JP2904656B2 - Semiconductor wafer charge measurement method - Google Patents
Semiconductor wafer charge measurement methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハの電荷
量を測定する方法に関し、特に、絶縁膜中の可動イオン
量を測定する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a charge amount of a semiconductor wafer, and more particularly to a method for measuring a movable ion amount in an insulating film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ウエハ表面の絶縁膜には、ウエハ
プロセスの際にナトリウムイオンや水素イオンなどの可
動イオンが混入する。これらの可動イオンは電界によっ
て容易に移動するので、半導体表面の安定性を劣化させ
る。2. Description of the Related Art Movable ions such as sodium ions and hydrogen ions are mixed in an insulating film on the surface of a semiconductor wafer during a wafer process. These mobile ions are easily moved by the electric field, thereby deteriorating the stability of the semiconductor surface.
【０００３】絶縁膜中の可動イオン量の評価は、いわゆ
るＢＴ処理（Bias Temperature処理）と、Ｃ−Ｖ特性評
価とによって行なうのが一般的である。従来のＢＴ処理
は、高温状態で絶縁膜上のゲート電極に直流バイアスを
印加する処理である。図４は、従来のＢＴ処理の方法を
示す概念図である。図４において、半導体ウエハ１００
の絶縁膜１０２の上には電極２０１が形成されている。
電極２０１と半導体ウエハの基板１０１との間には直流
バイアスが印加される。高温状態で直流バイアスを印加
すると、絶縁膜中の可動イオンがバイアスに応じて移動
し、この結果、Ｃ−Ｖ測定で得られるフラットバンド電
圧Ｖfbが変化する。従って、ＢＴ処理の前後にＣ−Ｖ特
性を測定してフラットバンド電圧Ｖfbの変化量を求める
と、この変化量から絶縁膜内の可動イオン量を評価する
ことができる。[0003] The evaluation of the amount of mobile ions in an insulating film is generally performed by a so-called BT process (Bias Temperature process) and a CV characteristic evaluation. The conventional BT process is a process of applying a DC bias to a gate electrode on an insulating film in a high temperature state. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a conventional BT processing method. In FIG. 4, the semiconductor wafer 100
An electrode 201 is formed on the insulating film 102.
A DC bias is applied between the electrode 201 and the substrate 101 of the semiconductor wafer. When a DC bias is applied in a high temperature state, mobile ions in the insulating film move according to the bias, and as a result, the flat band voltage Vfb obtained by the CV measurement changes. Therefore, when the CV characteristic is measured before and after the BT process to determine the amount of change in the flat band voltage Vfb, the amount of movable ions in the insulating film can be evaluated from the amount of change.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、絶縁膜１０
２上に電極２０１を形成すると、電極形成のプロセスに
おいて、絶縁膜１０２中に可動イオンが混入してしまう
可能性がある。従って、絶縁膜中の可動イオン量が多い
と評価された場合に、従来の方法では、絶縁膜形成のプ
ロセスに原因があるのか、電極形成のプロセスに原因が
あるのかを区別できなかった。The insulating film 10
When the electrode 201 is formed on the insulating film 102, mobile ions may be mixed into the insulating film 102 in the process of forming the electrode. Therefore, when it is evaluated that the amount of movable ions in the insulating film is large, the conventional method cannot distinguish whether the cause is the process of forming the insulating film or the process of forming the electrode.
【０００５】そこで、本出願人らは、絶縁膜上に電極を
形成せずに非接触でＣ−Ｖ測定を行なう装置を開発し、
特開平４−１３２２３６号公報にその装置を開示してい
る。図５は、この非接触Ｃ−Ｖ測定装置の概念図であ
る。この装置では、測定用電極２０１が半導体ウエハ１
００の表面から約１μｍ以下のギャップ△Ｇを介して保
持されており、この測定用電極２０１と半導体ウエハ１
００との間に交流電圧を印加することによってＣ−Ｖ特
性を測定する。Accordingly, the present applicant has developed an apparatus for performing CV measurement in a non-contact manner without forming an electrode on an insulating film.
Japanese Patent Laying-Open No. 4-132236 discloses the apparatus. FIG. 5 is a conceptual diagram of the non-contact CV measuring device. In this apparatus, the measuring electrode 201 is connected to the semiconductor wafer 1.
