電圧
として、図11に示すようなパルス電圧(Vi=−5
V、Vf =0.54V、パルス電圧幅200μsec)
をバイアス電圧と同期させてゲート電極4に印加する。
このときのショットキー接合の接合容量の時間変化を容
量計7により観測する。その観測結果を図12の特性曲
線Cifに示す。
The gate voltage source 6 generates a gate voltage as a pulse voltage (Vi = −5) as shown in FIG.
V, Vf = 0.54 V, pulse voltage width 200 μsec)
Is applied to the gate electrode 4 in synchronization with the bias voltage.
The time change of the junction capacitance of the Schottky junction at this time is observed by the capacitance meter 7. The observation result is shown in a characteristic curve C if of FIG.

【0072】ゲート電極4に印加しているパルス電圧の
振幅Viが−5Vのとき、ゲート電極4直下は反転状
態、その下は空乏状態である。このとき、ショットキー
接合には図2に示すパルス電圧が印加されているため、
ショットキー接合(の周辺?)には電子の注入が起こ
る。
When the amplitude Vi of the pulse voltage applied to the gate electrode 4 is -5 V, the area immediately below the gate electrode 4 is in an inverted state, and the area immediately below the gate electrode 4 is in a depleted state. At this time, since the pulse voltage shown in FIG. 2 is applied to the Schottky junction,
Electrons are injected into (around) the Schottky junction.

【0073】この直後のショットキー接合の接合容量の
過渡変化時には、ゲート電極4の直下での深い準位によ
る電子の微量な捕獲と、ショットキー接合付近での深い
準位の電子の放出とが観測されるため、図11のパルス
電圧をゲート電極4に印加した場合の接合容量の変化分
ΔCifは、図9のパルス電圧をゲート電極4に印加した
場合の接合容量の変化分ΔCafよりも小さくなる。
Immediately after this, when the junction capacitance of the Schottky junction changes transiently, a small amount of electrons captured by a deep level immediately below the gate electrode 4 and emission of a deep level electron near the Schottky junction are generated. 9, the change ΔC if in the junction capacitance when the pulse voltage shown in FIG. 11 is applied to the gate electrode 4 is larger than the change ΔC af in the junction capacitance when the pulse voltage shown in FIG. Is also smaller.

【0074】ゲート電極4に印加するパルス電圧によっ
て、第1の実施形態の場合と同様に、深い準位の空間分
布を求めることができる。
By the pulse voltage applied to the gate electrode 4, the spatial distribution of deep levels can be obtained as in the first embodiment.

【0075】ここで、第1の実施形態と異なる点は、シ
ョットキー接合にキャリアを注入するとき、深い準位の
占有状態を制御しているときのゲート電圧の値(Va,
Vd,Vi)と、ショットキー接合の接合容量の過渡変
化を観察しているときのゲート電圧の値(Vf)とが異
なっていることである。
Here, the difference from the first embodiment is that when carriers are injected into the Schottky junction, the value of the gate voltage (Va, Va,
Vd, Vi) is different from the gate voltage value (Vf) when observing a transient change in the junction capacitance of the Schottky junction.

【0076】ただし、深い準位の占有状態を制御してい
るときのゲート電圧の値(Va,Vd,Vi)が異なっ
ても、ショットキー接合の接合容量の過渡変化を観察し
ているときのゲート電圧の値(Vf)は同じである。し
たがって、深い準位にキャリアを注入する条件を変えて
も、過渡容測定時の系の状態はほとんど同じであるた
め、信頼性の高い深い準位の空間分布が得られる。
However, even if the gate voltage values (Va, Vd, Vi) are different when controlling the occupation state of the deep level, the transient change in the junction capacitance of the Schottky junction is observed. The value of the gate voltage (Vf) is the same. Therefore, even if the conditions for injecting carriers into the deep level are changed, the state of the system at the time of measuring the transient volume is almost the same, so that a highly reliable spatial distribution of the deep level can be obtained.

