JPS6041730Y2 - 半導体導電型測定器の電極構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、半導体ウェーハの導電型を測定する測定器
、特にその電極構造の改良に関する。

半導体デバイスの材料であるシリコン等のウェーハには
、Ｎ型とＰ型との二種類の導電型があり、デバイスの設
計用途に応じて使い分けられている。

一般に、この導電型の測定には、ゼーベック効果を利用
した。

通称Ｐ／Ｎ測定器といわれる導電型測定器が用いられて
いる。

ここで従来のＰ／Ｎ測定器について述べると、その電極
は、第１図に示すように二本に分離されており、一般に
よれば、両電極間に温度差を与えるため熱電極１は市販
の電気ハンダゴテなどを用い、図示していない電圧調整
器によってコテ先の温度を適温に維持し、他方の冷電極
２は市販テスターのリード棒などを用いており、それを
使用するときには前記熱電極１と冷電極２とを両手を用
いてそれぞれ被測定ウェーハ４に当接して、その時発生
する熱起電力の方向を検出部３の電圧計によって知り、
導電型の測定をしていた。

しかしながら、熱電極１として用いられた電気ハンダゴ
テは、コテ先の外径が３〜５７７ａφ程度とかなり大型
であるうえ、材質も半導体に接触させるには不都合な銅
などを用いていた。

そしてこれに起因して、従来の測定器にあっては、次に
ような種々の問題を有していた。

（１）電極の接触部が銅、アルミニウムあるいは真ちゅ
うなどのため、被測定物たる半導体ウェーハの重金属汚
染を招来し、デバイスのリーク不良などを発生していた
。

（２）熱電極の接触部が銅の場合、先端に絶縁性酸化物
の生皮を防ぐため、低温度（たとえば５０℃程度）で使
用しなければならず、熱起電力が少なく、低感度であっ
た。

（３）全体に大型で剛性が強いため、測定の際ウェーハ
に破損やキズを生じ易く、またウェーハ・エッヂ部など
の周部測定が不可能であった。

（４）二本に分離した電極のため、片手での測定ができ
ず、作業性が悪かった。

この考案は、これらの問題をすべて解決するためになさ
れたもので、その目的は、半導体ウェーバに重金属汚染
を招来することなく、高感度での局部測定を可能とし、
さらにウェーバの破損やキズを生じることなく、片手に
容易に導電型の測定を行なうことができる半導体導電型
測定器の電極構造を提供することにある。

その目的を達成するため、この考案にあっては、一つの
電極把手に、ヒーターを内蔵する電極と内蔵しない電極
の二本を取り付け、かつこれら二本の電極それぞれに、
銅などの熱伝導性の良い導電性接続子を介在させて、こ
の導電性接続子より小径の接触針を取り付けるようにし
たことに特徴がある。

勿論この場合、前記接触針の材料としては、被測定ウェ
ーバの特性を劣化させないようなもの、たとえばタング
ステンあるいはタングステンカーバイドまたはモリブデ
ンなどを用いる。

以下、この考案の実施例を、第２図を参照しながら詳細
に説明する。

まず、電極の一体化を計るため、一つの電極把手５の一
端に、外径３．５ｍφ程度で１５Ｗ程度のカートリッヂ
ヒーター６を内蔵する熱電極７と、外径３．５ｍφ程度
でヒーターを内蔵しない冷電極８との二本の電極をそれ
ぞれ取り付ける。

熱電極７に内蔵するヒーター６は、小型化と熱効率の向
上を計るため、カートリッヂタイプを採用するのがよい
。

つぎに、熱電極７と冷電極８それぞれの先端に、外径５
７７１７７１φ、長さ２０ｍｍ程度の熱伝導性の良い材
質、たとえば銅などで作った接続子９を咬合させる。

このとき、これらの接続子９については、熱電極用と冷
電極用とを図示のように分離してもよく、あるいは各々
を電気的および熱的絶縁を施した状態で一体物としても
よい。

また、それら接続子９は、汚染源とならないよう適当な
メッキを施すとか、外周を耐熱樹脂でコーティングする
のも好ましいことである。

このような接続子９の他端には小穴９ａがあり、この各
小穴９ａにはタングステンあるいはタングステンカーバ
イドまたはモリブデンなどの外径０．５ＴｒｒＪｎφ、
長さ１０ｍ程度の接触針１０を取り付ける。

接触針１０にタングステンあるいはタングステンカーバ
イドまたはモリブデンなどを用いることによって、半導
体ウェーバへの重金属汚染が激減し、また０、 ５７７
１７１φに細棒を用いることによって、測定の際ウェー
バへの当たりが柔軟になるので、ウェーバに破損やキズ
が生じないなど多くの利点がある。

ただ、柔軟性のみに重点をおいて接触針１０を余りに細
くすると、熱伝導性が低下し、熱電極側の接触針先端の
温度が充分に上昇せず、測定感度の低下を来たすので、
接触針１０の長さおよび太さについては、それらを考慮
して適切な選定が必要である。

以上の説明から理解されるように、この考案によれば次
のような多くの効果を有する。

（イ）熱電極７と冷電極８とを一つの電極把手５に取り
付けているので、電極部が小型化かつ一体化でき、片手
操作が可能となり、測定の作業性を大きく向上すること
ができ、また消費電力を、たとえば従来の１５Ｗ程度に
対し５Ｗ程度に低減することができる。

（ロ）熱電極７および冷電極８の二つの電極それぞれに
、熱伝導性の良い導電性接続子９を介在させて接触針１
０を取り付けているので、導電性接続子９および接触針
１０各々について適切な材料を選ぶことができ、半導体
ウェーバを重金属で汚染したり、破損やキズを生じたり
することが防止でき、また接触針１０の先端温度をたと
えば８０℃と充分に上昇させることができることとなり
、測定感度を大きく上昇させることができる。

測定感度について具体的数値を挙げると、従来の測定器
ではＰ型について５Ω−ｃｍが測定限度であったのに対
し、この考案のものでは１００Ω−ｃｍの測定をも行な
うことができるようになった。

（ハ）前記（ロ）の場合と同じ理由により、接触針１０
の小径化できるので、局所測定が可能となり、ウェーバ
を収容ケースに入れたまま、そのエッヂ部に電極を当接
腰安定した状態で測定を行なうことができ、それにより
測定に伴なうウェーバの破損や汚染などを低減すること
ができる。

このウェーバのエッヂ部（周縁部）はデバイスの製作に
直接関与しない部分であるから、その部分に測定器の電
極を当接し、それによって仮にキズや汚れを発生したと
してもデバイス製品に与える影響はほとんどない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の測定器の使用説明図、第２図はこの考案
の一実施例を示す縦断面図である。 ５・・・・・・電極把手、 ６・・・・・・ヒーター ７・・・・・・熱電 極、 ８・・・・・・冷電極、 ９・・・・・・導電性接続子、 １０・・・ ・・・接触針。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）半導体ウェーハの導電型を測定する測定器におい
   て、一つの電極把手に、ヒーターを内蔵する電極と、内
   蔵しない電極の二本を取り付け、かつこれら二本の電極
   それぞれに、熱伝導性の良い導電性接続子を介在させて
   、この導電性接続子より小径の接触針を取り付けるよう
   にしたことを特徴とする半導体導電型測定器の電極構造
   。
2. （２）接触針は、タングステンあるいはタングステンカ
   ーバイドまたはモリブデンからなることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第（１）項に記載の半導体導電型
   測定器の電極構造。