JPH0567063B2 - - Google Patents
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- JPH0567063B2 JPH0567063B2 JP16955986A JP16955986A JPH0567063B2 JP H0567063 B2 JPH0567063 B2 JP H0567063B2 JP 16955986 A JP16955986 A JP 16955986A JP 16955986 A JP16955986 A JP 16955986A JP H0567063 B2 JPH0567063 B2 JP H0567063B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- etching
- support plate
- electrode
- measuring device
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Weting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
この発明は、半導体の深さ方向の不純物濃度分
布を簡単に求めることができる装置に関するもの
である。
布を簡単に求めることができる装置に関するもの
である。
＜従来の技術＞
半導体素子は、シリコンウエハーに不純物を拡
散して所望の特性を得るものであり、拡散を制御
するためには、深さ方向不純物濃度分布を正確に
測定する必要がある。深さ方向の不純物濃度を測
定する従来技術の１つとして、被測定半導体の表
面を少しずつエツチングしながら、その表面の抵
抗率を測定する技術がある。すなわち、抵抗率ρ
と半導体中の不純物濃度Ｎとの間には、 ρ＝（Neμ）-1 Ｎ＝正味の不純物濃度 ｅ＝電荷 μ＝多数のキヤリヤの移動度 の関係があり、抵抗率ρを測定することにより、
不純物濃度Ｎを決定できる。
散して所望の特性を得るものであり、拡散を制御
するためには、深さ方向不純物濃度分布を正確に
測定する必要がある。深さ方向の不純物濃度を測
定する従来技術の１つとして、被測定半導体の表
面を少しずつエツチングしながら、その表面の抵
抗率を測定する技術がある。すなわち、抵抗率ρ
と半導体中の不純物濃度Ｎとの間には、 ρ＝（Neμ）-1 Ｎ＝正味の不純物濃度 ｅ＝電荷 μ＝多数のキヤリヤの移動度 の関係があり、抵抗率ρを測定することにより、
不純物濃度Ｎを決定できる。
このような不純物濃度測定の手順を第５図に示
す。第５図において、まず測定すべき半導体の初
期の表面抵抗を測定する。次にこの半導体を治具
に取付け、その表面を極くわずか陽極酸化する。
す。第５図において、まず測定すべき半導体の初
期の表面抵抗を測定する。次にこの半導体を治具
に取付け、その表面を極くわずか陽極酸化する。
第６図に陽極酸化のための治具の一例を示す。
第６図において、１はテフロン製のサンプルホル
ダー、２は電極、３は電解液溜め、４はＯリン
グ、５は被測定半導体、６はベークライトホルダ
ー、７はナイロン製ねじ、８はカバー、９，１０
は端子である。端子９と電極２および端子１０と
の電解溜め３内に設置された電極（図示せず）は
それぞれ電気的に導通している。被測定半導体５
はワツクスにより、ベークライトホルダー６に固
定され、ナイロン製ねじ７により、Ｏリング４を
介してサンプルホルダー１に固定される。電極２
は、図示しないスプリングにより、被測定半導体
５に押しつけられ、電気的導通が保たれている。
なお、電解液溜め３には、電解液が充満されてい
る。この状態で端子９，１０間に電圧を印加する
と、被測定半導体５の表面が陽極酸化される。
第６図において、１はテフロン製のサンプルホル
ダー、２は電極、３は電解液溜め、４はＯリン
グ、５は被測定半導体、６はベークライトホルダ
ー、７はナイロン製ねじ、８はカバー、９，１０
は端子である。端子９と電極２および端子１０と
の電解溜め３内に設置された電極（図示せず）は
それぞれ電気的に導通している。被測定半導体５
はワツクスにより、ベークライトホルダー６に固
定され、ナイロン製ねじ７により、Ｏリング４を