【0077】本実施形態において、過渡容量応答測定時
のパルス電圧(ゲート電圧)の振幅はフラットバンド電
圧であるが、図13、図14に示すように任意電圧であ
っても構わない。
In this embodiment, the amplitude of the pulse voltage (gate voltage) at the time of measuring the transient capacitance response is a flat band voltage, but may be an arbitrary voltage as shown in FIGS.

【0078】例えば、ショットキー接合を構成するシリ
コン基板の部分にゼロバイアスが印加されているとき、
この電位分布を崩さないためには、過渡容量測定時のゲ
ート電極4に印加する電圧は0Vであることが望まし
い。
For example, when a zero bias is applied to a portion of the silicon substrate forming the Schottky junction,
In order not to disrupt this potential distribution, the voltage applied to the gate electrode 4 at the time of measuring the transient capacitance is desirably 0V.

【0079】さらに、図15〜図22に示すようなゲー
ト電圧や、図20〜24に示すような電圧を印加しても
良い。
Further, a gate voltage as shown in FIGS. 15 to 22 or a voltage as shown in FIGS. 20 to 24 may be applied.

【0080】図15〜図22はそれぞれ図9〜図11、
図13、図14に相当するもので、ゲート電極に印加す
るパルス電圧の印加開始時間をショットキー電極に印加
するバイアス電圧のそれよりも所定時間だけ早めて例で
ある。印加終了時間はともに同じである。
FIGS. 15 to 22 are FIGS. 9 to 11, respectively.
FIGS. 13 and 14 show an example in which the application start time of the pulse voltage applied to the gate electrode is earlier than that of the bias voltage applied to the Schottky electrode by a predetermined time. The application end time is the same.

【0081】この結果、ゲート電極に印加されるパルス
電圧のパルス幅が長くなり、捕獲の時定数の長い電子ト
ラップの測定が可能となる。逆に捕獲の時定数の短いト
ラップは、選別されることになる。
As a result, the pulse width of the pulse voltage applied to the gate electrode becomes longer, and it becomes possible to measure an electron trap having a longer capture time constant. Conversely, traps with a short capture time constant will be sorted out.

【0082】また、図20〜24はそれぞれ図9〜図1
1、図13、図14に相当するもので、ゲート電極に印
加するパルス電圧の印加開始時間をショットキー電極に
印加するバイアス電圧のそれよりも所定時間だけ遅くし
た例である。印加終了時間はともに同じである。
20 to 24 correspond to FIGS. 9 to 1, respectively.
1, which corresponds to FIGS. 13 and 14, in which the application start time of the pulse voltage applied to the gate electrode is delayed by a predetermined time from that of the bias voltage applied to the Schottky electrode. The application end time is the same.

【0083】この結果、ゲート電極に印加されるパルス
電圧のパルス幅が短くなり、捕獲の時定数の短い電子ト
ラップの測定が可能となる。逆に捕獲の時定数の長いト
ラップは、選別されることになる。
As a result, the pulse width of the pulse voltage applied to the gate electrode is shortened, and measurement of an electron trap having a short time constant of capture becomes possible. Conversely, traps with a long capture time constant will be sorted out.

【0084】図25〜図42に評価システムの種々の変
形例を示す。図において、図(a)は断面図、図
(b)、図(c)は平面図である。評価方法は上記実施
形態と同様である。
FIGS. 25 to 42 show various modifications of the evaluation system. In the drawings, FIG. 1A is a sectional view, and FIGS. 1B and 1C are plan views. The evaluation method is the same as in the above embodiment.

【0085】図25は、MOSゲート構造が、n型シリ
コン基板1表面のショットキー接合の接合面の周囲に接
する構造を示している。
FIG. 25 shows a structure in which the MOS gate structure is in contact with the periphery of the Schottky junction on the surface of the n-type silicon substrate 1.

【0086】図26は、ショットキー接合の接合面の周
囲がゲート電圧の影響を受け易くなっている構造を示し
ている。
FIG. 26 shows a structure in which the periphery of the junction surface of the Schottky junction is easily affected by the gate voltage.

【0087】図27は、MOSゲート構造がショットキ
ー電極2上にも形成され、図26の場合よりも、ショッ
トキー接合の接合面の周囲がよりゲート電圧の影響を受
け易くなっている構造を示している。
FIG. 27 shows a structure in which a MOS gate structure is also formed on Schottky electrode 2 and the periphery of the junction surface of the Schottky junction is more easily affected by the gate voltage than in the case of FIG. Is shown.