00 is held from the surface of the semiconductor wafer 1 via a gap ΔG of about 1 μm or less.
The CV characteristic is measured by applying an AC voltage between 00 and 00.
【０００６】ところが、非接触Ｃ−Ｖ測定装置でＣ−Ｖ
測定を行なう場合には、絶縁膜１０２上に測定用電極２
０１を形成しないので、図４の方法でＢＴ処理を行なう
ことができないという問題がある。However, a non-contact CV measuring device uses CV
When measurement is performed, the measurement electrode 2 is placed on the insulating film 102.
01 is not formed, so that there is a problem that the BT process cannot be performed by the method of FIG.
【０００７】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、ＢＴ処理を行な
わずに絶縁膜中の可動イオン量を測定することができる
方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the prior art, and has as its object to provide a method capable of measuring the amount of mobile ions in an insulating film without performing BT processing. And
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明による電荷量測定方法は、Ｃ−Ｖ測定を行
なうための測定用電極と、該測定用電極を半導体ウエハ
の表面の上方にギャップを隔てて保持する透光性の電極
保持部材と、該電極保持部材の所定の反射面に対して所
定の単色光を幾何学的な全反射条件で入射させる単色光
発生器と、前記反射面によって反射された単色光の強度
を測定するセンサと、該センサで測定された前記単色光
の強度に基づいて前記ギャップを測定するギャップ測定
器と、前記測定用電極を用いて半導体ウエハのＣ−Ｖ曲
線を測定するＣ−Ｖ測定器と、前記電極保持部と前記単
色光発生器と前記センサとを前記ギャップの増減方向に
沿って前記半導体ウエハと相対的に移動させる駆動部
と、を備えた非接触Ｃ−Ｖ測定装置を用い、半導体基板
上に絶縁膜が形成された半導体ウエハの電荷量を測定す
る方法であって、前記駆動部によって前記測定用電極と
前記半導体ウエハとを相対的に移動させて複数のギャッ
プの位置に設定し、前記ギャップ測定器で複数のギャッ
プの値を測定するとともに、各ギャップ値において前記
測定用電極を用いてＣ−Ｖ測定を行なうことによって、
複数のギャップ値に対する複数のＣ−Ｖ曲線を測定する
工程と、前記複数のＣ−Ｖ曲線におけるフラットバンド
電圧と前記ギャップとの関係に基づいて、前記絶縁膜中
の可動イオン量を決定する工程と、を備える。In order to solve the above-mentioned problems, a charge measuring method according to the present invention comprises a measuring electrode for performing a CV measurement, and a measuring electrode provided above a surface of a semiconductor wafer. A translucent electrode holding member that holds a gap therebetween, a monochromatic light generator that causes a predetermined monochromatic light to enter a predetermined reflection surface of the electrode holding member under geometrical total reflection conditions, A sensor that measures the intensity of the monochromatic light reflected by the reflecting surface, a gap measuring device that measures the gap based on the intensity of the monochromatic light measured by the sensor, and a semiconductor wafer using the measurement electrode. A CV measuring device that measures a CV curve, a driving unit that moves the electrode holding unit, the monochromatic light generator, and the sensor relative to the semiconductor wafer along the direction in which the gap increases and decreases, Non-contact with A method for measuring a charge amount of a semiconductor wafer having an insulating film formed on a semiconductor substrate using a -V measuring device, wherein the driving unit moves the measurement electrode and the semiconductor wafer relatively. By setting the position of a plurality of gaps, while measuring the value of the plurality of gaps with the gap measuring device, by performing CV measurement using the measurement electrode at each gap value,
Measuring a plurality of CV curves for a plurality of gap values; and determining an amount of mobile ions in the insulating film based on a relationship between a flat band voltage and the gap in the plurality of CV curves. And.
【０００９】[0009]
【作用】フラットバンド電圧における絶縁膜中の可動イ
オンの寄与分は、測定用電極と半導体ウエハとのギャッ
プに依存して変化するので、複数のギャップに対するＣ
−Ｖ曲線を短時間で求めることによって、ＢＴ処理を行
なわずに絶縁膜中の可動イオン量を測定することができ
る。The contribution of the mobile ions in the insulating film at the flat band voltage changes depending on the gap between the measurement electrode and the semiconductor wafer.
