(57)【要約】【課題】　非破壊測定を実現することで、製品用半導体ウェハに利用可能な荷電キャリア寿命測定方法及び測定装置を提供すること。【解決手段】　導電性測定プローブ（６）と半導体ウェハ（１０）の表面とを接触させてキャパシタを形成する。交流電圧を重畳した直流電圧を、前記測定プローブと前記半導体ウェハの間に付与し、第１の電圧値と第２の電圧値との間で変化させる。前記半導体ウェハにおける前記測定プローブとの接触点近傍の箇所に光パルス（３６）を照射する。前記キャパシタにおける時間ごとの静電容量の変化を前記光パルスの照射終了後に測定する。前記測定した静電容量の変化に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定する。【選択図】　図１
2004146831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　半導体ウェハの荷電キャリア寿命測定方法であって、
　（ａ）導電性測定プローブと半導体ウェハの表面とを接触させてキャパシタを形成するキャパシタ形成工程と、
　（ｂ）交流電圧を重畳した直流電圧を、前記測定プローブと前記半導体ウェハの間に付与する電圧付与工程と、
　（ｃ）前記直流電圧を第１の電圧値と第２の電圧値との間で変化させる電圧変化工程と、
　（ｄ）前記半導体ウェハにおける前記測定プローブとの接触点近傍の箇所に光パルスを照射する光パルス照射工程と、
　（ｅ）前記キャパシタにおける静電容量の時間ごとの変化を前記光パルスの照射終了後に測定する静電容量変化測定工程と、
　（ｆ）前記測定した静電容量の変化に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定する荷電キャリア寿命測定工程と、を備えることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項２】
　請求項１に記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記半導体ウェハは、半導体層と、この半導体層を覆う誘電層とを備え、
　前記測定プローブが前記誘電層に接触することで前記キャパシタを形成し、
前記キャパシタでは、前記測定プローブが第１プレートとなり、前記半導体層が第２プレートとなり、前記誘電層が前記両プレート間の絶縁体となることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項３】
　請求項１に記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記測定プローブには前記半導体ウェハと接触する誘電層が形成され、
　前記誘電層は、前記測定プローブの外面で成長するものまたは前記測定プローブの外面に塗布されるものであることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項４】
　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記測定プローブにおいて少なくとも前記半導体ウェハと接触する箇所は弾性変形可能な材料からなることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項５】
　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記キャパシタは、前記第２の電圧値において最小静電容量値となり、
　前記キャパシタの静電容量値は前記光パルスに対応して前記最小静電容量値から増加し、
　前記光パルスの照射終了後、前記キャパシタの静電容量値は前記増加した静電容量値から前記最小静電容量値へと減少することを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項６】
　請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記静電容量変化測定工程では、前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率を測定し、
　前記荷電キャリア寿命測定工程では、前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定することを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項７】
　請求項６に記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率は、前記光パルスの照射終了直後の短時間に測定されることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項８】
　請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記光パルス照射工程及び前記静電容量変化測定工程は、前記直流電圧が前記第２の電圧値であるときに行われることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項９】
　半導体ウェハの荷電キャリア寿命測定装置であって、