【0088】図28は、MOSゲート構造が、n型シリ
コン基板1表面のショットキー接合の接合面の周囲に接
する構造を示している。ただし、図25の場合よりも、
ショットキー接合の接合面に接する部分が多い。すなわ
ち、測定できる範囲の広い。図29は、MOSゲート構
造が、n型シリコン基板1表面のショットキー接合の接
合面の周囲に接する構造を示している。MOSゲート構
造はショットキー接合の接合面の周囲全体を囲むように
形成されており、図28の場合よりもさらに測定できる
範囲が広い。
FIG. 28 shows a structure in which the MOS gate structure is in contact with the periphery of the Schottky junction on the surface of the n-type silicon substrate 1. However, compared to the case of FIG.
There are many parts in contact with the joint surface of the Schottky joint. That is, the range that can be measured is wide. FIG. 29 shows a structure in which the MOS gate structure is in contact with the periphery of the Schottky junction surface on the surface of the n-type silicon substrate 1. The MOS gate structure is formed so as to surround the entire periphery of the junction surface of the Schottky junction, and has a wider measurable range than the case of FIG.

【0089】図30は、図29の構造において、MOS
ゲート構造およびショットキー接合の平面パターンを円
にして電界集中を防止した構造を示している。
FIG. 30 shows the structure of FIG.
The plane structure of the gate structure and the Schottky junction has a circular pattern to prevent electric field concentration.

【0090】図31は、MOSゲート構造がSi結晶の
(110)面に等価な周囲を囲み、方位依存性を調べる
のに適した構造を示している。
FIG. 31 shows a structure in which the MOS gate structure surrounds the periphery equivalent to the (110) plane of the Si crystal and is suitable for examining the orientation dependency.

【0091】図32は、図31の構造において、MOS
ゲート構造をショットキー電極2上にも形成して、ショ
ットキー接合の接合面の周囲に電圧がより安定して印加
される構造の例を示している。
FIG. 32 shows the structure of FIG.
An example of a structure in which a gate structure is also formed on the Schottky electrode 2 and a voltage is more stably applied around the junction surface of the Schottky junction is shown.

【0092】図33は、ショットキー電極2の全面およ
びその周囲のn型シリコン基板1を覆うようにMOSゲ
ート構造を設けた例を示している。このようにショット
キー電極2が覆われていても、ショットキー電極2直下
の電位分布は、ショットキー電極2の電位で決まるので
問題はない。
FIG. 33 shows an example in which a MOS gate structure is provided so as to cover the entire surface of Schottky electrode 2 and n-type silicon substrate 1 around it. Even if the Schottky electrode 2 is thus covered, there is no problem because the potential distribution immediately below the Schottky electrode 2 is determined by the potential of the Schottky electrode 2.

【0093】図34は、図32の構造において、ショッ
トキー接合の接合面の周囲全体を囲むようにMOSゲー
ト構造を設け、図32の場合よりも測定できる範囲が広
い構造を示している。
FIG. 34 shows a structure in which a MOS gate structure is provided so as to surround the entire junction surface of the Schottky junction in the structure of FIG. 32, and a measurable range is wider than that of FIG.

【0094】図35は、MOSゲート構造の平面パター
ンを櫛形にして、単位面積当たりに測定できる接合面の
周囲の長さを増やした構造を示している。
FIG. 35 shows a structure in which the planar pattern of the MOS gate structure is comb-shaped and the perimeter of the junction surface per unit area is increased.

【0095】図36は、複数の微小なショットキー電極
2を配列形成することにより、単位面積当たりに測定で
きる接合面の周囲の長さを増やした構造を示している。
ショットキー電極2は配線5により一体化されている。
また、ショットキー電極2は全て同サイズ、同パターン
である。これによりサイズやパターンがばらつくことに
よる測定精度の低下を防止できる。
FIG. 36 shows a structure in which a plurality of minute Schottky electrodes 2 are arranged and formed to increase the perimeter of the bonding surface which can be measured per unit area.
The Schottky electrode 2 is integrated with the wiring 5.
Further, all the Schottky electrodes 2 have the same size and the same pattern. Thus, it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy due to a variation in size or pattern.

