JPH0630368B2 - 半導体の特性測定装置 - Google Patents
半導体の特性測定装置Info
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- JPH0630368B2 JPH0630368B2 JP16956086A JP16956086A JPH0630368B2 JP H0630368 B2 JPH0630368 B2 JP H0630368B2 JP 16956086 A JP16956086 A JP 16956086A JP 16956086 A JP16956086 A JP 16956086A JP H0630368 B2 JPH0630368 B2 JP H0630368B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、被測定半導体の不純物層の厚さを簡単に求
めることができる半導体の特性測定装置に関するもので
ある。
めることができる半導体の特性測定装置に関するもので
ある。
〈従来例〉 半導体素子は、シリコンウエハーに不純物を拡散等して
所望の特性を得るものであり、不純物層の厚さを測定す
ることが重要である。
所望の特性を得るものであり、不純物層の厚さを測定す
ることが重要である。
従来、不純物層の厚さを求めるには、表面抵抗測定とエ
ッチングを組み合わせた技術および被測定半導体を微小
角に研磨して測定する技術が用いられてきた。第７図に
表面抵抗測定とエッチングを繰り返して、不純物層の厚
さを求める技術のフローチャートを示す。すなわち、被
測定半導体の表面を極くわずかにエッチングし、エッチ
ング厚さを求めるとともに、その表面抵抗を測定する工
程を、不純物層がなくなるまで繰り返す。不純物層の厚
さを求めるには、通常この工程を５０〜100回行なう必
要がある。
ッチングを組み合わせた技術および被測定半導体を微小
角に研磨して測定する技術が用いられてきた。第７図に
表面抵抗測定とエッチングを繰り返して、不純物層の厚
さを求める技術のフローチャートを示す。すなわち、被
測定半導体の表面を極くわずかにエッチングし、エッチ
ング厚さを求めるとともに、その表面抵抗を測定する工
程を、不純物層がなくなるまで繰り返す。不純物層の厚
さを求めるには、通常この工程を５０〜100回行なう必
要がある。
第８図に被測定半導体を微小角に研磨して不純物層の厚
さを求める技術を示す。第８図において、１は被測定半
導体、２は表面抵抗を測定する手段である。被測定半導
体１は２０′〜５°程度の微小角θで斜めに研磨し、こ
の研磨面の表面抵抗を狭い間隔で測定する。不純物層の
境界の位置がわかれば、研磨角θから不純物層の厚さが
計算できる。
さを求める技術を示す。第８図において、１は被測定半
導体、２は表面抵抗を測定する手段である。被測定半導
体１は２０′〜５°程度の微小角θで斜めに研磨し、こ
の研磨面の表面抵抗を狭い間隔で測定する。不純物層の
境界の位置がわかれば、研磨角θから不純物層の厚さが
計算できる。
なお、半導体の表面抵抗ρと不純物濃度Ｎとの間には ρ＝（Ｎｅμ）-1 ｅ：電荷 μ：多数キャリヤの移動度 の関係がある。従って、表面抵抗を測定することによ
り、不純物層の境界を決定することができる。
り、不純物層の境界を決定することができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような不純物層の厚さ測定の技術に
は、次のような欠点がある。表面抵抗の測定とエッチン
グを繰り返す技術は、エッチング，エッチング厚さ測
定，表面抵抗の測定の工程を５０〜１００回繰り返す必
要があり、各工程毎に治具，被測定器等への着脱を行な
わなければならない。従って、測定に多大の時間を要
し、また、治具等への着脱時に試料を汚したり、破損し
たりして、測定が不可能になる場合があった。
は、次のような欠点がある。表面抵抗の測定とエッチン
グを繰り返す技術は、エッチング，エッチング厚さ測
定，表面抵抗の測定の工程を５０〜１００回繰り返す必
要があり、各工程毎に治具，被測定器等への着脱を行な
わなければならない。従って、測定に多大の時間を要
し、また、治具等への着脱時に試料を汚したり、破損し
たりして、測定が不可能になる場合があった。
また、微小角に研磨して測定する技術では、微小角に研
磨すること自体が難しく、また研磨面が平面でないと誤
差が大きくなる。さらに、研磨角をコントロールするこ
とが難しいので、電子顕微鏡等で研磨角を測定しなけれ
ばならない。
磨すること自体が難しく、また研磨面が平面でないと誤
差が大きくなる。さらに、研磨角をコントロールするこ
とが難しいので、電子顕微鏡等で研磨角を測定しなけれ
ばならない。
〈発明の目的〉 この発明の目的は、簡単な構成でかつ短時間で不純物層