　半導体ウェハの第１の面を保持する導電性ウェハ保持手段と、
　導電性測定プローブと、
　前記ウェハ保持手段が前記半導体ウェハを保持した状態で、前記測定プローブ及び前記半導体ウェハの第２の面を相対移動させて両者を接触させることでキャパシタを形成させる移動手段と、
　交流電圧が重畳された直流電圧を前記キャパシタに付与し、前記直流電圧を第１の電圧値から第２の電圧値に変化させる電気的刺激付与手段と、
　前記半導体ウェハにおける前記測定プローブとの接触点近傍の箇所に光パルスを照射する光源と、
　前記光パルスの照射終了後に前記キャパシタにおける静電容量の変化を時間ごとに測定し、この時間ごとの静電容量の変化に基づいて、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定する測定手段と、を備えることを特徴とする荷電キャリア寿命測定装置。
【請求項１０】
　請求項９に記載の荷電キャリア寿命測定装置において、
　前記測定プローブと前記半導体ウェハとの接触は、前記測定プローブと、前記半導体ウェハの半導体層を覆う誘電層との間で行われることを特徴とする荷電キャリア寿命測定装置。
【請求項１１】
　請求項９に記載の荷電キャリア寿命測定装置において、
　前記測定プローブには、前記半導体ウェハと接触する誘電層が形成され、
　前記誘電層は、前記測定プローブの外面で成長するものまたは前記測定プローブ外面に塗布されるものであることを特徴とする荷電キャリア寿命測定装置。
【請求項１２】
　請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定装置において、
　前記測定プローブにおいて少なくとも前記半導体ウェハと接触する箇所は弾性変形可能な材料からなることを特徴とする荷電キャリア寿命測定装置。
【請求項１３】
　請求項９ないし請求項１２のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定装置において、
　前記キャパシタは、前記第２の電圧値において最小静電容量値となり、
　前記キャパシタの静電容量値は前記光パルスに対応して増加し、
　前記測定手段は、前記増加した静電容量値から前記最小静電容量値への静電容量値の変化を時間ごとに測定することを特徴とする荷電キャリア測定装置。
【請求項１４】
　請求項９ないし請求項１３のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定装置において、
　前記測定手段は、前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率を測定し、この時間変化率に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定することを特徴とする荷電キャリア寿命測定装置。
【請求項１５】
　請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定装置において、
　前記光源による光パルスの照射及び前記測定手段による前記時間ごとの静電容量の変化の測定は、前記直流電圧が前記第２の電圧値であるときになされることを特徴とする荷電キャリア寿命測定装置。
【請求項１６】
　半導体ウェハの荷電キャリア寿命測定方法であって、
　（ａ）半導体ウェハの表面を用いてキャパシタを形成するキャパシタ形成工程と、
　（ｂ）前記キャパシタに付与する試験用電圧を第１の電圧値から第２の電圧値へと変化させる電圧変化工程と、
　（ｃ）前記半導体ウェハに光パルスを照射して前記キャパシタにおける静電容量を増加させる光パルス照射工程と、
　（ｄ）前記キャパシタの静電容量が減少する時間変化率を測定する時間変化率測定工程と、
　（ｅ）前記測定した時間変化率に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定する荷電キャリア寿命測定工程と、を備えることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項１７】
　請求項１６に記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記時間変化率測定工程は、前記光パルスの照射終了後に行われることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項１８】
　請求項１６または請求項１７に記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記キャパシタ形成工程では、導電性測定プローブと前記半導体ウェハの半導体層との間に誘電層を挟むことを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項１９】
　請求項１８に記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記誘電層は、前記半導体層を覆う誘電層、前記測定プローブの外面で成長する誘電層、前記測定プローブの外面に塗布された誘電層のいずれかであることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【請求項２０】