By obtaining the −V curve in a short time, the amount of mobile ions in the insulating film can be measured without performing the BT process.
【００１０】[0010]
Ａ．装置の構成 図１は、測定用電極と半導体ウエハの表面との間のギャ
ップを測定しつつ、Ｃ−Ｖ特性の測定を行なう非接触Ｃ
−Ｖ測定装置の構成を表わす概念図である。この非接触
Ｃ−Ｖ測定装置は、固定台１と、固定台１の下部に設置
された圧電アクチュエータ２と、圧電アクチュエータ２
のさらに下部に設置された架台３とを備えている。架台
３の底面にはプリズム４が設置されている。また、架台
３の一方の斜面にはＧａＡｌＡｓレーザなどのレーザ発
振器５が固定され、他方の斜面にはフォトダイオードな
どの受光センサ６が固定されている。A. FIG. 1 shows a non-contact CV measuring the CV characteristic while measuring the gap between the measuring electrode and the surface of the semiconductor wafer.
It is a conceptual diagram showing the structure of a -V measuring device. This non-contact CV measuring apparatus includes a fixed base 1, a piezoelectric actuator 2 installed below the fixed base 1, a piezoelectric actuator 2
And a gantry 3 installed further below. A prism 4 is provided on the bottom of the gantry 3. A laser oscillator 5 such as a GaAlAs laser is fixed to one slope of the gantry 3, and a light receiving sensor 6 such as a photodiode is fixed to the other slope.
【００１１】プリズム４の底面４ａは、半導体ウエハ１
００を載置する試料台７の表面と平行な平面（ｘｙ平
面）に平行に設置されている。プリズム４の底面４ａに
は、リング状の測定用電極２０１が形成されている。プ
リズム４の下方には、ギャップＧを介して半導体ウエハ
１００が試料台７上に保持されており、半導体ウエハ１
００の表面１００ａがプリズム４の底面４ａとほぼ平行
になるように設定されている。この非接触Ｃ−Ｖ測定装
置では、特開平４−１３２２３６号公報に詳述されてい
るように、プリズム４の底面４ａで全反射されるレーザ
光のトンネル効果を利用することによって、ギャップＧ
およびｄair の値を測定している。The bottom surface 4a of the prism 4 is
00 is placed in parallel with a plane (xy plane) parallel to the surface of the sample stage 7 on which the sample table 00 is placed. On the bottom surface 4a of the prism 4, a ring-shaped measurement electrode 201 is formed. Below the prism 4, a semiconductor wafer 100 is held on a sample stage 7 via a gap G.
00 is set so that its surface 100a is substantially parallel to the bottom surface 4a of the prism 4. In this non-contact CV measuring apparatus, as described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-132236, the gap G is obtained by utilizing the tunnel effect of laser light totally reflected by the bottom surface 4a of the prism 4.
And dair are measured.
【００１２】圧電アクチュエータ２には位置制御装置１
１が接続されており、位置制御装置１１から与えられる
電圧に応じて架台３をｚ方向に移動させる。受光センサ
６には光量測定器１２が接続され、測定用電極２０１と
金属製の試料台７にはインピーダンスメータ１３がそれ
ぞれ接続されている。インピーダンスメータ１３は、測
定用電極２０１と試料台７との間の合成容量を測定する
機器である。位置制御装置１１と光量測定器１２とイン
ピーダンスメータ１３は、ホストコントローラ１４に接
続されており、このホストコントローラ１４によって測
定装置全体の制御や、得られたデータの処理が行なわれ
る。なお、ホストコントローラ１４としては、例えばパ
ーソナルコンピュータが用いられる。The piezoelectric actuator 2 has a position control device 1
1 is connected, and moves the gantry 3 in the z direction according to the voltage given from the position control device 11. The light quantity measuring device 12 is connected to the light receiving sensor 6, and the impedance meter 13 is connected to the measuring electrode 201 and the metal sample base 7, respectively. The impedance meter 13 is a device that measures a combined capacitance between the measurement electrode 201 and the sample table 7. The position control device 11, the light quantity measuring device 12, and the impedance meter 13 are connected to a host controller 14, which controls the entire measuring device and processes the obtained data. As the host controller 14, for example, a personal computer is used.