の厚さを測定することができる半導体の特性測定装置を
提供することにある。
の厚さを測定することができる半導体の特性測定装置を
提供することにある。
〈問題点解決するための手段〉 このような問題点を解決するために本考案は、半導体の
不純物層の厚さを求める半導体の特性装置において、被
測定半導体と密着させることによりエッチング槽を形成
するホルダーと、前記エッチング槽内に、前記被測定半
導体と離隔して設けられた電極と、この電極と前記被測
定半導体の間に電流を流す電源と、この電源の出力電圧
または電流を測定する測定手段と、この測定手段の出力
により、不純物層の厚さを求める演算手段を具備したも
のである。
不純物層の厚さを求める半導体の特性装置において、被
測定半導体と密着させることによりエッチング槽を形成
するホルダーと、前記エッチング槽内に、前記被測定半
導体と離隔して設けられた電極と、この電極と前記被測
定半導体の間に電流を流す電源と、この電源の出力電圧
または電流を測定する測定手段と、この測定手段の出力
により、不純物層の厚さを求める演算手段を具備したも
のである。
また、このような構成に、前記電源の出力電流が所定値
以下になったとき、この出力電流に関連する強度の光
を、前記被測定半導体に照射する光源を付加したもので
ある。
以下になったとき、この出力電流に関連する強度の光
を、前記被測定半導体に照射する光源を付加したもので
ある。
〈作用〉 電源により、電源と被測定半導体の間に電流を流して、
被測定半導体をエッチングする。エッチング量は被測定
半導体に流れる電流の積分値に比例し、かつ不純物層の
境界では、電源の出力電流または出力電圧が大きく変化
するので、この変化点と前記電流の積分値から不純物層
の厚さを求める。さらに、ｎ型半導体ではエッチングが
進行し難いので、被測定半導体に光を照射してエッチン
グを進行させる。
被測定半導体をエッチングする。エッチング量は被測定
半導体に流れる電流の積分値に比例し、かつ不純物層の
境界では、電源の出力電流または出力電圧が大きく変化
するので、この変化点と前記電流の積分値から不純物層
の厚さを求める。さらに、ｎ型半導体ではエッチングが
進行し難いので、被測定半導体に光を照射してエッチン
グを進行させる。
〈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、１は被測定半導体、３はこの
被測定半導体上の不純物層である。５は外筒、６はこの
外筒に開けられたエッチング液排出口、７は外筒５に圧
入された圧入部材、８は圧入部材７に開口されたエッチ
ング液導入口である。外筒５と圧入部材７でホルダーが
構成され、被測定半導体１に密接されている。９は電
極、１０は電極９が固定されている電極保持材である。
電極保持材１０には導口１１があけられている。電極９
と導口１１は、電極保持材１０中に均一に複数個形成さ
れている。被測定半導体１、外筒５、圧入部材７および
被測定半導体１でエッチング槽１２が形成され、エッチ
ング液が満たされている。１３は電極９と導通している
端子、１４は被測定半導体１に接続された端子でる。端
子１２と１３の間には定電圧源１５と電流計１６が、端
子１４が正極になるように直列接続されている。電流計
１６の出力は演算手段１７に入力される。
を示す。第１図において、１は被測定半導体、３はこの
被測定半導体上の不純物層である。５は外筒、６はこの
外筒に開けられたエッチング液排出口、７は外筒５に圧
入された圧入部材、８は圧入部材７に開口されたエッチ
ング液導入口である。外筒５と圧入部材７でホルダーが
構成され、被測定半導体１に密接されている。９は電
極、１０は電極９が固定されている電極保持材である。
電極保持材１０には導口１１があけられている。電極９
と導口１１は、電極保持材１０中に均一に複数個形成さ
れている。被測定半導体１、外筒５、圧入部材７および
被測定半導体１でエッチング槽１２が形成され、エッチ
ング液が満たされている。１３は電極９と導通している
端子、１４は被測定半導体１に接続された端子でる。端
子１２と１３の間には定電圧源１５と電流計１６が、端
子１４が正極になるように直列接続されている。電流計
１６の出力は演算手段１７に入力される。
次にこの実施例の動作を説明する。なお、被測定半導体
１の不純物層３はｐ型，その他の部分はｎ型であるとす
る。エッチング液はエッチング液導入口６から導入さ
れ、導口１１を通ってエッチング槽１２を満たし、エッ
チング液排出口６から排出される。エッチング槽１２内
にエッチング液が満たされた状態で定電圧源１５により
端子１３と１４の間に電流を流すと、不純物層３は徐々
にエッチングされる。このときの電流の変化を第２図に
示す。不純物層３がエッチングされている間は電流はほ
