JPS5940290B2 - 半導体基板キヤリア濃度分布の検査法 - Google Patents
半導体基板キヤリア濃度分布の検査法Info
- Publication number
- JPS5940290B2 JPS5940290B2 JP3784778A JP3784778A JPS5940290B2 JP S5940290 B2 JPS5940290 B2 JP S5940290B2 JP 3784778 A JP3784778 A JP 3784778A JP 3784778 A JP3784778 A JP 3784778A JP S5940290 B2 JPS5940290 B2 JP S5940290B2
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- Japan
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- carrier concentration
- semiconductor substrate
- oxide film
- voltage
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はｎ型半導体基板表面のキャリア濃度分布の検査
法に関する。
法に関する。
一般に半導体基板は、その用途に応じて不純物を添加し
、ギヤ９ア濃度の制御を行なつているが不純物添加後の
半導体基板が所定のキャリア濃度を有するかどうか、同
一基板面内にキャリア濃度の異なる部分が偏在するかど
うか、キャリア濃度分布を非破壊的な方法で短時間に検
査する必要がある。
、ギヤ９ア濃度の制御を行なつているが不純物添加後の
半導体基板が所定のキャリア濃度を有するかどうか、同
一基板面内にキャリア濃度の異なる部分が偏在するかど
うか、キャリア濃度分布を非破壊的な方法で短時間に検
査する必要がある。
従来、キャリア濃度の測定法として、半導体基板表面に
２本のタングステン針を当接して電圧を印加し、電流が
ブレークダウン現象を起こす電圧（ブレーク・ダウン電
圧）を測定してキャリア濃度を求める方法、半導体基板
表面に４本の短針を一直線上に一定の等間隔に並べて、
両端の２本の探針間に電圧を印加して電流を流し、これ
によつて生ずる電位差を中央部の２本の探針間で測定し
て得られる比抵抗からキャリア濃度を求める方法などが
ある。
２本のタングステン針を当接して電圧を印加し、電流が
ブレークダウン現象を起こす電圧（ブレーク・ダウン電
圧）を測定してキャリア濃度を求める方法、半導体基板
表面に４本の短針を一直線上に一定の等間隔に並べて、
両端の２本の探針間に電圧を印加して電流を流し、これ
によつて生ずる電位差を中央部の２本の探針間で測定し
て得られる比抵抗からキャリア濃度を求める方法などが
ある。
これらの従来法はいずれも探針間のキャリア濃度しか測
定できないこと、４探針法においては探針間をｌｍｎ以
上広げると測定値の補正が必要になることなどから同一
基板面内の正確なギヤ９ア濃度の分布状態を得るには多
くの時間と労力を要する問題がある。
定できないこと、４探針法においては探針間をｌｍｎ以
上広げると測定値の補正が必要になることなどから同一
基板面内の正確なギヤ９ア濃度の分布状態を得るには多
くの時間と労力を要する問題がある。
本発明は、上記問題点を解決しようとするもので遮光さ
れた容器に収容された陽極酸化電解溶液内にｎ型半導体
基板を浸漬し、前記半導体基板を陽極に、前記電解溶液
を陰極に接続し、一定の電圧を印加して前記基板表面に
形成される酸化膜の分布及び厚さにより前記基板のキャ
リア濃度（分布）を測定することを特徴とする。
れた容器に収容された陽極酸化電解溶液内にｎ型半導体
基板を浸漬し、前記半導体基板を陽極に、前記電解溶液
を陰極に接続し、一定の電圧を印加して前記基板表面に
形成される酸化膜の分布及び厚さにより前記基板のキャ
リア濃度（分布）を測定することを特徴とする。
次に本発明を詳細に説明する。
第１図に示す如く、ｎ型半導体基板１を陽極酸化用電解
溶液２内に浸漬すると該ｎ型半導体基板１と陽極酸化用
電解溶液２との間に整流性の障壁が形成されるので前記
ｎ型半導体基板１を陽極に、前記陽極酸化電解溶液を陰
極電極板３により陰極に接続して電圧を印加した場合、
印加電圧がある一定電圧（ブレーク・ダウン電圧）以下
の時には、電流は流れない。
溶液２内に浸漬すると該ｎ型半導体基板１と陽極酸化用
電解溶液２との間に整流性の障壁が形成されるので前記
ｎ型半導体基板１を陽極に、前記陽極酸化電解溶液を陰