【００１３】Ｂ．半導体の電荷分布とフラットバンド電
圧との関係 図２は、半導体表面の酸化膜付近における電荷分布を示
すグラフである。図２においてｘ軸は半導体基板と酸化
膜との界面からの距離を示し、ｙ軸は電荷密度を示して
いる。ｄoxは酸化膜の厚さ、ｄair は酸化膜と測定用電
極２０１との間の空気層の厚さである。空気層の厚さｄ
air は、図１におけるギャップｄair と等しい。B. Relationship between charge distribution of semiconductor and flat band voltage FIG. 2 is a graph showing charge distribution near an oxide film on a semiconductor surface. In FIG. 2, the x-axis indicates the distance from the interface between the semiconductor substrate and the oxide film, and the y-axis indicates the charge density. dox is the thickness of the oxide film, and dair is the thickness of the air layer between the oxide film and the measurement electrode 201. Air layer thickness d
air is equal to the gap dair in FIG.
【００１４】酸化膜付近の電荷は、半導体基板１０１と
酸化膜１０２との界面準位に捕獲された固定電荷の電荷
密度Ｑitと、酸化膜１０２内の可動イオンの電荷密度ρ
（ｘ）とで表わされる。ただし、図２において、固定電
荷の電荷密度Ｑitは単位面積当たり電荷量の単位で示さ
れており、可動イオンの電荷密度ρ（ｘ）は単位体積当
たり電荷量の単位で示されている。なお、図２のような
電荷分布は、例えば酸化直後の半導体ウエハに対してよ
く当てはまることが知られている。The electric charge near the oxide film includes a charge density Qit of fixed charges captured at an interface state between the semiconductor substrate 101 and the oxide film 102 and a charge density ρ of mobile ions in the oxide film 102.
(X). However, in FIG. 2, the charge density Qit of the fixed charge is shown in units of charge per unit area, and the charge density ρ (x) of mobile ions is shown in units of charge per unit volume. It is known that the charge distribution as shown in FIG. 2 is well applied to, for example, a semiconductor wafer immediately after oxidation.
【００１５】Ｃ−Ｖ測定で得られるフラットバンド電圧
Ｖfbは次の数式１で与えられる。The flat band voltage Vfb obtained by the CV measurement is given by the following equation (1).
【数１】 数式１において、φMSは酸化膜１０２と測定用電極２０
１との仕事関数の差であり、既知の値である。△Ｖfb
は、電荷密度Ｑit，ρによるフラットバンド電圧のシフ
ト量であり、その第１項が酸化膜中の可動イオンによる
寄与分、第２項が界面電荷による寄与分である。また、
εo は真空の誘電率、εoxは酸化膜の比誘電率である。
フラットバンド電圧のシフト量△Ｖfbは、次の数式２の
ように書き換えられる。(Equation 1) In Equation 1, φMS represents the oxide film 102 and the measuring electrode 20.
It is the difference between the work function and 1 and is a known value. △ Vfb
Is the shift amount of the flat band voltage due to the charge density Qit, ρ, the first term is the contribution by mobile ions in the oxide film, and the second is the contribution by interface charge. Also,
εo is the dielectric constant of a vacuum, and εox is the relative dielectric constant of the oxide film.
The shift amount ΔVfb of the flat band voltage is rewritten as in the following Expression 2.
【数２】 数式２の中で、Ｑitとρは未知、ｄair と△Ｖfbは測定
により得られる値であり、その他は既知である。言い換
えれば、フラットバンド電圧のシフト量△Ｖfbは、ギャ
ップｄair の一次関数として表わされる。(Equation 2) In Equation 2, Qit and ρ are unknown, dair and △ Vfb are values obtained by measurement, and others are known. In other words, the shift amount ΔVfb of the flat band voltage is expressed as a linear function of the gap dair.
【００１６】そこで、図１の非接触Ｃ−Ｖ測定装置を用
い、半導体ウエハ１００の同じ位置においてギャップｄ
air を変えつつフラットバンド電圧Ｖfbを測定すれば、
フラットバンド電圧のシフト量△Ｖfbとギャップｄair
との関係（一次関数）を求めることができる。そして、
△Ｖfbとｄair の関係から電荷量Ｑitと電荷密度ρとを
算出することができる。Therefore, using the non-contact CV measuring apparatus shown in FIG.