ぼ一定になるが、不純物層３がなくなり、ｎ型層が露出
する時間Ｔoで電流は急減する。このときの不純物層の
厚さはｄは、(1)式に示すように、被測定半導体１に流
れる電流Ｉ（ｔ）の積算値に比例する。
１の不純物層３はｐ型，その他の部分はｎ型であるとす
る。エッチング液はエッチング液導入口６から導入さ
れ、導口１１を通ってエッチング槽１２を満たし、エッ
チング液排出口６から排出される。エッチング槽１２内
にエッチング液が満たされた状態で定電圧源１５により
端子１３と１４の間に電流を流すと、不純物層３は徐々
にエッチングされる。このときの電流の変化を第２図に
示す。不純物層３がエッチングされている間は電流はほ
ぼ一定になるが、不純物層３がなくなり、ｎ型層が露出
する時間Ｔoで電流は急減する。このときの不純物層の
厚さはｄは、(1)式に示すように、被測定半導体１に流
れる電流Ｉ（ｔ）の積算値に比例する。
Ｋ＝比例定数 Ｓ＝エッチング面積 この電流Ｉ（ｔ）を電流計１６により測定し、演算手段
１７で(1)式の演算を行なうことにより、不純物層の厚
さｄが求められる。
１７で(1)式の演算を行なうことにより、不純物層の厚
さｄが求められる。
第１図実施例では、不純物層３がｎ型の場合は、逆方向
にバイアスされるため、電流がほとんど流れなくてエッ
チングが進行しない。このような場合の実施例を第３図
に示す。なお、第１図と同一要素には同一符号を付し、
説明を省略する。第３図において、１９は光源であり、
その出力光は導口１１を介して被測定半導体１を照射す
る。２０は制御手段であり、電流計２０の出力が入力さ
れ、光源用電源２１を制御する。光源用電源２１は光源
１９に電力を供給する。
にバイアスされるため、電流がほとんど流れなくてエッ
チングが進行しない。このような場合の実施例を第３図
に示す。なお、第１図と同一要素には同一符号を付し、
説明を省略する。第３図において、１９は光源であり、
その出力光は導口１１を介して被測定半導体１を照射す
る。２０は制御手段であり、電流計２０の出力が入力さ
れ、光源用電源２１を制御する。光源用電源２１は光源
１９に電力を供給する。
次にこの実施例の動作を説明する。半導体に光を照射す
ると、半導体とエッチング液の界面で電子と正孔が生成
して電流が流れ、エッチングが進行する。定電圧源１５
から被測定半導体１に流れる電流Ｉは電流計１６によっ
て検出され、その電流が所定の値Ith以下になると制御
手段２０により、光源用電源２１の出力電力を調整し
て、被測定半導体１に照射する光の強度Ｌが、 Ｌ＝Ａ（Ｉ−Ｉｔｈ） Ａ＝比例定数 になるようにする。
ると、半導体とエッチング液の界面で電子と正孔が生成
して電流が流れ、エッチングが進行する。定電圧源１５
から被測定半導体１に流れる電流Ｉは電流計１６によっ
て検出され、その電流が所定の値Ith以下になると制御
手段２０により、光源用電源２１の出力電力を調整し
て、被測定半導体１に照射する光の強度Ｌが、 Ｌ＝Ａ（Ｉ−Ｉｔｈ） Ａ＝比例定数 になるようにする。
第４図に、被測定半導体１に流れる電流の時間変化を示
す。第４図において、ａは不純物層３がｎ型で、その下
がｐ型である場合、ｂは不純物層３がｐ型で、その下が
ｎ型である場合を示す。第４図ａにおいて、不純物層３
がｎ型のため電流は流れないが、光照射が起こり、結局
ＩPHの電流が流れる。不純物層３の底までくると、その
下はｐ型であるため、逆バイアスされ、ＩNVの電流しか
流れない。すなわち時間Ｔoで電流の急減が発生し、不
純物層３の底が検出できる。また、第４図ｂでは、不純
物層３がｐ型のため大きな電流が流れる。不純物層が全
てエッチングされると、ｎ型が露出するので電流が小さ
くなり、光照射が起こり、結局ＩPHの電流が流れる。こ
の場合も時間Ｔoで電流の急減が発生する。なお、不純
物層３の厚さは、第１図実施例と同じく、演算手段１７
により、(1)式の演算を行って算出する。
す。第４図において、ａは不純物層３がｎ型で、その下
がｐ型である場合、ｂは不純物層３がｐ型で、その下が
ｎ型である場合を示す。第４図ａにおいて、不純物層３
がｎ型のため電流は流れないが、光照射が起こり、結局
ＩPHの電流が流れる。不純物層３の底までくると、その
下はｐ型であるため、逆バイアスされ、ＩNVの電流しか
流れない。すなわち時間Ｔoで電流の急減が発生し、不
純物層３の底が検出できる。また、第４図ｂでは、不純
物層３がｐ型のため大きな電流が流れる。不純物層が全
てエッチングされると、ｎ型が露出するので電流が小さ
くなり、光照射が起こり、結局ＩPHの電流が流れる。こ
の場合も時間Ｔoで電流の急減が発生する。なお、不純
物層３の厚さは、第１図実施例と同じく、演算手段１７
により、(1)式の演算を行って算出する。
第５図に光照射を行なわないで、逆バイアス状態のブレ
