(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表層部に拡散領域が形成された半導体装置を加工し、拡散領域の断面を露呈させ、その露呈表面に絶縁膜を形成し、試料表面部の拡散領域の底部に溝を形成して拡散領域を試料表面からみた厚さが一定の薄膜部となるようにし、前記半導体基板の裏面にコンタクト電極を付加した試料を作成する第１のステップと、
前記試料の絶縁膜に導電性の探針をコンタクトさせ、この探針と前記コンタクト電極との間に一定電圧の直流バイアスを印加するとともに交流電圧を印加した時の電圧振幅の変化に対する前記探針・コンタクト電極間の容量変化を検出し、この検出結果に基づいて観察の対象である試料表面部の拡散領域の空乏層の状態を観察する第２のステップ
とを具備することを特徴とする走査型静電容量顕微鏡による測定方法。
【請求項２】
半導体基板の表層部にウエル領域および拡散領域が形成された半導体装置を加工し、拡散領域の断面を露呈させ、その断面表面に絶縁膜を形成し、試料表面部の拡散領域の底部に溝を形成して拡散領域およびウエル領域および半導体基板のそれぞれを試料表面からみた厚さが一定の薄膜部となるようにし、さらに、前記溝内に拡散領域およびウエル領域および半導体基板のそれぞれにコンタクトする導電部材を埋め込むように形成した試料を作成する第１のステップと、
前記試料の絶縁膜に導電性の探針をコンタクトさせ、この探針と前記導電部材との間に一定電圧の直流バイアスを印加するとともに交流電圧を印加した時の電圧振幅の変化に対する前記探針・導電部材間の容量変化を検出し、この検出結果に基づいて試料表面部の拡散領域の空乏層の状態を観察する第２のステップ
とを具備したことを特徴とする走査型静電容量顕微鏡による測定方法。
【請求項３】
前記第２のステップにおいて、前記探針・コンタクト電極間の電圧を測定し、この測定結果に基づいて、前記探針・コンタクト電極間に実際に印加される電圧条件を一定化させるようにフィードバック制御して試料表面部の拡散領域に実際に印加される電圧条件を一定化することを特徴とする請求項１または２記載の走査型静電容量顕微鏡による測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)、特に走査型静電容量顕微鏡(SCM:Scanning Capacitance Microscope)による半導体試料の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の内部の様子を高空間分解能で観察、解析するための有力な手段であるSPM の１つとして、試料表面部の拡散領域の局所的な静電容量を計測するSCM が注目されている。
【０００３】
図７（ａ）はSCM の基本構成および半導体装置のゲート転送部に代表される試料の一例を示している。
【０００４】
図７（ａ）において、試料10は、シリコン基板101 の表層部に選択的にウエル領域102 が形成され、このウエル領域の表層部に選択的に拡散領域103 が形成され、基板裏面に例えば導電性ペースト、導電性テープを用いたコンタクト電極104 が形成されたものである。そして、拡散領域103 およびウエル領域102 およびシリコン基板101 の断面を露呈させるように加工されており、この加工時に露呈表面には例えば自然酸化膜からなる絶縁膜105 が形成される。
【０００５】
上記試料10の絶縁膜105 に導電性のカンチレバー(Cantilever)110 の先端の探針(tip)11 をコンタクトさせ、探針11とコンタクト電極104 との間に可変直流電源12から直流バイアスを印加すると、拡散領域103 中には、キャリア濃度に依存した厚みを有する空乏層が探針直下の局所領域に生成される。そして、図７（ｂ）に示すように、探針11と絶縁膜105 と拡散領域103 とにより構成されるＭＯＳキャパシタC1と、拡散領域103 およびウエル領域102 の容量C2と、シリコン基板101 の容量C3が直列に接続された状態と等価な回路が形成される。この場合、容量C2とC3は、試料10の構造によって異なる。この状態で、探針11とコンタクト電極104 との間に変調電源（交流電源）13から交流電圧を印加する。
【０００６】
このように直流バイアスおよび交流電圧を印加すると、接地電位の探針11に対するコンタクト電極104 の電圧が正あるいは負の方向に交互に変化するとともに電圧振幅が変化すると、この電圧変化に追随して前記空乏層の幅が広がったり狭くなったりし、探針・コンタクト電極間のシリコン層（広義の不純物拡散層）の静電容量が変化する。
【０００７】
