JPH0340947B2

JPH0340947B2 -

Info

Publication number: JPH0340947B2
Application number: JP57104111A
Authority: JP
Priority date: 1982-06-17
Filing date: 1982-06-17
Publication date: 1991-06-20
Also published as: JPS58220438A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、半導体ウエハ測定載置台に関す
る。

半導体産業の進展は、トランジスタからIC、
LSIへと変遷し、生産量の増大とともに測定、検
査、選別の重要性が高まりつつある。

このうち、半導体基板におけるキヤリア濃度分
布は、そこに形成される半導体素子の特性を決定
する主要なパラメータとなるので、その精密は測
定が要求されている。

従来より、このキヤリア濃度分布の測定方法の
１つとして、pn接合、シヨツトキ障壁MOSダイ
オードを用いるＣ−Ｖ法が公知である。このＣ−
Ｖ法では、半導体ウエハに電極を取り付けなけれ
ばならないという大きな欠点がある。

そこで、本願発明者は、第１図に示すように、
ウエハプローバを用いて、その探針１０により半
導体ウエハ１１の測定箇所への電気的接続を行う
ことを考えた。

しかし、従来の半導体ウエハ測定載置台１２は
単に金属テーブルで構成されているため、その容
量値が比較的大きいストレス（Stray）キヤパシ
タC_Sを持つものである。そして、このキヤパシタ
C_Sは、測定回路の一部として作用する測定載置台
に対して生じるものであるので、測定回路内に介
在することとなつて、上記半導体ウエハ１１にお
ける測定すべき素子の容量値の測定を不能にする
ものである。

この問題を解決するため、本願発明者は、半導
体ウエハ測定載置台に上記ストレイキヤパシタに
対してシールドを施すことを考えた。

この発明の目的は、簡単に半導体ウエハにおけ
る微小容量を高精度に測定することのできる半導
体ウエハ測定載置台を提供することにある。

この発明の他の目的は、以下の説明及び図面か
ら明らかになるであろう。

以下、この発明を実施例とともに詳細に説明す
る。

第２図には、この発明の一実施例の半導体ウエ
ハ測定載置台とその測定回路の概略図が示されて
いる。

この実施例では、半導体ウエハ１１の測定載置
台１２として、その上面が半導体ウエハ１１の載
置面とされ、導電性の金属で形成されたチヤツク
トツプ１の下面側に絶縁性の層２を介してシール
ド板３を設けるものである。このシールド板３
は、導電性の金属で形成され、ストレイキヤパシ
タC_Sを測定回路内から分離させるため、測定回路
（装置）の接地電位が与えられている。

なお、測定回路は、同軸ケーブルによつて、主
要な回路線が構成され、上記半導体ウエハ１１の
一方の電極への接続は、探針１０によつて行い、
他方の電極への接続は、チヤツクトツプ１によつ
て行う。

そして、信号源ｖによつて、上記半導体ウエハ
１１の所定の測定すべき素子に交流信号が印加さ
れ、べクトル電圧計ｖ〓によつて、その両端の電圧
が測定され、ベクトル電流計Ａ〓によつて、その電
流値が測定される。なお、この実施例回路は、主
要は計器の接続関係のみを示すものである。特に
制限されないが、上記素子とともにブリツジ回路
を構成する回路網が測定装置に設けられており、
上記ベクトル電圧計ｖ〓、ベクトル電流計Ａ〓による
測定結果から、素子の容量値を求めるものであ
る。このようなＣ−Ｖ法による測定は、当業者に
おいて周知であるので、その詳細な説明を省略す
る。

この実施例では、半導体ウエハ１１が載置され
るチヤツクトツプ１の下層に、シールド板３が設
けられているとともに、そこに測定装置の接地電
位が与えられているために、ストレイキヤパシタ
C_Sを測定回路から分離させることができる。

ちなみに、第１図において、探針１０を開放し
た状態で測定すると、約30pFの容量測定結果が
得られた。測定すべき素子の容量値は、せいぜい
10pF程度であるので測定不能となる。これに対
して、第２図の実施例において、同様な条件で測
定すると、約3pF程度となり、ストレイキヤパシ
タC_Sの影響を受けないものとなる。

これにより、極めて精度の高い微小容量の測定
を簡単に行うことができる。

第３図には、この発明の他の一実施例の断面図
が示されている。

この実施例では、半導体ウエハに対するBT
（Bias and Temprature）処理機能を持たせるた
めに、半導体ウエハ測定載置台１２は、次のよう
な多層構造とされている。