By measuring the flat band voltage Vfb while changing air,
Flat band voltage shift amount ΔVfb and gap dair
(Linear function) can be obtained. And
The charge amount Qit and the charge density ρ can be calculated from the relationship between ΔVfb and dair.
【００１７】図３は、ギャップｄair の複数の値につい
て測定したシフト量△Ｖfbをプロットしたグラフであ
る。図３に示す実線は、白丸で示す測定点に基づいて最
小２乗法により求めた近似直線である。ただし、ギャッ
プｄair が最も大きな２つの測定点は、近似直線の算出
には使用していない。これは、測定値のギャップｄair
が約０．５μｍを越えると、△Ｖfbの測定精度が悪くな
り、測定値の信頼性が低下しているからである。FIG. 3 is a graph in which shift amounts ΔVfb measured for a plurality of values of the gap dair are plotted. The solid line shown in FIG. 3 is an approximate straight line obtained by the least square method based on the measurement points indicated by white circles. However, the two measurement points having the largest gap dair are not used for calculating the approximate straight line. This is the measured value gap dair
Exceeds about 0.5 μm, the measurement accuracy of ΔVfb deteriorates, and the reliability of the measured value decreases.
【００１８】固定電荷の電荷密度Ｑitと、可動イオンの
電荷密度ρとは、近似直線の傾きαと切辺βに基づい
て、次の数式３および４に従って算出される。The charge density Qit of the fixed charge and the charge density ρ of the mobile ions are calculated according to the following equations 3 and 4 based on the slope α and the intercept β of the approximate straight line.
【数３】 (Equation 3)
【数４】 なお、数式４の左辺の値ρｄoxは単位面積当たりの電荷
密度に相当している。図３には、こうして得られた界面
準位の固定電荷の電荷密度Ｑitと、可動イオンの電荷密
度ρｄoxの測定値を電荷素（クーロン）でそれぞれ割っ
た値が示されている。この例では、可動イオンの電荷密
度ρｄoxが無視できる値であり、半導体ウエハ試料の形
成プロセスにイオン性汚染がほとんど無いことが解る。(Equation 4) It should be noted that the value ρdox on the left side of Equation 4 corresponds to the charge density per unit area. FIG. 3 shows values obtained by dividing the measured values of the charge density Qit of the fixed charge at the interface state and the charge density ρdox of the mobile ions thus obtained by the charge element (Coulomb). In this example, the charge density ρdox of the mobile ions is a negligible value, and it can be seen that there is almost no ionic contamination in the process of forming the semiconductor wafer sample.
【００１９】このように、上記実施例では、複数のギャ
ップに対するフラットバンド電圧を測定することによっ
て、ＢＴ処理を行なうことなく可動イオンの電荷量を求
めることができる。また、図１に示す非接触Ｃ−Ｖ測定
装置を用いて測定しているので、半導体ウエハを汚染す
ることなく測定することができる。さらに、レーザ光を
用いてギャップｄair の値を測定しつつ、ギャップｄai
r の値を変えてＣ−Ｖ特性を測定しているので、複数の
ギャップｄair に対するＣ−Ｖ特性を短時間に得ること
ができる。また、常に同じ測定用電極２０１を用いてＣ
−Ｖ測定を行なうので、再現性と信頼性の高い測定値が
得られるという利点がある。また、図１において測定用
電極２０１は上方から保持されており、測定用電極２０
１と半導体ウエハ１００との間に保持部材などの部材が
一切介在していない。したがって、このような部材によ
る影響を受けることがなく、信頼性の高い測定値を得る
ことができるという利点もある。As described above, in the above embodiment, by measuring the flat band voltages with respect to a plurality of gaps, the charge amount of the movable ions can be obtained without performing the BT process. In addition, since the measurement is performed using the non-contact CV measurement device shown in FIG. 1, the measurement can be performed without contaminating the semiconductor wafer. Further, while measuring the value of the gap dair using a laser beam, the gap dair is measured.