【0096】図37に示すように、図35の構造におい
て、MOSゲート構造およびショットキー接合の平面パ
ターンを円にして電界集中を防止した構造を示してい
る。
As shown in FIG. 37, the structure shown in FIG. 35 is such that the planar pattern of the MOS gate structure and the Schottky junction is circular to prevent electric field concentration.

【0097】図38は、ショットキー接合の接合面に対
して垂直な面を囲むようにMOSゲート構造を設けた例
を示している。これは図1の構造よりも接合面に対して
水平な電荷トラップの空間分布を測定するのに適してい
る。
FIG. 38 shows an example in which a MOS gate structure is provided so as to surround a surface perpendicular to the Schottky junction surface. This is more suitable for measuring the spatial distribution of charge traps horizontal to the junction surface than the structure of FIG.

【0098】図39は、図38の構造において、MOS
ゲート構造およびショットキー接合の平面パターンを円
にして電界集中を防止した構造を示している。
FIG. 39 shows a MOS transistor having the structure shown in FIG.
The plane structure of the gate structure and the Schottky junction has a circular pattern to prevent electric field concentration.

【0099】図40は、MOSゲート構造がSi結晶の
(110)面に等価な周囲を囲み、方位依存性を調べる
のに適した構造を示している。
FIG. 40 shows a structure in which the MOS gate structure surrounds the periphery equivalent to the (110) plane of the Si crystal and is suitable for examining the orientation dependency.

【0100】図41は、ゲート電極4とショットキー接
合が空気によって絶縁されている構造を示している。ゲ
ート電極4は図示しない手段により上下に移動可能であ
るとともに、所定の高さに固定できるようになってい
る。
FIG. 41 shows a structure in which the gate electrode 4 and the Schottky junction are insulated by air. The gate electrode 4 can be moved up and down by means not shown, and can be fixed at a predetermined height.

【0101】図42は、図1に示した構造をSOI基板
上に形成した例を示している。
FIG. 42 shows an example in which the structure shown in FIG. 1 is formed on an SOI substrate.

【0102】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。
The present invention is not limited to the above embodiment.

【0103】例えば、上記実施例では、電極材料として
チタンシリサイド、半導体材料としてn型シリコンを用
いたショットキー接合の場合について説明したが、本発
明は、電極材料としてコバルトシリサイド、ニッケルシ
リサイド、バナジウムシリサイド、パラジウムシリサイ
ド、アルミニウム、金、白金またはパラジウムなどの金
属と、半導体材料としてn型シリコンまたはp型シリコ
ンを用いた半導体とのショットキー接合や、ガリウム砒
素またはガリウムインジウム燐などの化合物半導体と金
属とのショットキー接合や、シリコンのpn接合や、化
合物半導体のpn接合にも適用できる。
For example, in the above embodiment, the case of a Schottky junction using titanium silicide as an electrode material and n-type silicon as a semiconductor material has been described. However, the present invention is directed to cobalt silicide, nickel silicide, vanadium silicide A metal such as palladium silicide, aluminum, gold, platinum or palladium with a semiconductor using n-type silicon or p-type silicon as a semiconductor material, or a compound semiconductor such as gallium arsenide or gallium indium phosphide and metal. , A pn junction of silicon, and a pn junction of a compound semiconductor.

【0104】また、上記実施形態では、接合容量の応答
に基づいて評価を行なったがが、接合電流の応答や接合
電位の応答に基づいて評価を行なうこともできる。
In the above embodiment, the evaluation is performed based on the response of the junction capacitance. However, the evaluation can be performed based on the response of the junction current or the response of the junction potential.