介してサンプルホルダー１に固定される。電極２
は、図示しないスプリングにより、被測定半導体
５に押しつけられ、電気的導通が保たれている。
なお、電解液溜め３には、電解液が充満されてい
る。この状態で端子９，１０間に電圧を印加する
と、被測定半導体５の表面が陽極酸化される。
第５図において、陽極酸化された酸化膜厚はエ
リプソメータ等で測定される。その後、フツ酸等
で酸化膜厚をエツチングして除去し、段差および
表面抵抗を測定する。所定の深さまで測定したか
を調べ、測定していなければ陽極酸化から繰り返
し、測定が終了すれば、表面抵抗から不純物濃度
を求め、酸化膜厚、段差の測定値とを合わせて、
深さ方向の不純物濃度を決定する。
リプソメータ等で測定される。その後、フツ酸等
で酸化膜厚をエツチングして除去し、段差および
表面抵抗を測定する。所定の深さまで測定したか
を調べ、測定していなければ陽極酸化から繰り返
し、測定が終了すれば、表面抵抗から不純物濃度
を求め、酸化膜厚、段差の測定値とを合わせて、
深さ方向の不純物濃度を決定する。
第７図に表面抵抗測定の原理を示す。表面抵抗
は通常四探針法により求める。第７図において、
１１，１２は探針、１３は可変電圧源、１４は電
流計、１５は電圧計である。可変電圧源１３と電
流計１４は接続されて電極１１に、電圧計１５は
電極１２に接続される。探針１１，１２は適当な
圧力で被測定半導体５に接触させられる。探針１
１，１２の間隔が等しいとすると、表面抵抗ρsは ρs＝4.532・Ｖ／Ｉ Ｖ＝電圧計15の指示電圧 Ｉ＝電流計14の指示電流 で求められる。
は通常四探針法により求める。第７図において、
１１，１２は探針、１３は可変電圧源、１４は電
流計、１５は電圧計である。可変電圧源１３と電
流計１４は接続されて電極１１に、電圧計１５は
電極１２に接続される。探針１１，１２は適当な
圧力で被測定半導体５に接触させられる。探針１
１，１２の間隔が等しいとすると、表面抵抗ρsは ρs＝4.532・Ｖ／Ｉ Ｖ＝電圧計15の指示電圧 Ｉ＝電流計14の指示電流 で求められる。
＜発明が解決すべき問題点＞
しかしながらこのような不純物濃度分布の測定
技術では、深さ方向１点の測定に陽極酸化、酸化
膜厚測定、エツチング、段差測定、表面抵抗測定
の５工程を経なければならず、その都度被測定半
導体を治具または測定装置に着脱しなければなら
ない。また深さ方向の分布を求めるためには、こ
のような工程を50〜100回繰り返さなければなら
ない。従つて工程が繁雑になり、測定に多大の時
間を要していた。また、測定中に誤つて試料をこ
わしたり、表面を汚して測定が不可能になるよう
なことも発生した。
技術では、深さ方向１点の測定に陽極酸化、酸化
膜厚測定、エツチング、段差測定、表面抵抗測定
の５工程を経なければならず、その都度被測定半
導体を治具または測定装置に着脱しなければなら
ない。また深さ方向の分布を求めるためには、こ
のような工程を50〜100回繰り返さなければなら
ない。従つて工程が繁雑になり、測定に多大の時
間を要していた。また、測定中に誤つて試料をこ
わしたり、表面を汚して測定が不可能になるよう
なことも発生した。
＜発明の目的＞
この発明の目的は、構造が簡単でかつ容易に半
導体の不純物濃度分布が測定できる半導体の特性
測定装置を提供することにある。
導体の不純物濃度分布が測定できる半導体の特性
測定装置を提供することにある。
＜問題点を解決するための手段＞
上記問題点を解決するために本発明は、半導体
表面のエツチングと抵抗測定を繰り返し、前記半
導体の不純物濃度分布を求める半導体の特性測定
装置において、 開口部を有するホルダーと、このホルダーの開
口部の縁部から所定の距離を隔てた内側に可とう
性の支持板により気密に仕切つて形成された室
と、前記支持板上に凸設された抵抗測定用電極
と、前記ホルダーに形成され前記支持板と前記縁
部との間に形成される開口部に連通しエツチング
液の注入及び排出を行う透孔と、前記室に連通す
る圧力導入孔とを有することを特徴とするもので
ある。
表面のエツチングと抵抗測定を繰り返し、前記半
導体の不純物濃度分布を求める半導体の特性測定
装置において、 開口部を有するホルダーと、このホルダーの開