Since the CV characteristic is measured while changing the value of r, the CV characteristic for a plurality of gaps dair can be obtained in a short time. In addition, always using the same measurement electrode 201, C
Since -V measurement is performed, there is an advantage that a highly reproducible and highly reliable measurement value can be obtained. In FIG. 1, the measurement electrode 201 is held from above,
No member such as a holding member is interposed between the semiconductor wafer 100 and the semiconductor wafer 100. Therefore, there is also an advantage that a highly reliable measurement value can be obtained without being affected by such members.
【００２０】なお、この発明は上記実施例に限られるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の
態様において実施することが可能であり、例えば次のよ
うな変形も可能である。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, the following modifications are possible.
【００２１】（１）図１の非接触Ｃ−Ｖ測定装置に、さ
らに、架台３と半導体ウエハ１００とをＸ−Ｙ方向に相
対的に移動させるＸ−Ｙテーブルを付加すれば、半導体
ウエハ１００の複数の位置において、固定電荷の電荷密
度Ｑitと可動イオンの電荷密度ρを容易に求めることが
できる。こうすれば、半導体ウエハの複数の位置におい
てプロセスの適否を判断することができるという利点が
ある。(1) If an XY table for relatively moving the gantry 3 and the semiconductor wafer 100 in the XY directions is added to the non-contact CV measuring apparatus of FIG. At a plurality of positions, the charge density Qit of the fixed charge and the charge density ρ of the mobile ions can be easily obtained. This has the advantage that the suitability of the process can be determined at a plurality of positions on the semiconductor wafer.
【００２２】（２）上記実施例では酸化膜に関する電荷
量を測定していたが、酸化膜に限らず窒化膜などの他の
種類の絶縁膜に対しても本発明を適用することができ
る。(2) In the above embodiment, the amount of charge on the oxide film was measured. However, the present invention can be applied not only to the oxide film but also to other types of insulating films such as a nitride film.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電荷量測
定方法によれば、複数のギャップに対する複数のＣ−Ｖ
曲線を求めることによって、ＢＴ処理を行なわずに絶縁
膜中の可動イオン量を測定することができるという効果
がある。また、単色光の全反射時におけるトンネル効果
を利用してギャップの値を測定する非接触Ｃ−Ｖ測定装
置を利用して測定を行なうので、半導体ウエハを汚染す
る恐れがなく、短時間に信頼性の高い測定を行なうこと
ができるという効果がある。As described above, according to the charge amount measuring method of the present invention, a plurality of CVs for a plurality of gaps are obtained.
By obtaining the curve, there is an effect that the amount of mobile ions in the insulating film can be measured without performing the BT process. In addition, since the measurement is performed using the non-contact CV measuring device that measures the value of the gap using the tunnel effect at the time of total reflection of monochromatic light, there is no possibility of contaminating the semiconductor wafer and the reliability can be reduced in a short time. There is an effect that highly reliable measurement can be performed.
【図１】本発明を適用して半導体ウエハの電荷量を測定
する非接触Ｃ−Ｖ測定装置の構成を表わす概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a non-contact CV measuring apparatus for measuring a charge amount of a semiconductor wafer by applying the present invention.
【図２】半導体表面の酸化膜付近における電荷分布を示
すグラフ。FIG. 2 is a graph showing a charge distribution near an oxide film on a semiconductor surface.
【図３】フラットバンド電圧のシフト量△Ｖfbをギャッ
プｄair に対してプロットしたグラフ。FIG. 3 is a graph in which a shift amount ΔVfb of a flat band voltage is plotted with respect to a gap dair.
【図４】従来のＢＴ処理の方法を示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a conventional BT processing method.
【図５】非接触Ｃ−Ｖ測定装置の概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram of a non-contact CV measuring device.