そこで、交流電圧の振幅変化に対する容量変化（ｄＣ／ｄＶ）を検出するために、探針11に公知のキャパシタンスセンサ(Capacitance sensor)14を接続し、その出力をロックイン・アンプ(Lock-in amp.)15により増幅することにより容量の変化を検出することにより、拡散領域の局所的な空乏層の状態を間接的に観察することができる。この際、ｄＣ／ｄＶを検出し易いように、可変直流電源12から供給する直流バイアスを適切な値に設定している。そして、拡散領域103 の観察位置を走査的に変化させるために、探針11および試料10の少なくとも一方の位置を変化させる、例えばピエゾスキャナ(Piezoelectric tube scanner)16により試料10の位置を水平面内で微細に変化させるように構成されており、検出位置を走査させることにより結果を画像で表示することが可能である。なお、探針11のコンタクト位置を検出するために、レーザービーム照射装置17および反射ビーム検知装置18の対が配設されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記SCM による従来の測定方法は、次のような問題がある。
【０００９】
（１）SCM による測定に際して、探針・コンタクト電極間に可変直流電源から一定電圧を印加しているが、観察の対象である試料表面部の拡散領域に実際にどの程度の電圧が印加されているか不明である。つまり、観察毎に探針およびコンタクト電極に対するコンタクト状態が異なったり、試料構造が異なることによりウエル領域102 ・シリコン基板101 のインピーダンスが異なったりすると、拡散領域103 に実際に印加される電圧が変動して検出結果（データ）に影響が生じるので、試料の観察毎あるいは異なる試料構造毎の拡散領域の空乏層の状態を相対的に比較することが不可能であった。
【００１０】
（２）探針・コンタクト電極間の印加電圧は、観察の対象である試料表面部の拡散領域に三次元的に（深さ方向にも）作用するので、観察像は、拡散領域の空乏層の状態だけでなく、拡散領域の深さ方向を含めた三次元的要素を含んだ情報になり、拡散領域のみを正確に観察することが不可能であった。
【００１１】
（３）拡散領域の印加電圧は、拡散領域に直接に与えられるのではなく、シリコン基板より与えられるので、観察の対象である拡散領域に実際にどの程度の電圧が印加されているか不明であり、拡散領域の広がりが試料構造によって異なって見え、定量的に測定することが不可能であった。
【００１２】
（４）拡散領域の断面が露呈するように試料を加工し、表面に形成される自然酸化膜に探針をコンタクトさせて拡散領域の断面から測定を行っているので、拡散領域の基板方向の深さが０．１μｍ以下の場合には、探針のコンタクト位置が拡散領域の基板方向の深さのほぼ中心位置に対向していない時（コンタクトずれの発生時）に探針直下からの空乏層の広がりが拡散領域の基板方向の深さ範囲を越えてしまい、拡散領域の空乏層の状態を測定することが困難である。
【００１３】
（５）拡散領域の空乏層の状態の観察を主な目的としているので、拡散領域の注入不純物の活性状態を知るためには、拡散領域上のゲート絶縁膜上にゲート電極を有する試料を別途構成し、ゲート電極の印加電圧と拡散領域の電流との関係を電気的に測定する必要があった。
【００１４】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、観察の対象である試料表面部の拡散領域に実際に印加される電圧条件を一定化でき、試料の観察毎あるいは異なる試料構造毎の拡散領域の空乏層の状態を相対的に比較することが可能になる走査型静電容量顕微鏡による測定方法を提供することを第１の目的とする。
【００１５】
本発明の第２の目的は、観察の対象である試料表面部の拡散領域の薄膜状態での空乏層の状態を観察することにより、拡散領域を正確に観察することが可能になる走査型静電容量顕微鏡による測定方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第３の目的は、観察の対象である試料の拡散領域に直接に電圧を印加することができ、拡散領域に実際に印加される電圧を一定化でき、試料構造に関係なく、拡散領域の電圧条件を統一化して観察することが可能になる走査型静電容量顕微鏡による測定方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の第４の目的は、観察の対象である試料表面部の拡散領域の上面側から電圧変化を与えて測定を行うことにより、拡散領域の基板方向の深さが０．