口部の縁部から所定の距離を隔てた内側に可とう
性の支持板により気密に仕切つて形成された室
と、前記支持板上に凸設された抵抗測定用電極
と、前記ホルダーに形成され前記支持板と前記縁
部との間に形成される開口部に連通しエツチング
液の注入及び排出を行う透孔と、前記室に連通す
る圧力導入孔とを有することを特徴とするもので
ある。
また、上記手段にエツチング時の電流を測定す
る電流測定手段と、この電流測定手段の出力によ
り、エツチング量を演算する演算手段を付加した
ものである。
る電流測定手段と、この電流測定手段の出力によ
り、エツチング量を演算する演算手段を付加した
ものである。
＜作用＞
ホルダーを被測定半導体の測定面に密着させ、
透孔より、被測定半導体と支持板およびホルダー
で囲まれた空間にエツチング液を導入してエツチ
ングし、その後エツチング液を排出して、被測定
半導体の表面抵抗を測定する。エツチングと表面
抵抗の測定が同一のホルダーで、かつ被測定半導
体を取り外さなくてもできる。
透孔より、被測定半導体と支持板およびホルダー
で囲まれた空間にエツチング液を導入してエツチ
ングし、その後エツチング液を排出して、被測定
半導体の表面抵抗を測定する。エツチングと表面
抵抗の測定が同一のホルダーで、かつ被測定半導
体を取り外さなくてもできる。
また、エツチング時のエツチング電流を測定
し、その電流を演算手段で積分して、エツチング
量を求める。
し、その電流を演算手段で積分して、エツチング
量を求める。
＜実施例＞
第１図に本発明に係る半導体の特性測定装置の
一実施例を示す。第１図において、１０は外筒、
１１は外筒１０に形成された透孔、１２は内筒、
１３は内筒１２に形成された圧力導入口である。
１４はダイヤフラムであり、このダイヤフラム１
４には、抵抗測定用の電極１５が突設されてい
る。ダイヤフラム１４は、内筒１２により、隙間
のないように外筒１０固定されている。１６は電
極１５を固定するための固定板であり、ダイヤフ
ラム１４と固定板１６で支持板を構成している。
１７は端子であり、電極１５と導線１８で接続さ
れている。端子１７は充填剤１９で固定されてい
る。２０は被測定半導体５に取り付けられた端子
である。なお、外筒１０、内筒１２、充填剤１９
でホルダーを形成しており、被測定半導体５に密
着固定されている。
一実施例を示す。第１図において、１０は外筒、
１１は外筒１０に形成された透孔、１２は内筒、
１３は内筒１２に形成された圧力導入口である。
１４はダイヤフラムであり、このダイヤフラム１
４には、抵抗測定用の電極１５が突設されてい
る。ダイヤフラム１４は、内筒１２により、隙間
のないように外筒１０固定されている。１６は電
極１５を固定するための固定板であり、ダイヤフ
ラム１４と固定板１６で支持板を構成している。
１７は端子であり、電極１５と導線１８で接続さ
れている。端子１７は充填剤１９で固定されてい
る。２０は被測定半導体５に取り付けられた端子
である。なお、外筒１０、内筒１２、充填剤１９
でホルダーを形成しており、被測定半導体５に密
着固定されている。
次にこの実施例の動作を第２図フローチヤート
に基いて説明する。動作は次の手順で行なう。
に基いて説明する。動作は次の手順で行なう。
(1) 圧力導入口１３から圧縮空気を導入する。ホ
ルダーの中空部の圧力が高くなり、第３図のよ
うにダイヤフラム１４がたわみ、電極１５が被
測定半導体５に接触する。
ルダーの中空部の圧力が高くなり、第３図のよ
うにダイヤフラム１４がたわみ、電極１５が被
測定半導体５に接触する。
(2) 被測定半導体５の表面抵抗を測定する。
(3) 圧力導入口１３を開放にする。ダイヤフラム
１４がもとにもどり、電極１５が被測定半導体
５から離れる。
１４がもとにもどり、電極１５が被測定半導体
５から離れる。
(4) 透孔１１からエツチング液をダイヤフラム１
４と被測定半導体５の間の空隙に導入する。
４と被測定半導体５の間の空隙に導入する。
(5) エツチングする。
(6) エツチング液を排出する。
(7) 圧力導入口１３から圧縮空気を導入し、電極
１５を被測定半導体に接触させる。
１５を被測定半導体に接触させる。
(8) 被測定半導体５の表面抵抗を測定する。
(9) 段差を測定して、エツチング深さを求める。