第１層目には、チヤツクトツプ１が構成され
る。このチヤツクトツプ１は、特に制限されない
が、導電性及び熱導電性を持つ金属、例えばステ
ンレス鋼で形成される。この理由は、耐蝕性を有
することと、半導体ウエハの熱膨張率と適合して
いるためである。

そして、その表面は、第４図に示すように、同
心状の複数の溝１ａないし１ｃが形成され、その
溝１ａないし１ｃの底面には吸気口（図示せず）
が形成され、半導体ウエハを真空吸着する。

上記チヤツクトツプ１の下面には、絶縁層２を
介して、シールド板３が設けらている。上記絶縁
層２は、雲母又はセラミツク等の耐熱性を有する
材料で形成される。

シールド板３は、導電性及び熱導伝性の金属、
例えば銅によつて形成される。この実施例ではシ
ールド板３に、ラジエータが組込まれている。

すなわち、その上面又は下面側に溝が形成され
ここにパイプが組込まれて、選択的に水を流し込
むことにより、チヤツクトツプの冷却を行なう。

第４図に示されたパイプ３ａ，３a′は、その水
流口である。また、３ｂは、測定装置の接地電位
を与えるための端子である。

上記シールド板３の下層には、上記同様な絶縁
層４を介してヒーター５が設けられている。

このヒーター５は、例えば雲母内にニクロム線
が形成された薄い板状のものであり、上記絶縁層
４及びその下層に設けられた同様な絶縁層６は、
ヒーター５の絶縁性を高めるためのものである。

そして、ヒーター５の下層には、上記絶縁層６
を介して、断熱板７が設けられる。この断熱板７
は、ヒーター５により発生した熱が下層側に漏洩
するので防止するものであり、例えば石綿によつ
て形成されている。

この断熱板７の下層には、取付台８が設けられ
る。この取付台８は、例えば、ウエハプローバに
おけるステージ機構への取付を行なうものであ
る。

そして、上記各層を貫通する吸気パイプ９が設
けられ、チヤツクトツプ１の吸気口とつながつて
いる。このパイプ９は、真空源と選択的に接続さ
れ、測定中の半導体ウエハを真空吸着させるため
に用いられる。なお、このパイプ９の少なくとも
その表面は絶縁され、各層間の絶縁を保つてい
る。

第３図の半導体ウエハ測定載置台１２は、例え
ば、次のようなBT処理を伴う素子のＣ−Ｖ法の
測定を行うために用いる。

まず、常温で素子の測定をおこない、次にヒー
タを作動させて半導体ウエハを約300℃の高温と
するとともに、素子に所定のバイアス電圧を印加
する。所定の保持時間（約10分）上記BT処理を
行つた後、ヒータの作動を停止するとともにラジ
エータを作動させて半導体ウエハを再び常温に戻
して素子の測定をおこなう。上記BT処理の前後
の測定結果の差から、半導体ウエハに含まれるナ
トリユウムイオン等の不純物含有量を測定して、
半導体ウエハの評価を高精度に行うものである。

この実施例の半導体ウエハ測定載置台は、上記
BT処理機能を持つものであるのでその用途が拡
大する。

この発明は、前記実施例に限定されない。

半導体ウエハを固定させる手段は、何であつて
もよい。

また、ウエハプローバに取付けるもののほか、
半導体ウエハ測定載置台としてひろく利用するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のウエハプローバを用いた測定
法の一例を示す概略図、第２図は、この発明の一
実施例を示す半導体ウエハ測定載置台とその測定
回路の概略図、第３図は、この発明の他の一実施
例を示す半導体ウエハ測定載置台の断面図、第４
図は、その表面図である。１……チヤツクトツプ、１ａ〜１ｃ……溝、
２，４，６……絶縁性の層、３……シールド板、
３ａ，３a′……パイプ、３ｂ……端子、５……ヒ
ータ、８……取付台、９……パイプ、１０……探
針、１１……半導体ウエハ、１２……測定載置
台。

Claims

【特許請求の範囲】１その上面が半導体ウエハの載置面とされ、導
電性の金属で形成されたチヤツクトツプと、この
チヤツクトツプの下面側に絶縁性の層を介して設
けられ、測定装置の接地電位が与えられる導電性
の金属で形成されたシールド板とを含むことを特
徴とする半導体ウエハ測定載置台。２上記シールド板は、ラジエータを内蔵し、そ
の下面側に電気的に絶縁された板状のヒータが設
けられるものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体ウエハ測定載置台。３特許請求の範囲第１又は第２項記載の半導体
ウエハ測定載置台は、半導体ウエハプローバのス
テージ機構に取付けられるものであるこのを特徴
とする半導体ウエハ測定載置台。