１μｍ以下の場合でも探針直下の拡散領域の空乏層の状態を測定することが可能になり、しかも、試料作成作業を簡略化することが可能になる走査型静電容量顕微鏡による測定方法を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の第５の目的は、試料表面部の拡散領域の注入不純物の活性状態およびキャリア密度の二次元分布を簡単に観察することが可能になる走査型静電容量顕微鏡による測定方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る走査型静電容量顕微鏡による測定方法は、半導体基板の表層部に拡散領域が形成された半導体装置を加工し、拡散領域の断面を露呈させ、その露呈表面に絶縁膜を形成し、試料表面部の拡散領域の底部に溝を形成して拡散領域を試料表面からみた厚さが一定の薄膜部となるようにし、前記半導体基板の裏面にコンタクト電極を付加した試料を作成する第１のステップと、前記試料の絶縁膜に導電性の探針をコンタクトさせ、この探針と前記コンタクト電極との間に一定電圧の直流バイアスを印加するとともに交流電圧を印加した時の電圧振幅の変化に対する前記探針・コンタクト電極間の容量変化を検出し、この検出結果に基づいて観察の対象である試料表面部の拡散領域の空乏層の状態を観察する第２のステップとを具備することを特徴とする。
【００２１】
第２の発明に係る走査型静電容量顕微鏡による測定方法は、半導体基板の表層部にウエル領域および拡散領域が形成された半導体装置を加工し、拡散領域の断面を露呈させ、その断面表面に絶縁膜を形成し、試料表面部の拡散領域の底部に溝を形成して拡散領域およびウエル領域および半導体基板のそれぞれを試料表面からみた厚さが一定の薄膜部となるようにし、さらに、前記溝内に拡散領域およびウエル領域および半導体基板のそれぞれにコンタクトする導電部材を埋め込むように形成した試料を作成する第１のステップと、前記試料の絶縁膜に導電性の探針をコンタクトさせ、この探針と前記導電部材との間に一定電圧の直流バイアスを印加するとともに交流電圧を印加した時の電圧振幅の変化に対する前記探針・導電部材間の容量変化を検出し、この検出結果に基づいて試料表面部の拡散領域の空乏層の状態を観察する第２のステップとを具備することを特徴とする。
【００２４】
なお、第１または第２の発明における第２のステップにおいて、前記探針・コンタクト電極間の電圧を測定し、この測定結果に基づいて、前記探針・コンタクト電極間に実際に印加される電圧条件を一定化させるようにフィードバック制御して試料表面部の拡散領域に実際に印加される電圧条件を一定化することが可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示している。
【００２７】
図１（ａ）において、半導体装置のゲート転送部に代表される試料10は、半導体基板（本例ではシリコン基板）101 の表層部に選択的にウエル領域102 が形成され、このウエル領域の表層部に選択的に拡散領域103 が形成された半導体装置が加工され、基板裏面に例えば導電性ペースト、導電性テープを用いたコンタクト電極104 が形成されたものである。上記加工に際して、拡散領域103 およびウエル領域102 およびシリコン基板101 の断面を露呈させる時に、露呈表面には例えば自然酸化膜からなる絶縁膜105 が形成される。
【００２８】
このような試料10の絶縁膜105 に導電性のカンチレバー110 の先端の探針11をコンタクトさせ、探針11とコンタクト電極104 との間に可変直流電源12から直流バイアスを印加すると、キャリア濃度に依存した厚みを有する空乏層が探針直下の局所領域103 に生成される。そして、図１（ｂ）に示すように、探針11と絶縁膜105 と拡散領域103 とにより構成されるＭＯＳキャパシタC1と、拡散領域103 およびウエル領域102 の容量C2と、シリコン基板101 の容量C3が直列に接続された状態と等価な回路が形成される。この場合、容量C2とC3は、試料10の構造によって異なる。この状態で、探針11とコンタクト電極104 との間に変調電源（交流電源）13から交流電圧を印加する。
【００２９】
このように直流バイアスおよび交流電圧を印加すると、接地電位の探針11に対するコンタクト電極104 の電圧が正あるいは負の方向に交互に変化するとともに電圧振幅が変化すると、この電圧変化に追随して前記空乏層の幅が広がったり狭くなったりし、探針・コンタクト電極間のシリコン層（広義の不純物拡散層）の静電容量が変化する。
【００３０】
そこで、交流電圧の振幅変化に対する容量変化（ｄＣ／ｄＶ）を検出するために、探針11に公知のキャパシタンスセンサ14を接続し、その出力をロックイン・アンプ15により増幅することにより容量の変化を検出することにより、拡散領域103 の局所的な空乏層の状態を間接的に観察することができる。この際、ｄＣ／ｄＶを検出し易いように、可変直流電源12から供給する直流バイアスを適切な値に設定している。そして、拡散領域103 の観察位置を走査的に変化させるために、探針11および試料10の少なくとも一方の位置を変化させる、例えばピエゾスキャナ16により試料10の位置を水平面内で微細に変化させるように構成されており、拡散領域103 の観察位置を走査させることにより結果を画像で表示することが可能である。なお、探針11のコンタクト位置を検出するために、レーザービーム照射装置17および反射ビーム検知装置18の対が配設されている。