　請求項１６ないし請求項１９のいずれかに記載の荷電キャリア寿命測定方法において、
　前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率は、前記光パルスの照射終了直後の短時間に測定されることを特徴とする荷電キャリア寿命測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は製品用半導体ウェハの荷電キャリア寿命（charge carrier lifetime）を測定する測定方法及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　半導体ウェハのプロセスでは、半導体ウェハに形成された集積回路の寿命が、半導体層の欠陥や不純物濃度に影響されることがよく知られている。半導体層の欠陥や不純物濃度を判定するためには荷電キャリア寿命測定が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　しかし、従来の荷電キャリア寿命測定は試験用半導体ウェハに対してのみ行うことが意図され、製品用半導体ウェハに利用できるものはなかった。そして、試験用ウェハに対する荷電キャリア寿命測定を用いると、試験用ウェハに対する測定と製品用ウェハに対する測定との間に必ずしも十分な相関関係が得られないという問題があった。
【０００４】
　本発明の目的は、上記問題を解決し、製品用半導体ウェハの荷電キャリア寿命を非破壊で測定可能な方法及び装置を提供することである。
　本発明の別の目的は、後述する詳細説明を読みこれを理解すれば明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　本発明に係る半導体ウェハの荷電キャリア寿命測定方法は、
　（ａ）導電性測定プローブと半導体ウェハの表面とを接触させてキャパシタを形成するキャパシタ形成工程と、
　（ｂ）交流電圧を重畳した直流電圧を、前記測定プローブと前記半導体ウェハの間に付与する電圧付与工程と、
　（ｃ）前記直流電圧を第１の電圧値と第２の電圧値との間で変化させる電圧変化工程と、
　（ｄ）前記半導体ウェハにおける前記測定プローブとの接触点近傍の箇所に光パルスを照射する光パルス照射工程と、
　（ｅ）前記キャパシタにおける時間ごとの静電容量の変化を前記光パルスの照射終了後に測定する静電容量変化測定工程と、
　（ｆ）前記測定した静電容量の変化に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定する荷電キャリア寿命測定工程と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
　本発明において、前記半導体ウェハが、半導体層と、この半導体層を覆う誘電層とを備え、前記測定プローブが前記誘電層に接触することで前記キャパシタを形成し、前記キャパシタでは、前記測定プローブが第１プレートとなり、前記半導体層が第２プレートとなり、前記誘電層が前記両プレート間の絶縁体となるように構成することができる。
　これとは別に、前記測定プローブには前記半導体ウェハと接触する誘電層が形成され、前記誘電層は、前記測定プローブの外面で成長するものまたは前記測定プローブの外面に塗布される構成とすることもできる。
【０００７】
　本発明では、前記測定プローブにおいて少なくとも前記半導体ウェハと接触する箇所を弾性変形可能な材料から構成することが好ましい。
　また、前記キャパシタは、前記第２の電圧値において最小静電容量値となり、前記キャパシタの静電容量値は前記光パルスに対応して前記最小静電容量値から増加し、前記光パルスの照射終了後、前記キャパシタの静電容量値は前記増加した静電容量値から前記最小静電容量値へと減少することが好ましい。
【０００８】
　本発明において、前記静電容量変化測定工程では、前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率を測定し、前記荷電キャリア寿命測定工程では、前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定することができる。
　ここで、前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率は、前記光パルスの照射終了直後の短時間に測定されることが好ましい。
　また、前記光パルス照射工程及び前記静電容量変化測定工程は、前記直流電圧が前記第２の電圧値であるときに行うことが好ましい。
【０００９】
　本発明に係る半導体ウェハの荷電キャリア寿命測定装置は、
　半導体ウェハの第１の面を保持する導電性ウェハ保持手段と、
　導電性測定プローブと、
　前記ウェハ保持手段が前記半導体ウェハを保持した状態で、前記測定プローブ及び前記半導体ウェハの第２の面を相対移動させて両者を接触させることでキャパシタを形成させる移動手段と、
　交流電圧が重畳された直流電圧を前記キャパシタに付与し、前記直流電圧を第１の電圧値から第２の電圧値へと変化させる電気的刺激付与手段と、
　前記半導体ウェハにおける前記測定プローブとの接触点近傍の箇所に光パルスを照射する光源と、