ークダウンを用いた実施例を示す。なお、第１図実施例
と同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。第５
図において、２２は定電流源、２３は定電流源２２の両
端電圧を測定する電圧計、２４は電流計１６と電圧計２
３の出力が入力される演算手段である。
ークダウンを用いた実施例を示す。なお、第１図実施例
と同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。第５
図において、２２は定電流源、２３は定電流源２２の両
端電圧を測定する電圧計、２４は電流計１６と電圧計２
３の出力が入力される演算手段である。
次にこの実施例の動作を第６図に基いて説明する。第６
図において、ａは不純物層３がｎ型で、その下がｐ型、
ｂは不純物層３がｐ型で、その下がｎ型の場合を示す。
第６図ａにおいて、不純物層３がｎ型のため電流が流れ
にくく、定電流源22の両端電圧は、エッチング液と不純
物層３との間のショットキーバリヤをブレークダウンさ
せる電圧Ｖsになる。不純物層３がなくなると、その下
はｐ型なので、定電流源２２の両端電圧は、ｐｎ接合を
プレークダウンさせる電圧Ｖpnに下がり、時間Ｔoが確
定できる。また、第６図ｂでは、不純物層３がｐ型のた
め電流が流れやすく、定電流源２２の両端電圧は低い値
になるが、不純物層３がなくなると、ショットキーバリ
ヤをブレークダウンさせる電圧Ｖsに急上昇する。電圧
計２３により、この急変を検出し、演算手段２４によっ
て、前記(1)式により不純物層３の厚さｄを算出する。
なお、定電流源２２の出力電流が十分安定なら、電流計
１６は不要であり、被測定半導体１に流れる電流は定数
としてよい。
図において、ａは不純物層３がｎ型で、その下がｐ型、
ｂは不純物層３がｐ型で、その下がｎ型の場合を示す。
第６図ａにおいて、不純物層３がｎ型のため電流が流れ
にくく、定電流源22の両端電圧は、エッチング液と不純
物層３との間のショットキーバリヤをブレークダウンさ
せる電圧Ｖsになる。不純物層３がなくなると、その下
はｐ型なので、定電流源２２の両端電圧は、ｐｎ接合を
プレークダウンさせる電圧Ｖpnに下がり、時間Ｔoが確
定できる。また、第６図ｂでは、不純物層３がｐ型のた
め電流が流れやすく、定電流源２２の両端電圧は低い値
になるが、不純物層３がなくなると、ショットキーバリ
ヤをブレークダウンさせる電圧Ｖsに急上昇する。電圧
計２３により、この急変を検出し、演算手段２４によっ
て、前記(1)式により不純物層３の厚さｄを算出する。
なお、定電流源２２の出力電流が十分安定なら、電流計
１６は不要であり、被測定半導体１に流れる電流は定数
としてよい。
〈発明の効果〉 以上実施例と共に具体的に述べたように、この発明では
被測定半導体に電流を流してエッチングし、この電流ま
たは電源の出力電圧の急変点を検出し、この急変点まで
に被測定半導体に流れた電流から不純物層の厚さを算出
するようにした。従って、被測定半導体を一度装置に取
り付けるだけで自動的に測定でき、測定時間が大幅に短
縮できる。また、治具への取り付け、取り外しを何回も
行なう必要がないので、被測定半導体を汚損することが
ない。さらに微小角研磨等の特殊な技術を必要としない
ので、だれにでも簡単に測定できる。
被測定半導体に電流を流してエッチングし、この電流ま
たは電源の出力電圧の急変点を検出し、この急変点まで
に被測定半導体に流れた電流から不純物層の厚さを算出
するようにした。従って、被測定半導体を一度装置に取
り付けるだけで自動的に測定でき、測定時間が大幅に短
縮できる。また、治具への取り付け、取り外しを何回も
行なう必要がないので、被測定半導体を汚損することが
ない。さらに微小角研磨等の特殊な技術を必要としない
ので、だれにでも簡単に測定できる。
さらに、被測定半導体に光を照射し、かつその光の強度
を被測定半導体に流れる電流によって制御するようにし
たので、ブレークダウン電圧が高い、ｎ型不純物層でも
測定できる。
を被測定半導体に流れる電流によって制御するようにし
たので、ブレークダウン電圧が高い、ｎ型不純物層でも
測定できる。
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
を示す構成ブロック図、第２図，第４図は被測定半導体
に流れる電流の変化を示す特性曲線図、第３図，第５図
は本発明に係る半導体の特性装置の他の実施例を示す構
成ブロック図、第６図は定電流源の両端電圧の変化を示
す特性曲線図、第７図，第８図は従来技術を説明するた
めの図である。 １……被測定半導体、３……不純物層、５……外筒、７
……圧入部材、９……電極、１２……エッチング層、１
５……定電圧源、１６……電流計、１７，２４……演算
手段、１９……光源、２０……制御手段、２１……光源