１…固定台 ２…圧電アクチュエータ ３…架台 ４…プリズム ５…レーザ発振器 ６…受光センサ ７…試料台 １１…位置制御装置 １２…光量測定器 １３…インピーダンスメータ １４…ホストコントローラ １００…半導体ウエハ １０１…基板 １０２…絶縁膜 ２０１…測定用電極 Ｑit…固定電荷の電荷密度 Ｖfb…フラットバンド電圧 △Ｖfb…フラットバンド電圧のシフト量 ｄair…ギャップ ρ …可動イオンの電荷密度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed stand 2 ... Piezoelectric actuator 3 ... Stand 4 ... Prism 5 ... Laser oscillator 6 ... Light-receiving sensor 7 ... Sample stand 11 ... Position control device 12 ... Light quantity measuring device 13 ... Impedance meter 14 ... Host controller 100 ... Semiconductor wafer 101 ... Substrate 102: insulating film 201: measuring electrode Qit: charge density of fixed charge Vfb: flat band voltage ΔVfb: shift amount of flat band voltage dair: gap ρ: charge density of movable ions
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 高正 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大 日本スクリーン製造株式会社 洛西工場 内 (56)参考文献 特開 昭64−82541（ＪＰ，Ａ) 特許2802825（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takamasa Sakai 322 Hashizushi Furukawa-cho, Fushimi-ku, Kyoto Japan Nippon Screen Manufacturing Co., Ltd. Nakusai Plant (56) References JP-A 64-82541 (JP, A) Patent 2802825 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/66
Claims (1)
と、該測定用電極を半導体ウエハの表面の上方にギャッ
プを隔てて保持する透光性の電極保持部材と、該電極保
持部材の所定の反射面に対して所定の単色光を幾何学的
な全反射条件で入射させる単色光発生器と、前記反射面
によって反射された単色光の強度を測定するセンサと、
該センサで測定された前記単色光の強度に基づいて前記
ギャップを測定するギャップ測定器と、前記測定用電極
を用いて半導体ウエハのＣ−Ｖ曲線を測定するＣ−Ｖ測
定器と、前記電極保持部と前記単色光発生器と前記セン
サとを前記ギャップの増減方向に沿って前記半導体ウエ
ハと相対的に移動させる駆動部と、を備えた非接触Ｃ−
Ｖ測定装置を用い、半導体基板上に絶縁膜が形成された
半導体ウエハの電荷量を測定する方法であって、 前記駆動部によって前記測定用電極と前記半導体ウエハ
とを相対的に移動させて複数のギャップの位置に設定
し、前記ギャップ測定器で複数のギャップの値を測定す
るとともに、各ギャップ値において前記測定用電極を用
いてＣ−Ｖ測定を行なうことによって、複数のギャップ
値に対する複数のＣ−Ｖ曲線を測定する工程と、 前記複数のＣ−Ｖ曲線におけるフラットバンド電圧と前
記ギャップとの関係に基づいて、前記絶縁膜中の可動イ
オン量を決定する工程と、を備えることを特徴とする半
導体ウエハの電荷量測定方法。1. A measuring electrode for performing CV measurement, a translucent electrode holding member for holding the measuring electrode above a surface of a semiconductor wafer with a gap therebetween, and A monochromatic light generator that makes a predetermined monochromatic light incident on a predetermined reflecting surface under geometric total reflection conditions, and a sensor that measures the intensity of the monochromatic light reflected by the reflecting surface,
A gap measuring device that measures the gap based on the intensity of the monochromatic light measured by the sensor, a CV measuring device that measures a CV curve of a semiconductor wafer using the measurement electrode, and the electrode A driving unit configured to move the holding unit, the monochromatic light generator, and the sensor relative to the semiconductor wafer along a direction in which the gap increases and decreases;
A method for measuring a charge amount of a semiconductor wafer having an insulating film formed on a semiconductor substrate using a V measurement device, comprising: moving the measurement electrode and the semiconductor wafer relatively by the driving unit; By setting the gap position and measuring the values of a plurality of gaps with the gap measuring device, and performing CV measurement using the measuring electrode at each gap value, a plurality of gap values for a plurality of gap values are obtained. Measuring a CV curve; and determining a movable ion amount in the insulating film based on a relationship between a flat band voltage and the gap in the plurality of CV curves. A method for measuring a charge amount of a semiconductor wafer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25376792A JP2904656B2 (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Semiconductor wafer charge measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25376792A JP2904656B2 (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Semiconductor wafer charge measurement method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685024A JPH0685024A (en) | 1994-03-25 |
| JP2904656B2 true JP2904656B2 (en) | 1999-06-14 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101769885B (en) * | 2009-12-24 | 2012-09-26 | 厦门大学 | Crystal particle crystal boundary performance test electrode for ceramic material and test method thereof |
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- 1992-08-28 JP JP25376792A patent/JP2904656B2/en not_active Expired - Fee Related
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