　前記光パルスの照射終了後に前記キャパシタにおける静電容量の変化を時間ごとに測定し、この時間ごとの静電容量の変化に基づいて、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定する測定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
　本発明において、前記測定プローブと前記半導体ウェハとの接触は、前記測定プローブと、前記半導体ウェハの半導体層を覆う誘電層との間で行うことができる。
　これとは別に、前記測定プローブに、前記半導体ウェハと接触する誘電層を形成し、前記誘電層が、前記測定プローブの外面で成長するものまたは前記測定プローブ外面に塗布されるものとすることもできる。
　また、前記測定プローブにおいて少なくとも前記半導体ウェハと接触する箇所は弾性変形可能な材料で構成することが好ましい。
【００１１】
　本発明において、前記キャパシタは、前記第２の電圧値において最小静電容量値となり、前記キャパシタの静電容量値は前記光パルスに対応して増加し、前記測定手段は、前記増加した静電容量値から前記最小静電容量値への静電容量値の変化を時間ごとに測定することが好ましい。
　また、前記測定手段は、前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率を測定し、この時間変化率に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定してもよい。
　更に、前記光源による光パルスの照射及び前記測定手段による前記時間ごとの静電容量の変化の測定は、前記直流電圧が前記第２の電圧値であるときになされることが好ましい。
【００１２】
　本発明に係る半導体ウェハの荷電キャリア寿命測定方法は、
　（ａ）半導体ウェハの表面を用いてキャパシタを形成するキャパシタ形成工程と、
　（ｂ）前記キャパシタに付与する試験用電圧を第１の電圧値から第２の電圧値へと変化させる電圧変化工程と、
　（ｃ）前記半導体ウェハに光パルスを照射して前記キャパシタにおける静電容量を増加させる光パルス照射工程と、
　（ｄ）前記キャパシタの静電容量が減少する時間変化率を測定する時間変化率測定工程と、
　（ｅ）前記測定した時間変化率に基づき、前記半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定する荷電キャリア寿命測定工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
　本発明において、前記時間変化率測定工程は、前記光パルスの照射終了後に行われることが好ましい。
　また、前記キャパシタ形成工程では、導電性測定プローブと前記半導体ウェハの半導体層との間に誘電層を挟むことが好ましい。
　ここで、前記誘電層は、前記半導体層を覆う誘電層、前記測定プローブの外面で成長する誘電層、前記測定プローブの外面に塗布された誘電層のうち少なくとも１つとすることができる。
　また、前記キャパシタにおける静電容量の時間変化率は、前記光パルスの照射終了直後の短時間に測定されることが好ましい。
【実施例】
【００１４】
　以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の説明では、同一または類似の部分、部材等については、同一または類似の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００１５】
　図１（ａ）において、本発明に係る半導体ウェハ荷電キャリア寿命測定装置の第１実施形態である荷電キャリア寿命測定装置２は、半導体ウェハ１０の下面８を保持する導電性チャック４と、弾性変形可能な導電性測定プローブ６とを備える。
　測定プローブとしては、弾性変形可能かつ導電性を有するもの、例えばタンタル等の金属に化学的にエッチング処理を施したものを用いることができる。
　プローブ６の先端部１２には、半導体ウェハ１０の上面１４に接触する球状面が形成される。但し、プローブ６の先端部１２は任意の形状とすることができるため、本発明は上記形状に限られるものではない。
　チャック４及び／またはプローブ６には移動手段２０が接続され、プローブ６の先端部１２と半導体ウェハ１０の上面１４とを相対移動させることで両者を接触させる。
【００１６】
　チャック４とプローブ６とを接続するように電気的刺激付与手段２２が設けられ、半導体ウェハ１０がチャック４に保持されかつプローブ６の先端部１２が半導体ウェハ１０の上面１４に接触しているとき、半導体ウェハ１０に試験用の電気的刺激を付与する。
　試験用電気的刺激としては、例えば、図２に示されるような静電容量−電圧（CV）型の電気的刺激２４がある。電気的刺激２４は交流電圧（図示せず）が重畳された直流電圧であり、半導体ウェハ１０の閾値電圧（VT）２８よりも小さい第１の電圧値（VSTART）２６から、閾値電圧２８よりも大きい第２の電圧値（VMEAS）３０まで変化する。
【００１７】
　直流電圧をゆっくりと変化させることで、半導体層１８におけるプローブ６との接触点の下方に位置する箇所に少数キャリアを発生させる。
　本実施形態で用いるCV型の電気的刺激２４は、半導体ウェハ１０がp型シリコンから形成される場合に用いるものである。半導体ウェハ１０がn型シリコンから形成される場合にはCV型の電気的刺激２４を反転させればよい。
【００１８】
