JPS627983B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体の比抵抗分布を測定する拡が
り抵抗測定装置に関し、特にその拡がり抵抗測定
に関連して半導体の導電性も同時に測定するよう
にした装置に関するものである。

従来の拡がり抵抗装置は、第１図に示すよう
に、所定の角度に研摩された半導体基板１上に一
対の探針３を接触させ、この探針３間に電流源４
から電流を供給してこの探針３間に流れる電流に
より生じた２点間の電圧降下を電圧計５で検出す
ることにより、その２点間の拡がり抵抗を測定し
て半導体基板の比抵抗を深さ方向（図示の太線矢
印）に測定するものである。半導体基板１にPN
接合２が形成されている場合には、第５図に示す
ように拡がり抵抗の深さ方向のグラフにおいて
PN接合の位置にピークが現われるため、そのピ
ークからPN接合の位置を或る程度知ることがで
きる。なお、第５図において横軸は半導体基板の
深さを、縦軸はその拡がり抵抗をそれぞれ示す。
しかしながら、上記のような従来装置では、PN
接合の深さが浅い場合やPN接合が２つ以上ある
場合にはピークの位置を明確に識別することがで
きず、PN接合の深さを正確に決定することが困
難であつた。

本発明は、このような従来装置の欠点を除去す
るためになされたもので、拡がり抵抗測定器に熱
起電力測定器を組み込むことにより、半導体の拡
がり抵抗測定と同時にその導電型の判別を行なう
ことができる拡がり抵抗測定装置を提供するもの
である。以下、図面を用いて本発明の実施例を説
明する。

第２図は本発明にかかる拡がり抵抗測定装置の
一実施例を示す原理的な構成図である。第２図に
おいて、１０ａ，１０ｂは拡がり抵抗測定用の一
対の探針で、半導体基板１上に接触する先端と異
なる他端にはそれぞれ電流源１１、電圧計１２が
並列的に接続されている。この電流源１１は前記
各探針１０ａ，１０ｂに電流を供給するためのも
ので、電圧計１２は測定時に各探針１０ａ，１０
ｂ間に生ずる電圧降下を検出するためのものであ
り、これら一対の探針１０ａおよび１０ｂ、電流
源１１、電圧源１２は拡がり抵抗測定器１３を構
成している。１４ａ，１４ｂは前記探針１０ａ，
１０ｂに隣接して設置される熱起電力測定の探針
であり、一方の探針１４ａつまり冷探針１４ａに
対して他方の探針１４ｂを加熱用電源１５に接続
されたヒータ１６により加熱することにより温探
針１４ｂとし、これら各探針間に温度差を与える
ように設けてある。そして、各冷探針１４ａ、温
探針１４ｂの先端と異なる他端間には熱起電力測
定用の電圧計１７が接続されており、これら冷探
針１４ａおよび温探針１４ｂ、加熱用電源１５、
ヒータ１６、電圧計１７は熱起電力測定器１８を
構成し、この測定器１８の出力を図示しない極性
弁別器に導くことによりその熱起電力の極性を弁
別するようになつている。

次に、上記実施例の動作を説明する。拡がり抵
抗測定器１３において半導体基板１の内部表面上
に一対の探針１０ａ，１０ｂを所定の距離だけ離
して接触させた状態でこの探針間に電流源１１か
ら電流を供給すると、この探針１０ａ，１０ｂ間
に流れる電流によつて生ずる２点間の電圧降下を
電圧計１２で検出する。これと同時に、加熱用電
源１５を投入してヒータ１６を加熱しその冷探針
１４ａと温探針１４ｂ間に温度差を与えた状態で
これらを半導体基板１上に接触させると、冷探針
１４ａと温探針１４ｂ間にはその温度差に伴なう
熱起電力が得られ、この熱起電力を電圧計１７に
よつて検出する。このような測定を半導体基板１
の深さ方向に沿つて順次行なうと、第６図に示す
ように、拡がり抵抗の深さ方向分布Ａが得られる
と同時に、熱起電力の深さ方向分布Ｂが得られ
る。このとき、熱起電力の極性は、半導体基板１
の導電性によつて決まり、Ｐ型半導体の場合には
温探針１４ｂ側が負、冷探針１４ａが正となる熱
起電力が生じ、ｎ型半導体の場合には温探針１４
ｂ側が正、冷探針１４ａ側が負となる熱起電力が
生じる。したがつて、第６図に示すように、拡が
り抵抗の深さ方向分布ＡにおいてPN接合の位置
に明瞭なピークが現れない場合でも、熱起電力の
極性が明瞭に変化するので、PN接合の位置をは
つきりと決定することができる。また、半導体基
板内の各層の導電型を決定することもできる。