極電極板３により陰極に接続して電圧を印加した場合、
印加電圧がある一定電圧（ブレーク・ダウン電圧）以下
の時には、電流は流れない。
しかし該印加電圧をブレーク・ダウン電圧以上に印加す
ると電流が流れて、前記ｎ型半導体基板表面に陽極酸化
膜が形成される。該陽極酸化膜の分布及び厚さからｎ型
半導体基板表面のキャリア濃度分布及びギヤ９ア濃度を
測定することができる。すなわち、ｎ型半導体基板のキ
ャリア濃度とブレークダウン電圧との間にはキャリア濃
度が高くなるほどブレークダウン電圧が低くなる一定の
間係がある。
ると電流が流れて、前記ｎ型半導体基板表面に陽極酸化
膜が形成される。該陽極酸化膜の分布及び厚さからｎ型
半導体基板表面のキャリア濃度分布及びギヤ９ア濃度を
測定することができる。すなわち、ｎ型半導体基板のキ
ャリア濃度とブレークダウン電圧との間にはキャリア濃
度が高くなるほどブレークダウン電圧が低くなる一定の
間係がある。
例えばｎ型ＧａＡｓ半導体基板のキヤリア濃度とブレー
クダウン電圧との関係を第２図に示す。
クダウン電圧との関係を第２図に示す。
一方、ブレークダウン電圧以上の電圧を印加することに
より電流が流れて形成される酸化膜厚は印加電圧に比例
して厚く形成される。第３図は、陽極酸化電解溶液とし
て３％酒石酸溶液とグ９コールとを１対３の割合で混合
した混合溶液を用い、ｎ型半導体基板としてｎ型ＧａＡ
ｓ基板を用いキヤリア濃度がそれぞれａ）１×１０１６
ｃｍ−３，ｂ）１×１０１７ｃｍ−３，ｃ）２×１０１
８ｃｍ−３の３種類について、電圧を少しずつ印加した
時の電圧と陽極酸化膜厚との関係を示すもので、図中Δ
印はａ）１×１０１６ｃｍ→，０印はｂ）１×１０１７
ｃｍ−３×印はｃ）２×１０１８ｃｍ−３を示す・ 第３図から明らかなように、陽極酸化電解溶液として３
％酒石酸溶液とグリコールとの混合液を用いた場合、ブ
レークダウン電圧以上の印加電圧と酸化膜厚との関係は
、基板のキヤリア濃度に依存することなく、一定割合の
関係があり、電圧１Ｖにつき陽極酸化膜は約２０Ａの厚
さに形成される。
より電流が流れて形成される酸化膜厚は印加電圧に比例
して厚く形成される。第３図は、陽極酸化電解溶液とし
て３％酒石酸溶液とグ９コールとを１対３の割合で混合
した混合溶液を用い、ｎ型半導体基板としてｎ型ＧａＡ
ｓ基板を用いキヤリア濃度がそれぞれａ）１×１０１６
ｃｍ−３，ｂ）１×１０１７ｃｍ−３，ｃ）２×１０１
８ｃｍ−３の３種類について、電圧を少しずつ印加した
時の電圧と陽極酸化膜厚との関係を示すもので、図中Δ
印はａ）１×１０１６ｃｍ→，０印はｂ）１×１０１７
ｃｍ−３×印はｃ）２×１０１８ｃｍ−３を示す・ 第３図から明らかなように、陽極酸化電解溶液として３
％酒石酸溶液とグリコールとの混合液を用いた場合、ブ
レークダウン電圧以上の印加電圧と酸化膜厚との関係は
、基板のキヤリア濃度に依存することなく、一定割合の
関係があり、電圧１Ｖにつき陽極酸化膜は約２０Ａの厚
さに形成される。
すなわち、ブレークダウン電圧以上の一定電圧を印加す
ると一定の厚さの酸化膜が得られる。これは前記一定の
電圧を印加しはじめると、一定の電流がしばらくの間流
れ続けるが急に電流が下がｂ１これ以上電圧を印加しつ
づけても酸化膜は増加しないことから明らかである。陽
極酸化膜の厚さは、酸化膜の色調と一定の関係があり１
酸化膜の色から判定することができる。
ると一定の厚さの酸化膜が得られる。これは前記一定の
電圧を印加しはじめると、一定の電流がしばらくの間流
れ続けるが急に電流が下がｂ１これ以上電圧を印加しつ
づけても酸化膜は増加しないことから明らかである。陽
極酸化膜の厚さは、酸化膜の色調と一定の関係があり１
酸化膜の色から判定することができる。
陽極酸化膜の厚さと酸化膜の色との関係を次の表１に示
す。尚、上記陽極酸化は遮光された暗室内で行なわれな
ければならない。
す。尚、上記陽極酸化は遮光された暗室内で行なわれな
ければならない。
ｎ型半導体基板に光が照射されると正孔と電子との対が
発生し、陽極酸化が促進されるため、ブレークダウン電
圧以下で、電流が流れて酸化膜が形成されるためである
。次に本発明による実験例を示す。仕様キヤリア濃度１
×１０１６ｃ！ｎ−３のｎ型ＧａＡｓ基板「を第１図に
示す如く、前記酒石酸グリコール陽極酸化電解溶液中に
浸漬して５０Ｖの電圧を印加した結果第４図に示す如く
陽極酸化膜５が形成された。
発生し、陽極酸化が促進されるため、ブレークダウン電
圧以下で、電流が流れて酸化膜が形成されるためである
。次に本発明による実験例を示す。仕様キヤリア濃度１