　測定装置２にはキセノンランプなどの光源３４を設け、この光源３４からプローブ６との接触点付近にある半導体ウェハ１０に対して光パルス３６を照射する。
　チャック４とプローブ６との間には測定手段３８が接続され、光パルス３６に対する半導体ウェハ１０の反応を測定し、この測定値から半導体ウェハ１０の荷電キャリア寿命を測定する。
【００１９】
　図１（a）に示される半導体ウェハ１０は、半導体層１８と、この半導体層を覆う誘電層１６とを有する。このため、本実施形態において、半導体ウェハ１０の上面１４は、半導体層１８の反対側に位置する誘電層の面を指す。
【００２０】
　図１（ｂ）には、本発明に係る半導体ウェハ荷電キャリア寿命測定装置の第２実施形態である荷電キャリア寿命測定装置２’が示される。測定装置２’には、弾性変形可能な導電性プローブ６’が設けられ、このプローブには先端部１２’と、少なくとも先端部１２’を覆う誘電層１６’とが形成される。
【００２１】
　導電性プローブ６’に誘電層１６’を形成することで、半導体ウェハ１０’の半導体層１８に対して直接電気測定を行うことができるようになる。即ち、半導体層１８を覆う誘電層を半導体ウェハ１０’に形成しなくても、先端部１２’を覆う誘電層１６’が形成されたプローブ６’は、半導体層１８の上面１４’に直接接触可能となる。
【００２２】
　プローブ６’の材料としては、弾性変形可能かつ導電性を有するもの、例えばタンタルを用いることができる。プローブ６の少なくとも先端部１２にタンタルを用いた場合、先端部１２の外面には外気への露出に伴って自生の酸化層が成長する。この酸化層が誘電層１６’となる。また、プローブ６’をタンタル製としつつ、誘電層１６’は熱により成長した金属酸化物とすることもできる。
　但し、誘電層１６’は、少なくとも先端部１２’付近のプローブ６’の外面で成長するまたは同外面に塗布されかつ高誘電率を有するものであればいかなる材料でもよい。
　ここで、誘電率は３．９以上であることが好ましい。
　成長した誘電層としては、例えば酸化タンタルがあり、塗布された誘電層１６’としては例えばシリコンゴムがある。
【００２３】
　図１（ａ）に示す測定装置２では、プローブ６の先端部１２と半導体ウェハ１０の上面１４とが接触することでキャパシタを形成する。即ち、プローブ６がキャパシタの第１のプレートとなり、半導体層１８がキャパシタの第２のプレートとなり、誘電層１６が両者の間に配置された絶縁体となる。
【００２４】
　同様に、図１（ｂ）に示す測定装置２’では、プローブ６’の先端部１２’と半導体ウェハ１０’の上面１４’とを接触させることでキャパシタを形成する。即ち、プローブ６’の導電部がキャパシタの第１のプレートとなり、半導体層１８がキャパシタの第２のプレートとなり、誘電層１６’が両者の間に配置された絶縁体となる。
【００２５】
　図１（ａ）に示す測定装置２を用いた測定方法では、半導体ウェハ１０の下面８をチャック４に保持させた状態で、プローブ６の先端部１２と半導体ウェハ１０の上面１４とを相対移動させて両者を接触させる。
　その後、電気的刺激付与手段２２を用いて、プローブ６とチャック４との間にCV型の電気的刺激２４を付与する。より具体的には、電気的刺激付与手段２２により、交流電圧を重畳した直流電圧を第１の電圧値２６と第２の電圧値３０との間で変化させる。
【００２６】
　CV型の電気的刺激２４を付与する間、測定手段３８により、プローブ６及び半導体ウェハ１０から形成されたキャパシタにおける静電容量の変化を、第１の電圧値２６における最大静電容量値（Cmax）４０から第２の電圧値３０における最小静電容量（Cmin）４２まで計測する。
【００２７】
　CV型の電気的刺激が第２の電圧値３０になったとき、光源３４から光パルス３６を照射する。照射された光パルス３６は、半導体層１８のうちプローブ６との接触点下方に位置する箇所で吸収される。この吸収は光電効果による電子と正孔の対の発生に伴って起こるものであり、これにより、プローブ６と半導体ウェハ１０から形成されたキャパシタの静電容量は、図２の矢印４４で示すように増加する。
【００２８】
　光パルス３６の強度は、測定手段３８が測定する静電容量が最大静電容量値４０に到達するのに十分であることが好ましいがこれに限られるものではない。
　光パルス３６の照射が終了すると、プローブ６及び半導体ウェハ１０からなるキャパシタの静電容量は、図２の矢印４６で示すように、最大静電容量値４０から最小静電容量値４２へと減少する。
【００２９】
　図３において、光パルス３６を所定の照射時間５０の間照射させると、プローブ６及び半導体ウェハ１０からなるキャパシタの静電容量は、最小静電容量値４２から最大静電容量値４０へと増加する。
　照射時間５０が経過し、光パルス３６の照射を終了させると、光パルス３６と半導体ウェハ１０の半導体層１８との相互作用に対応して発生した電子・正孔の対が再結合を開始するとともに、プローブ６及び半導体ウェハ１０からなるキャパシタの静電容量は所定時間５２の間に最大静電容量値４０から最小静電容量値４２に向かって減少し始める。
【００３０】
　再結合の割合、即ち、静電容量の減少は、半導体ウェハ１８の欠陥及び不純物濃度に大きく依存する。測定手段３８はキャパシタの静電容量の変化を時間ごとに測定し、この結果に基づき、半導体ウェハ１０の荷電キャリア寿命を測定する。