第３図は本発明の他の実施例を示すものであ
り、拡がり抵抗測定用の一対の探針のうち一方を
熱起電力測定用の冷探針として使用し、温探針と
組み合わせて熱起電力測定器１８を構成するもの
である。この実施例においては拡がり抵抗測定の
場合には電流源１１から電流が供給されるので、
熱起電力測定用探針の方には熱起電力以外の電界
が生じている。したがつて、熱起電力測定の場合
には、電流源１１を切り、拡がり抵抗測定を一時
的に停止させればよい。すなわち、拡がり抵抗測
定と熱起電力測定は時分割的に行なうことにな
る。このように時分割測定をすることにより、上
記実施例と同様に、第６図に示すような深さ方向
の拡がり抵抗分布と深さ方向の熱起電力分布が得
られる。

第４図は本発明のさらに他の実施例を示すもの
であり、拡がり抵抗測定用の一対の探針のうち一
方の探針１０ａにヒータ１６を取付けてこれを温
探針として用い、拡がり抵抗測定用探針と熱起電
力測定用探針とを共用するように構成したもので
ある。この実施例においては、拡がり抵抗測定の
場合は電流源１１から電流を供給し、電圧計１２
で電圧を測定して拡がり抵抗を測定する。この
際、温探針用ヒータ１６は切つておく。他方、熱
起電力測定の場合には電流源１１は動作させず、
温探針用ヒータ１６を動作させて温探針を形成
し、他の冷探針との間で熱起電力を測定する。こ
のように時分割測定することにより、第６図に示
す深さ方向の拡がり抵抗分布と深さ方向の熱起電
力分布が得られる。

以上のように、本発明によれば、拡がり抵抗測
定器に熱起電力を測定する機能を付加するように
したので、拡がり抵抗測定と同時にPN判定をす
ることができる。したがつて、半導体基板の比抵
抗測定と同時に導電型を決することができる。ま
た、半導体基板の内部の深さ方向の拡がり抵抗分
布を測定する場合にはその導電型の深さ方向分布
も得られ、PN接合の位置を正確に決定すること
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の拡がり抵抗測定装置の一例を示
す構成図、第２図は本発明にかかる拡がり抵抗測
定装置の一実施例を示す原理的な構成図、第３図
および第４図は本発明の他の実施例を示す構成
図、第５図は第１図に示す装置で得られた拡がり
抵抗の深さ方向分布図、第６図は本発明装置によ
り得られた拡がり抵抗および熱起電力の深さ方向
分布図である。 １０ａ，１０ｂ……拡がり抵抗測定用探針、１
１……電流源、１２……電圧計、１３……拡がり
抵抗測定器、１４ａ，１４ｂ……熱起電力測定用
の冷探針および温探針、１５……加熱用電源、１
６……ヒータ、１７……電圧計、１８……熱起電
力測定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端が試料に接触する一対の探針、この探針
   間に電流を流す電流源、探針間の電圧を測定する
   電圧測定手段からなる拡がり抵抗測定器と、 先端が試料に接触する一対の探針、両探針に温
   度差を与えるために一方の探針に設けたヒータ、
   探針間の電圧を測定する電圧測定手段からなる熱
   起電力測定器と を備えた拡がり抵抗測定装置。 ２ 熱起電力測定器のヒータのない方の探針を、
   拡がり抵抗測定器の一方の探針と兼用した特許請
   求の範囲第１項記載の拡がり抵抗測定装置。 ３ 熱起電力測定器の一対の探針を、拡がり抵抗
   測定器の一対の探針と兼用した特許請求の範囲第
   １項記載の拡がり抵抗測定装置。