(10) 所定の深さまで達すれば、表面抵抗と段差か
ら不純物濃度を求めて終了する。達しなければ
(4)にもどる。
ら不純物濃度を求めて終了する。達しなければ
(4)にもどる。
表面抵抗は電極１５により、第７図で説明した
四探針法を用いて測定する。また、エツチングは
化学的に腐食させるか電解エツチングで行なう。
四探針法を用いて測定する。また、エツチングは
化学的に腐食させるか電解エツチングで行なう。
第４図に電解エツチングを行なう場合の構成を
示す。第４図において、２１は可変電圧源、２２
は電流測定手段、２３は演算手段である。可変電
圧源２１と電流測定手段２２は直列に接続され、
端子１７側が正極になるように端子１７，２０に
接続されている。電流測定手段２２の出力は演算
手段２３に出力される。この構成において、電極
１５の被測定半導体５の間に電流を流すと、被測
定半導体５の構成原子がイオン化され、エツチン
グ液中に溶け出してエツチングされる。このと
き、エツチング量ｄと電流Ｉ(t)との間には ｄ＝Ｋ／Ｓ∫T 0Ｉ(t)dt Ｋ＝比例定数 Ｓ＝エツチング面積 Ｔ＝エツチング時間 の関係がある。従つて、演算手段２３により、上
式の演算を行えばエツチング量が算出でき、段差
測定が不用になる。電極１５は、表面抵抗測定と
電解エツチングに共用するので、図示しない切り
換え器で切り換える。
示す。第４図において、２１は可変電圧源、２２
は電流測定手段、２３は演算手段である。可変電
圧源２１と電流測定手段２２は直列に接続され、
端子１７側が正極になるように端子１７，２０に
接続されている。電流測定手段２２の出力は演算
手段２３に出力される。この構成において、電極
１５の被測定半導体５の間に電流を流すと、被測
定半導体５の構成原子がイオン化され、エツチン
グ液中に溶け出してエツチングされる。このと
き、エツチング量ｄと電流Ｉ(t)との間には ｄ＝Ｋ／Ｓ∫T 0Ｉ(t)dt Ｋ＝比例定数 Ｓ＝エツチング面積 Ｔ＝エツチング時間 の関係がある。従つて、演算手段２３により、上
式の演算を行えばエツチング量が算出でき、段差
測定が不用になる。電極１５は、表面抵抗測定と
電解エツチングに共用するので、図示しない切り
換え器で切り換える。
なお、第４図において、２４は光源である。ｎ
型半導体においては、被測定半導体５の表面とエ
ツチング液の境界で逆方向のバリヤが生じるた
め、電流がほとんど流れないので、エツチングが
進行しない。そのため、半導体表面に光を照射し
て電子と正孔を生ぜしめ、電流を流すようにす
る。この場合、ダイアフラム１４と固定数１６か
らなる支持板を透光性材料で構成し、光が被測定
半導体表面上に十分照射するようにする。光は圧
力導入口１３からフアイバ等で導くようにしても
よい。
型半導体においては、被測定半導体５の表面とエ
ツチング液の境界で逆方向のバリヤが生じるた
め、電流がほとんど流れないので、エツチングが
進行しない。そのため、半導体表面に光を照射し
て電子と正孔を生ぜしめ、電流を流すようにす
る。この場合、ダイアフラム１４と固定数１６か
らなる支持板を透光性材料で構成し、光が被測定
半導体表面上に十分照射するようにする。光は圧
力導入口１３からフアイバ等で導くようにしても
よい。
またこの実施例では、抵抗測定用電極と電解エ
ツチング用電極を電極１５で共用するようにした
が、電解エツチング用電極を別に設けるようにし
てもよい。この場合、電解エツチング用電極は、
被測定半導体５に接触しない位置でかつ、エツチ
ング液に接触する位置に固定する。
ツチング用電極を電極１５で共用するようにした
が、電解エツチング用電極を別に設けるようにし
てもよい。この場合、電解エツチング用電極は、
被測定半導体５に接触しない位置でかつ、エツチ
ング液に接触する位置に固定する。
また、支持板をダイヤフラム１４と固定板１６
で構成し、圧力導入口１３から圧縮空気を導入し
て電極１５を可動するようにしたが、空気シリン
ダや電極シリンダ等で電極１５を可動するように
してもよい。
で構成し、圧力導入口１３から圧縮空気を導入し
て電極１５を可動するようにしたが、空気シリン
ダや電極シリンダ等で電極１５を可動するように
してもよい。
＜発明の効果＞