【００３１】
さらに、探針・コンタクト電極間の電圧を電圧測定回路19で測定し、この測定結果に応じて可変直流電源12および／または交流電源13を制御し、試料の観察毎あるいは異なる試料構造毎に探針・コンタクト電極間に実際に印加される電圧条件を一定化するフィードバック制御回路20が設けられている。
【００３２】
即ち、上記した第１の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法によれば、探針・コンタクト電極間に実際に印加される電圧条件を一定化する。したがって、観察毎に探針11およびコンタクト電極104 に対するコンタクト状態が異なったり、試料構造が異なったりしても、試料表面部の拡散領域に実際に印加される電圧条件を一定化できるので、試料10の観察毎あるいは異なる試料構造毎の拡散領域103 の空乏層の状態を相対的に比較することが可能になる。
【００３３】
なお、試料の観察位置をウエル領域102 に変更すれば、ウエル領域102 の空乏層の状態を観察することが可能になる。
【００３４】
＜第２の実施の形態＞
図２（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示している。
【００３５】
図２（ａ）中に示す試料10a は、図２（ｂ）に示すように、試料表面部の拡散領域103 の底部（観察面の反対部）に試料側面から例えば公知の収束イオンビーム（Focused Ion Beam；ＦＩＢ）加工により溝106 が形成されることにより、拡散領域103 およびウエル領域102 およびシリコン基板101 のそれぞれが試料表面側からみた厚さｄが一定の薄膜部となるように加工されている。その他の部分は、図１（ａ）中に示した試料10と同じであるので、図１（ａ）中と同一符号を付している。また、図２（ａ）中に示す測定系は、従来例の図７（ａ）中に示した測定系と同じであるので、図７（ａ）中と同一符号を付している。
【００３６】
上記したような試料10a に第１の実施の形態と同様に直流バイアスおよび交流電圧を印加し、ｄＣ／ｄＶを検出し、検出位置を走査させ、結果を画像で表示することにより、拡散領域103 （またはウエル領域102 、シリコン基板101 ）の空乏層の状態を間接的に観察することができる。この場合、試料10a の等価回路は、図１（ｂ）に示した試料10の等価回路と同じである。
【００３７】
即ち、上記した第２の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法によれば、探針・コンタクト電極間の印加電圧を、観察の対象である試料表面部の拡散領域（またはウエル領域）の薄膜部分に二次元的に作用させることにより、拡散領域（またはウエル領域）の深さ方向を含めた三次元的要素の影響を抑制し、薄膜状態での拡散領域（またはウエル領域）の空乏層の状態を正確に観察することが可能になる。
【００３８】
なお、上記した第２の実施の形態の測定系においても、第１の実施の形態の測定系と同様に探針・コンタクト電極間の電圧を測定し、この測定結果により可変直流電源12および／または交流電源13をフィードバック制御すれば、前述した第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３９】
＜第３の実施の形態＞
図３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示している。
【００４０】
図３（ａ）中に示す試料10b は、図３（ｂ）に示すように、前記溝106 の内部に、拡散領域103 およびウエル領域102 およびシリコン基板101 の薄膜部にそれぞれにコンタクトする導電部材107 が埋め込まれている。そして、この導電部材107 は、コンタクト部108 が引き出されており、さらに、例えば前記コンタクト電極104 に連なっている。これにより、コンタクト電極104 および導電部材107 を介して拡散領域103 およびウエル領域102 およびシリコン基板101 のそれぞれに直接に所望のバイアス電圧を印加し得るようになっている。その他の部分は、図２（ｂ）に示した試料10a と同じであるので図２（ｂ）中と同一符号を付している。また、図３（ａ）中に示す測定系は、従来例の図７（ａ）中に示した測定系と同じであるので、図７（ａ）中と同一符号を付している。
【００４１】
上記したような試料10b に第２の実施の形態と同様に直流バイアスおよび交流電圧を印加し、ｄＣ／ｄＶを検出し、検出位置を走査させ、結果を画像で表示することにより、拡散領域103 （またはウエル領域102 ）の空乏層の状態を間接的に観察することができる。この場合、試料10b の等価回路は、図１（ｂ）に示した試料10の等価回路と比べて、容量Ｃ1 とＣ2 との接続ノードおよび容量Ｃ2 とＣ3 との接続ノードにそれぞれ可変直流電源12からバイアス電圧が印加される点が異なり、その他は同じである。