【0105】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、接
合面の周囲の少なくとも一部分に、半導体構造から絶縁
された電極を設け、この電極に印加する電圧を変えるこ
とにより、接合面に平行な方向に関して半導体構造の状
態が変化することを利用することにより、接合面に平行
な方向に関して半導体構造の準位を正確に評価すること
ができるようになる。
As described in detail above, according to the present invention, an electrode insulated from the semiconductor structure is provided on at least a part of the periphery of the bonding surface, and the voltage applied to this electrode is changed to change the voltage on the bonding surface. By utilizing the fact that the state of the semiconductor structure changes with respect to the parallel direction, it becomes possible to accurately evaluate the level of the semiconductor structure with respect to the direction parallel to the bonding surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態に係る評価システムを示す図FIG. 1 is a diagram showing an evaluation system according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態においてショットキー接合に印
加するバイアス電圧の波形を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a waveform of a bias voltage applied to a Schottky junction in the first embodiment.

【図3】第1の実施形態においてゲート電極に印加する
ゲート電圧の波形を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in the first embodiment.

【図4】キャリアトラップが電子トラップの場合のショ
ットキー接合の接合容量の時間変化を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a time change of a junction capacitance of a Schottky junction when a carrier trap is an electron trap;

【図5】キャリアトラップが正孔トラップの場合のショ
ットキー接合の接合容量の時間変化を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a time change of a junction capacitance of a Schottky junction when a carrier trap is a hole trap;

【図6】図1のMOSゲート構造付きショットキー接合
と等価な素子構造を示す断面図
FIG. 6 is a sectional view showing an element structure equivalent to the Schottky junction with the MOS gate structure of FIG. 1;

【図7】図6の素子構造のバンド構造がゲート電圧によ
ってどのように変化するか示す図
FIG. 7 is a diagram showing how the band structure of the device structure of FIG. 6 changes depending on the gate voltage.

【図8】接合容量の過渡変化の最中に空の状態の電子ト
ラップが存在する領域を示す断面図
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a region where an empty electron trap exists during a transient change in junction capacitance.

【図9】第2の実施形態においてゲート電極に印加する
ゲート電圧の波形を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in the second embodiment.

【図10】第2の実施形態においてゲート電極に印加す
るゲート電圧の波形を示す図
FIG. 10 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in the second embodiment.

【図11】第2の実施形態においてゲート電極に印加す
るゲート電圧の波形を示す図
FIG. 11 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in the second embodiment.

【図12】キャリアトラップが電子トラップの場合のシ
ョットキー接合の接合容量の時間変化を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a time change of a junction capacitance of a Schottky junction when a carrier trap is an electron trap;

【図13】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 13 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図14】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 14 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図15】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 15 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図16】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 16 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図17】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 17 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図18】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 18 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図19】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 19 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図20】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 20 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図21】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 21 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図22】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 22 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図23】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 23 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図24】第2の実施形態の変形例においてゲート電極
に印加するゲート電圧の波形を示す図
FIG. 24 is a diagram showing a waveform of a gate voltage applied to a gate electrode in a modification of the second embodiment.

【図25】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
25 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure of FIG. 1;

【図26】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
26 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図27】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
27 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図28】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
FIG. 28 is a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure of FIG. 1;

【図29】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
29 is a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図30】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
30 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図31】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
31 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図32】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
32 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図33】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
33 is a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図34】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
34 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図35】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
35 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図36】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
36 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図37】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
FIG. 37 is a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure of FIG. 1;

【図38】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
38 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図39】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
39 is a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図40】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
40 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図41】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
41 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図42】図1のMOSゲート構造付きショットキー接
合の変形例を示す平面図および断面図
42 is a plan view and a sectional view showing a modification of the Schottky junction with the MOS gate structure in FIG. 1;

【図43】従来の接合方法を説明するための図FIG. 43 is a view for explaining a conventional joining method.