以上実施例に基いて具体的に説明したように、
本発明によれば、エツチングと表面抵抗の測定を
同一の装置で行なうことができる。そのため、被
測定半導体を取り外す回数が少なくなり、不純物
濃度の測定を迅速に行なうことができる。また、
被測定半導体を汚したり、破損したりすることが
少なくなるので、より正確な測定ができる。
本発明によれば、エツチングと表面抵抗の測定を
同一の装置で行なうことができる。そのため、被
測定半導体を取り外す回数が少なくなり、不純物
濃度の測定を迅速に行なうことができる。また、
被測定半導体を汚したり、破損したりすることが
少なくなるので、より正確な測定ができる。
また、電解エツチングを用い、エツチング量を
電解電流の積算値から求めようにすることによつ
て、被測定半導体を装置に装着したままで全ての
測定を実行することができる。そのため、測定が
さらに迅速に行なうことができ、被測定半導体を
汚損することもない。
電解電流の積算値から求めようにすることによつ
て、被測定半導体を装置に装着したままで全ての
測定を実行することができる。そのため、測定が
さらに迅速に行なうことができ、被測定半導体を
汚損することもない。
さらに、電極の可動手段としてダイヤフラムを
用い、また電解エツチング用電極と抵抗測定用電
極を共用することにより、装置の構造を簡単にす
ることができる。また、支持板に透光性材料を用
いて、被測定半導体表面に光を照射できるように
することにより、ｎ型半導体でも効率よくエツチ
ングできる。
用い、また電解エツチング用電極と抵抗測定用電
極を共用することにより、装置の構造を簡単にす
ることができる。また、支持板に透光性材料を用
いて、被測定半導体表面に光を照射できるように
することにより、ｎ型半導体でも効率よくエツチ
ングできる。
第１図は本発明に係る半導体の特性測定装置の
一実施例を示す構成図、第２図は不純物濃度分布
測定の手順を示すフローチヤート、第３図は第１
図実施例の表面抵抗測定時の状態を示す構成図、
第４図は第１図実施例の電解エツチングを説明す
るための構成ブロツク図、第５図は従来の不純物
濃度分布測定を説明するためのフローチヤート、
第６図は従来の陽極酸化用治具の一例を示す構成
図、第７図は四探針法による表面抵抗測定の原理
を示す図である。 ５……被測定半導体、１０……外筒、１１……
透孔、１２……内筒、１３……圧力導入口、１４
……ダイヤフラム、１５……電極、１６……固定
板、１７，２０……端子、２１……可変電圧源、
２２……電流測定手段、２３……演算手段、２４
……光源。
一実施例を示す構成図、第２図は不純物濃度分布
測定の手順を示すフローチヤート、第３図は第１
図実施例の表面抵抗測定時の状態を示す構成図、
第４図は第１図実施例の電解エツチングを説明す
るための構成ブロツク図、第５図は従来の不純物
濃度分布測定を説明するためのフローチヤート、
第６図は従来の陽極酸化用治具の一例を示す構成
図、第７図は四探針法による表面抵抗測定の原理
を示す図である。 ５……被測定半導体、１０……外筒、１１……
透孔、１２……内筒、１３……圧力導入口、１４
……ダイヤフラム、１５……電極、１６……固定
板、１７，２０……端子、２１……可変電圧源、
２２……電流測定手段、２３……演算手段、２４
……光源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体表面のエツチングと抵抗測定を繰り返
し、前記半導体の不純物濃度分布を求める半導体
の特性測定装置において、 開口部を有するホルダーと、このホルダーの開
口部の縁部から所定の距離を隔てた内側に可とう
性の支持板により気密に仕切つて形成された室
と、前記支持板上に凸設された抵抗測定用電極
と、前記ホルダーに形成され前記支持板と前記縁
部との間に形成される開口部に連通しエツチング
液の注入及び排出を行う透孔と、前記 室に連通
する圧力導入孔とを有することを特徴とする半導
体の特性測定装置。 ２ 前記支持板としてダイアフラムを用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
の特性測定装置。 ３ 前記支持板として透光性材料を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体の