【００４２】
即ち、上記した第３の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法によれば、探針・コンタクト電極間の印加電圧を、観察の対象である試料表面部の拡散領域103 （またはウエル領域102 ）の薄膜部分に二次元的に作用させ、薄膜状態での拡散領域103 （またはウエル領域102 ）の空乏層の状態を正確に観察することが可能になる。
【００４３】
しかも、試料表面部の各拡散領域（狭義の拡散領域103 、ウエル領域102 ）にそれぞれ直接に電圧を印加することができ、各拡散領域に実際に印加される電圧を一定化でき、試料構造に関係なく、各拡散領域の電圧条件を統一化して観察することが可能になる。
【００４４】
なお、上記した第３の実施の形態の測定系においても、第１の実施の形態の測定系と同様に探針・コンタクト電極間の電圧を測定し、この測定結果により可変直流電源12および／または交流電源13をフィードバック制御すれば、前述した第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４５】
＜第４の実施の形態＞
図４（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示している。
【００４６】
図４（ａ）中に示す試料10d は、図４（ｂ）に示すように、図１（ａ）中に示した試料10と比べて、試料表面として拡散領域103 およびウエル領域102 およびシリコン基板101 の上面が露呈され、この露呈表面に例えば自然酸化膜からなる絶縁膜105 が形成されている点が異なり、その他は同じであるので図１（ａ）中と同一符号を付している。また、図４（ａ）中に示す測定系は、図７（ａ）中に示した従来の測定系と同様に構成されているので、図７（ａ）中と同一符号を付している。
【００４７】
上記したような試料10c の上面側の絶縁膜105 に探針11をコンタクトさせ、第１の実施の形態と同様に直流バイアスおよび交流電圧を印加してｄＣ／ｄＶを検出し、検出位置を走査させ、結果を画像で表示することにより、拡散領域103 の空乏層の状態を間接的に観察することができる。
【００４８】
この際、拡散領域103 の上面側から電圧変化を与えて測定を行うので、探針11のコンタクト位置と拡散領域103 のほぼ中心位置との対応が少々ずれている時でも、図５（ａ）に示すように探針直下からの空乏層の横方向の広がりが拡散領域103 の範囲を越えるおそれはないので、拡散領域103 の基板方向の深さが０．１μｍ以下の場合でも、ｄＣ／ｄＶを検出することにより探針直下の拡散領域103 の空乏層の状態を測定することが可能になる。
【００４９】
これに対して、従来の測定方法では、探針11のコンタクト位置と拡散領域103 のほぼ中心位置との対応が少々ずれている時には、図５（ｂ）に示すように探針直下からの空乏層の横方向の広がりが拡散領域103 の範囲を越えるおそれがあるので、拡散領域103 の基板方向の深さが０．１μｍ以下の場合でも、ｄＣ／ｄＶを検出することにより探針直下の拡散領域103 の空乏層の状態を測定することが不可能であった。
【００５０】
即ち、上記した第４の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法によれば、観察の対象である試料表面部の拡散領域103 の上面側の絶縁膜105 に探針11をコンタクトさせ、拡散領域103 の上面側から電圧変化を与えて測定を行うことにより、拡散領域103 の空乏層の状態を観察することができる。しかも、従来のように試料表面として拡散領域103 の断面を露呈させるために必要な断面研磨などの加工と比べて、試料作成作業を簡略化することができる。
【００５１】
なお、観察位置をウエル領域102 またはシリコン基板101 に変更すれば、ウエル領域102 またはシリコン基板101 の状態を観察することができる。
【００５２】
なお、上記した第４の実施の形態の測定系においても、第１の実施の形態の測定系と同様に探針・コンタクト電極間の電圧を測定し、この測定結果により可変直流電源12および／または交流電源13をフィードバック制御すれば、第１の実施の形態と同様の前述した効果が得られる。
【００５３】
＜第５の実施の形態＞
図６（ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示している。
【００５４】
図６（ａ）に示すSCM による半導体試料の測定方法は、図７（ａ）中に示した従来の測定方法と比べて、試料10および測定系は同様であるので、図７（ａ）中と同一符号を付しているが、観察の目的（対象）が試料表面部の拡散領域の空乏層の状態ではなく、拡散領域の注入不純物の活性状態（キャリア密度の二次元分布）である点で異なる。