【図44】従来の他の接合方法を説明するための図FIG. 44 is a view for explaining another conventional joining method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n型シリコン基板(第1の接合構成体) 2…ショットキー電極(第2の接合構成体) 3…ゲート絶縁膜 4…ゲート電極 5…バイアス電圧源 6…ゲート電圧源 7…容量計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n-type silicon substrate (1st junction structure) 2 ... Schottky electrode (2nd junction structure) 3 ... Gate insulating film 4 ... Gate electrode 5 ... Bias voltage source 6 ... Gate voltage source 7 ... Capacitance meter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体からなる第1の接合構成体と、この
接合構成体と接合し、その接合面でエネルギー障壁を形
成する第2の接合構成体とで構成された接合を有する半
導体構造を評価する半導体評価方法であって、 前記接合面の周囲の少なくとも一部分に、前記半導体構
造から絶縁された電極を設け、前記第1の接合構成体と
前記第2の接合構成体との間でキャリアの注入が行なわ
れている状態で、前記電極に複数種の電圧を印加すると
ともに、各電圧における前記接合の電気的応答を測定
し、この測定結果に基づいて、前記接合面に平行な方向
に関して前記半導体構造の準位を評価することを特徴と
する半導体評価方法。
1. A semiconductor structure having a junction constituted by a first junction member made of a semiconductor and a second junction member joined to the junction member and forming an energy barrier at the joint surface. A semiconductor evaluation method for evaluating, wherein an electrode insulated from the semiconductor structure is provided on at least a part of a periphery of the bonding surface, and a carrier is provided between the first bonding member and the second bonding member. While a plurality of voltages are applied to the electrode while the injection is being performed, the electrical response of the junction at each voltage is measured, and based on the measurement result, a direction parallel to the bonding surface is determined. A semiconductor evaluation method, wherein a level of the semiconductor structure is evaluated.
JP6130597A 1997-03-14 1997-03-14 Method of evaluating semiconductor Pending JPH10256329A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6130597A JPH10256329A (en) 1997-03-14 1997-03-14 Method of evaluating semiconductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6130597A JPH10256329A (en) 1997-03-14 1997-03-14 Method of evaluating semiconductor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10256329A true JPH10256329A (en) 1998-09-25

Family

ID=13167343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6130597A Pending JPH10256329A (en) 1997-03-14 1997-03-14 Method of evaluating semiconductor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10256329A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006319342A (en) * 2005-05-12 2006-11-24 Samsung Electronics Co Ltd Transistor using metal-insulator transition material, and method of manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006319342A (en) * 2005-05-12 2006-11-24 Samsung Electronics Co Ltd Transistor using metal-insulator transition material, and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Elliot The use of charge pumping currents to measure surface state densities in MOS transistors
KR101355283B1 (en) Back surface incident type distance measuring sensor and distance measuring device
Kang et al. The pulsed MIS capacitor
US9255960B2 (en) Testing structure and method for interface trap density of gate oxide
JPH06101507B2 (en) Non-contact measuring method of dopant concentration
JPH0652750B2 (en) Non-contact test method for semiconductor wafer
JPS5818782B2 (en) measuring device
Schroder et al. Corona-oxide-semiconductor device characterization
US20020043101A1 (en) Scanning probe microscope with probe formed by single conductive material
JPH10256329A (en) Method of evaluating semiconductor
CN109309079A (en) Semi-conductor test structure, manufacturing method and Square resistance measurement method
JP2004536288A (en) Measuring backside voltage of integrated circuits
TW452907B (en) Testing device and method of positive mobile ion contamination
US7663385B2 (en) Apparatus and method for electrical characterization by selecting and adjusting the light for a target depth of a semiconductor
Larcher et al. Gate current in ultrathin MOS capacitors: a new model of tunnel current
Mikhelashvili et al. Negative capacitance in optically sensitive metal-insulator-semiconductor-metal structures
JP2021500753A (en) Integrated sensor for ionizing radiation and ionizing particles
JP2609728B2 (en) MIS interface evaluation method and apparatus
JPH11186350A (en) Recombination life time measuring method for minority carriers of semiconductor
JPS60123038A (en) Measurement of photo capacitance using constantly held capacitance of depletion layer
Musibau et al. Degradation and Recovery Kinetics Study of Vertical and Lateral Ge-on-Si Photodetectors
Schroder et al. Frequency domain lifetime characterization
Villani et al. Evaluation of self-heating effects on an innovative SOI technology (" Venezia" process)
JPH05342995A (en) Mis type cold cathode electron emitting apparatus
JP2000164663A (en) Semiconductor evaluating apparatus