×１０１６ｃ！ｎ−３のｎ型ＧａＡｓ基板「を第１図に
示す如く、前記酒石酸グリコール陽極酸化電解溶液中に
浸漬して５０Ｖの電圧を印加した結果第４図に示す如く
陽極酸化膜５が形成された。
該酸化膜５は色はダークバイオレットであつた。
従つて表１の関係から該酸化膜の厚さは８００Ａである
と推定される。従つて、実際のブレークダウン電圧は次
式により求められる。
と推定される。従つて、実際のブレークダウン電圧は次
式により求められる。
酸化膜５の形成された領域のキヤリア濃度は、第２図よ
りブレークダウン電圧１０Ｖの時の値２×１０１７ｃｍ
−３であると推定される。
りブレークダウン電圧１０Ｖの時の値２×１０１７ｃｍ
−３であると推定される。
尚、同じ基板を４探針法によりキヤリア濃度を測定した
結果、キヤリア濃度は１．８×１０１７ｍ１３であり１
本発明による方法と比較してその誤差は約１０（Ｌであ
つた。上記実験例から明らかなように、本発明によれば
非破壊的な方法で短時間に半導体基板表面のキャリア濃
度分布が判定でき、しかもそのキヤリア濃度を容易に推
定することができる。
結果、キヤリア濃度は１．８×１０１７ｍ１３であり１
本発明による方法と比較してその誤差は約１０（Ｌであ
つた。上記実験例から明らかなように、本発明によれば
非破壊的な方法で短時間に半導体基板表面のキャリア濃
度分布が判定でき、しかもそのキヤリア濃度を容易に推
定することができる。
従つて、種々の半導体装置を製造する前に予め基板のキ
ヤリア濃度を検査するのに有効である。
ヤリア濃度を検査するのに有効である。
第１図は本発明による陽極酸化装置の概略図、第２図は
、ｎ型ＧａＡｓ基板のキヤリア濃度とブレークダウン電
圧との関係を示す図、第３図は陽極酸化膜厚と印加電圧
との関係を示す図、第４図は、本発明による実験例の結
果を示す図である。 １・・・ｎ型半導体基板、２・・・陽極電解溶液、３・
・・陰極電極板、４・・・容器、５・・・陽極酸化膜、
６・・・電流計。
、ｎ型ＧａＡｓ基板のキヤリア濃度とブレークダウン電
圧との関係を示す図、第３図は陽極酸化膜厚と印加電圧
との関係を示す図、第４図は、本発明による実験例の結
果を示す図である。 １・・・ｎ型半導体基板、２・・・陽極電解溶液、３・
・・陰極電極板、４・・・容器、５・・・陽極酸化膜、
６・・・電流計。
Claims (1)
- １ 遮光された容器に収容された陽極酸化電解溶液内に
ｎ型半導体基板を浸漬し、前記半導体基板を陽極に、前
記電解溶液を蔭極に接続し、一定の電圧を印加し、前記
基板表面に形成された酸化膜の分布及び厚さを測定し、
前記一定の電圧値と前記酸化膜の厚さにより前記基板表
面のキャリア濃度分布を求めることを特徴とする半導体
基板キャリア濃度分布の検査法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3784778A JPS5940290B2 (ja) | 1978-03-31 | 1978-03-31 | 半導体基板キヤリア濃度分布の検査法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3784778A JPS5940290B2 (ja) | 1978-03-31 | 1978-03-31 | 半導体基板キヤリア濃度分布の検査法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54129980A JPS54129980A (en) | 1979-10-08 |
| JPS5940290B2 true JPS5940290B2 (ja) | 1984-09-29 |
Family
ID=12508919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3784778A Expired JPS5940290B2 (ja) | 1978-03-31 | 1978-03-31 | 半導体基板キヤリア濃度分布の検査法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5940290B2 (ja) |
-
1978
- 1978-03-31 JP JP3784778A patent/JPS5940290B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54129980A (en) | 1979-10-08 |
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