【００５５】
即ち、図６（ｂ）に示すようにシリコン基板101 中へ不純物イオンを打ち込んで導入した時は、不純物イオンの活性化は不十分であり、キャリアは存在しないので空乏層の伸びは不十分であり、交流電圧の振幅変化に対する空乏層の変化量は非常に小さく、ｄＣ／ｄＶ信号は非常に低い。これに対して、不純物イオンの打ち込み後に熱を十分に加えて不純物イオンを活性化させた時は、図５（ｃ）に示すようにキャリアが存在し、空乏層の伸びは大きくなり、交流電圧の振幅変化に対する空乏層の変化量は大きくなり、ｄＣ／ｄＶ信号は大きくなる。
【００５６】
このようにキャリアの状態に応じてｄＣ／ｄＶ信号が異なるという原理に着目し、第５の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法は、ｄＣ／ｄＶ信号を測定することによってキャリアの状態を測定し、拡散領域の注入不純物の活性状態を検出するものである。したがって、従来は、拡散領域の注入不純物の活性状態を検出するために、拡散領域上のゲート絶縁膜（図示せず）上にゲート電極（図示せず）を有する試料（図示せず）を別途構成し、ゲート電極の印加電圧と拡散領域の電流との関係を電気的に測定する必要があったことに比べて、本実施の形態では、拡散領域の注入不純物の活性状態、キャリア密度の二次元分布を簡単に観察することが可能になる。
【００５７】
なお、上記した第５の実施の形態の測定系においても、第１の実施の形態の測定系と同様に探針・コンタクト電極間の電圧を測定し、この測定結果により可変直流電源12および／または交流電源13をフィードバック制御すれば、第１の実施の形態と同様の前述した効果が得られる。
【００５８】
【発明の効果】
上述したように第１の発明に係る走査型静電容量顕微鏡による測定方法によれば、観察の対象である試料表面部の拡散領域（またはウエル領域、シリコン基板）に実際に印加される電圧条件を一定化でき、試料の観察毎あるいは異なる試料構造毎の拡散領域の空乏層の状態を相対的に比較することが可能になる。
【００５９】
また、第２の発明に係る走査型静電容量顕微鏡による測定方法によれば、探針・コンタクト電極間の印加電圧を観察の対象である試料表面部の拡散領域（またはウエル領域、シリコン基板）の薄膜状態での空乏層の状態を観察することにより、拡散領域（またはウエル領域、シリコン基板）を正確に観察することが可能になる。
【００６０】
また、第３の発明に係る走査型静電容量顕微鏡による測定方法によれば、観察の対象である試料の各拡散領域にそれぞれ直接に電圧を印加することができ、各拡散領域に実際に印加される電圧を一定化でき、試料構造に関係なく、各拡散領域の電圧条件を統一化して観察することが可能になる。
【００６１】
また、第４の発明に係る走査型静電容量顕微鏡による測定方法によれば、観察の対象である試料表面部の拡散領域の上面側から電圧変化を与えて測定を行うことにより、拡散領域の基板方向の深さが０．１μｍ以下の場合でも探針直下の拡散領域の空乏層の状態を測定することが可能になり、しかも、試料作成作業を簡略化することが可能になる。
【００６２】
また、第５の発明に係る走査型静電容量顕微鏡による測定方法によれば、試料表面部の拡散領域の注入不純物の活性状態およびキャリア密度の二次元分布を簡単に観察することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示す図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示す図。
【図５】図４中の試料と探針のコンタクト位置からの電界との関係を従来例と対比して示す図。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係るSCM による半導体試料の測定方法を示す図。
【図７】従来のSCM の基本構成と試料の一例を示す図。
【符号の説明】
10…試料、
101 …シリコン基板、
102 …ウエル領域、
103 …拡散領域、
104 …コンタクト電極、
105 …絶縁膜、
110 …カンチレバー、
11…探針、
C1…ＭＯＳキャパシタ、
C2、C3…容量、
12…可変直流電源、
13…変調電源（交流電源）、
14…キャパシタンスセンサ、
15…ロックイン・アンプ、
16…ピエゾスキャナ、
17…レーザービーム照射装置、
18…反射ビーム検知装置、
19…電圧測定回路、
20…フィードバック制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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