用電源、２２……定電流源、２３……電圧計。
を示す構成ブロック図、第２図，第４図は被測定半導体
に流れる電流の変化を示す特性曲線図、第３図，第５図
は本発明に係る半導体の特性装置の他の実施例を示す構
成ブロック図、第６図は定電流源の両端電圧の変化を示
す特性曲線図、第７図，第８図は従来技術を説明するた
めの図である。 １……被測定半導体、３……不純物層、５……外筒、７
……圧入部材、９……電極、１２……エッチング層、１
５……定電圧源、１６……電流計、１７，２４……演算
手段、１９……光源、２０……制御手段、２１……光源
用電源、２２……定電流源、２３……電圧計。
Claims (2)
- 【請求項１】被測定半導体の不純物層の厚さを求める半
導体の特性測定装置において、 前記被測定半導体と接することによりエッチング槽を形
成するホルダーと、前記被測定半導体と離隔し、かつ前
記エッチング槽内に設置された電極と、この電極と前記
被測定半導体の間に電流を流す電源と、この電源の出力
を測定する測定手段と、この測定手段の出力が入力さ
れ、前記不純物層の厚さを演算する演算手段を有するこ
とを特徴とする半導体の特性測定装置。 - 【請求項２】被測定半導体の不純物層の厚さを求める半
導体の特性測定装置において、 前記被測定半導体と接することによりエッチング槽を形
成するホルダーと、前記被測定半導体と離隔し、かつ前
記エッチング槽内に設置された電極と、この電極と前記
被測定半導体の間に電流を流す電源と、この電源の出力
を測定する測定手段と、この測定手段の出力が入力さ
れ、前記不純物層の厚さを演算する演算手段と、前記電
源の出力電流が所定の値以下になったとき、前記出力電
流に関連する強度の光を前記被測定半導体に照射する光
源とを有することを特徴とする半導体の特性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16956086A JPH0630368B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP16956086A JPH0630368B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 半導体の特性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6327032A JPS6327032A (ja) | 1988-02-04 |
| JPH0630368B2 true JPH0630368B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=15888727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16956086A Expired - Lifetime JPH0630368B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 半導体の特性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630368B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220144987A (ko) * | 2021-04-21 | 2022-10-28 | 주식회사 위즈바이오솔루션 | 산화막 식각률 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208563A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Ebara Corp | 被加工物の加工装置及び加工方法 |
| JP2014053505A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法、半導体ウェーハ及び半導体装置の製造装置 |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP16956086A patent/JPH0630368B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220144987A (ko) * | 2021-04-21 | 2022-10-28 | 주식회사 위즈바이오솔루션 | 산화막 식각률 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6327032A (ja) | 1988-02-04 |
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