　より具体的には、測定手段３８は、キャパシタにおける静電容量の時間変化率を測定し、この結果に基づき、半導体ウェハ１０の荷電キャリア寿命を測定する。
【００３１】
　光電効果により発生した電子・正孔の対の再結合率は光パルス３６の照射終了直後に最大となるため、キャパシタにおける静電容量の時間変化率は、光パルス３６の照射終了直後の短時間に測定する。
　このため、キャパシタにおける静電容量の時間変化率は、光パルス３６の照射終了後から所定時間５４を経た時点で測定される。所定時間５４を経た時点でのキャパシタにおける静電容量の時間変化率は、半導体層１８の欠陥及び不純物濃度に関連付けることができる。
【００３２】
　複数の半導体ウェハ１０に形成されたキャパシタにおける静電容量の時間変化率の測定は、光パルス３６の照射終了時点から略同一の時点で行うことにより、複数の半導体ウェハ１０間で半導体層の欠陥及び不純度濃度を関連付けることが好ましい。しかし、本発明はこの構成に限られるものではない。
【００３３】
　図３において、実線６０は不純物濃度の高い半導体層１８に関する時間ごとの静電容量の変化を示し、破線６２は不純物濃度の低い半導体層１８に関する時間ごとの静電容量の変化を示す。
　図示されるように、所定時間５４を経た時点における実線６０の時間変化率は破線６２の時間変化率よりも大きい。即ち、不純物濃度の高い半導体層１８に関する実線６０は、不純物濃度の低い半導体層１８に関する破線６２よりも傾斜が大きい。実線６０及び破線６２における傾斜の相違は、２枚の半導体ウェハ１０の荷電キャリア寿命に関連付けることができる。
【００３４】
　上記測定方法は図１（ａ）に示した第１実施形態の測定装置２を参照して説明したが、当業者にとって、図１（ｂ）に示した第２実施形態の測定装置２’でも同様に利用可能であることは自明であろう。従って、不必要な繰返しを避けるため、図１（ｂ）に示す測定装置２’に関する詳細説明は省略する。
【００３５】
　以上のように、本発明では、半導体ウェハの荷電キャリア寿命の測定方法及び測定装置を提供できる。また、本発明の測定装置及び測定方法は非破壊式であるため、製品用半導体ウェハにも用いることができる。
【００３６】
　好適な実施形態を参照して本発明を説明してきた。上記説明を読みこれを理解したとき、その他の変形や変更も明らかになるであろう。
　例えば、前記実施形態ではp型シリコンからなる半導体ウェハ１０に対してCV型の電気的刺激２４を用いたが、これに限られず、CV型の電気的刺激２４を反転させてn型シリコンからなる半導体ウェハ１０に用いることもできる。
　また、前記実施形態では、半導体ウェハの面として上面１４、１４’と下面８を示したが、これに限られず、電気的刺激２４の付与により、時間ごとの静電容量の変化を測定可能であればどのような位置関係でもよい。
【００３７】
　前記第１実施形態では、プローブ６は誘電層を備えないものとしたが、備えるもの（例えば、第２実施形態のプローブ６’と同様の構成）であってもよい。即ち、プローブ６をキャパシタの第１のプレートとし、半導体層１８を第２のプレートとし、プローブ６の誘電層及び半導体ウェハ１０の誘電層１６を誘電層とする構成とすることも可能である。この場合、プローブ６の誘電層が加わる分キャパシタンスがより大きくなり、この結果、インピーダンスがより小さくなる。ここで、プローブ６の誘電層のキャパシタンスを事前に測定しておき、これを実際のデータに反映させる処理を加えることもできるが、そのような処理なしに静電容量の時間変化率を比較することも可能である。
　本発明は、説明の範囲内にある変形や変更はすべて含むものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（a）は本発明に係る半導体ウェハ荷電キャリア寿命測定装置の第１実施形態の概略構成図であり、（b）は本発明に係る半導体ウェハ荷電キャリア寿命測定装置の第２実施形態の概略構成図である。
【図２】前記第１・第２実施形態の測定プローブ及び半導体ウェハから形成されたキャパシタにおける電圧と静電容量の関係を示す図である。
【図３】図３は、前記第１・第２実施形態のキャパシタにおける時間と静電容量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
２、２’　　　　荷電キャリア寿命測定装置
４　　　　　　　ウェハ保持手段であるチャック
６、６’　　　　測定プローブ
８　　　　　　　半導体ウェハの下面
１０、１０’　　半導体ウェハ
１２　　　　　　測定プローブの先端部
１４　　　　　　半導体ウェハの上面
１６　　　　　　半導体ウェハの誘電層
１６’　　　　　測定プローブの誘電層
１８　　　　　　半導体ウェハの半導体層
２０　　　　　　移動手段
２２　　　　　　電気的刺激付与手段
２４　　　　　　電気的刺激（直流電圧）
２６　　　　　　第１の電圧値
２８　　　　　　閾値電圧
３０　　　　　　第２の電圧値
３４　　　　　　光源
３６　　　　　　光パルス
３８　　　　　　測定手段
４０　　　　　　キャパシタの最大静電容量値
４２　　　　　　キャパシタの最小静電容量値
【図１】
2004146831.tif 000003
【図２】
2004146831.tif 000004
【図３】
2004146831.tif 000005