特性測定装置。 ４ 前記抵抗測定用電極をエツチング用電極とし
て用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体の特性測定装置。 ５ 半導体表面のエツチングと抵抗測定を繰り返
し、前記半導体の不純物濃度分布を求める半導体
の特性測定装置において、 開口部を有するホルダーと、このホルダーの開
口部の縁部から所定の距離を隔てた内側に可とう
性の支持板により気密に仕切つて形成された室
と、前記支持板上に凸設された抵抗測定用電極
と、前記ホルダーに形成され前記支持板と前記縁
部との間に形成される開口部に連通しエツチング
液の注入及び排出を行う透孔と、前記 室に連通
する圧力導入孔と、前記エツチング時に流れる電
流を測定する電流測定手段と、この電流測定手段
の出力によりエツチング量を演算する演算手段と
を有することを特徴とする半導体の特性測定装
置。 ６ 前記支持板としてダイアフラムを用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体
の特性測定装置。 ７ 前記支持板として透光性材料を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体の
特性測定装置。 ８ 前記抵抗測定用電極をエツチング用電極とし
て用いることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の半導体の特性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16955986A JPS6327031A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 半導体の特性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16955986A JPS6327031A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 半導体の特性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6327031A JPS6327031A (ja) | 1988-02-04 |
| JPH0567063B2 true JPH0567063B2 (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=15888708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16955986A Granted JPS6327031A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 半導体の特性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6327031A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2907059B2 (ja) * | 1995-04-27 | 1999-06-21 | 日本電気株式会社 | 不純物拡散プロファイル測定方法 |
| JP4556698B2 (ja) * | 2005-02-14 | 2010-10-06 | ソニー株式会社 | プローブピンユニット |
| JP4826882B2 (ja) * | 2005-05-18 | 2011-11-30 | 株式会社 アイアイエスマテリアル | スクラップシリコンの選別及び分析方法 |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP16955986A patent/JPS6327031A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6327031A (ja) | 1988-02-04 |
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