(57)【要約】【課題】      ウエハまたはその上に形成されたフィルムの半導体材料の検査を望ましくは非破壊的に行なうために、半導体材料あるいはフィルムへの侵入を必要とせずにシート抵抗検査を行なう。【解決手段】  ウエハまたは試料４のシート抵抗検査は、酸化物を形成しないか又は導電性酸化物を形成する、間隔をおいて配置された複数の接触子１０、１２をウエハ４の表面１８に接触させることにより、表面１８に侵入せずに、それを損傷せずに行なうことができる。そして、接触子１０、１２の１つ以上を介して電気刺激をウエハ４に加え、電気刺激に対する半導体材料の電気的反応を接触子１０、１２の１つ以上を介して検出する。測定された反応と加えられた電気刺激から、ウエハ４の少なくとも１つの電気的性質を決定することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程からなる半導体試料の検査方法、
（ａ）酸化物を形成しないか、又は、導電性酸化物を形成する弾性変形可能な導電性材料で形成された複数の接触子を間隔をおいて配置し、
（ｂ）前記接触子と前記半導体試料の表面を接触させ、その際、前記接触子はその弾性限界内で変形するが、前記半導体試料の表面に侵入しないか、又は、それを損傷しない、
（ｃ）前記接触子のサブセットを介して前記半導体試料に電流を流し、
（ｄ）そこに流れる電流に応じて前記半導体試料に誘起される電圧を測定し、
（ｅ）そこに流れる電流値と測定された電圧値との関数として前記半導体試料の少なくとも１つの電気的特性を決定する。
【請求項２】
請求項１の方法において、
前記接触子のサブセットは前記複数の接触子のすべて、またはその一部を含む。
【請求項３】
請求項１の方法において、
工程（ａ）は２つの接触子を配置することを含み、
工程（ｃ）は前記２つの接触子を介して前記半導体試料に電流を流すことを含み、
工程（ｄ）は前記２つの接触子を介して前記半導体試料に誘起される電圧を測定することを含み、
工程（ｅ）は、前記半導体試料の抵抗率と、前記半導体試料のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために前記半導体試料の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含む。
【請求項４】
請求項１の方法において、
工程（ａ）は３つの接触子を配置することを含み、
工程（ｃ）は前記接触子のうちの２つを介して前記半導体試料に電流を流すことを含み、
工程（ｄ）は残りの接触子と電流を流している接触子のうちの一方とを介して前記半導体試料に誘起される電圧を測定することを含み、
工程（ｅ）は、前記半導体試料の抵抗率と、前記半導体試料のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために前記半導体試料の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含む。
【請求項５】
請求項１の方法において、
工程（ａ）は４つの接触子を配置することを含み、
工程（ｃ）は前記接触子のうちの２つを介して前記半導体試料に電流を流すことを含み、
工程（ｄ）は他の２つの前記接触子を介して前記半導体試料に誘起される電圧を測定することを含み、
工程（ｅ）は、前記半導体試料の抵抗率と、前記半導体試料のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために前記半導体試料の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含む。
【請求項６】
請求項５の方法において、
前記４つの接触子の物理的間隔および相対位置が、前記半導体試料の少なくとも１つの電気的特性が決定される前記半導体試料の領域を形成するために選択される。
【請求項７】
請求項１の方法において、
前記複数の接触子は直線的に間隔をおいて配置される。
【請求項８】
請求項１の方法において、
前記接触子のサブセットの位置をその都度変えながら工程（ｃ）〜（ｄ）を複数回繰り返し、工程（ｅ）は、工程（ｃ）〜（ｄ）の各反復において前記半導体試料に流れる電流と測定された電圧との関数として、前記半導体試料の抵抗率と、前記半導体試料のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために前記半導体試料の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定する。
【請求項９】
請求項１の方法において、
前記半導体試料は半導体材料を覆う誘電体コーティングを含み、
工程（ｂ）で、前記接触子は前記半導体材料の反対側の前記誘電体コーティングの表面に接触し、
工程（ｃ）で、前記電流は前記半導体材料と前記サブセットの接触子の各々の間の前記誘電体コーティングを流れるトンネル電流である。
【請求項１０】
請求項９の方法において、
不可逆的な変化が前記誘電体コーティングに生じないように電流が抑制される。
【請求項１１】
請求項９の方法において、
前記誘電体コーティングは、意図的に塗布されたコーティング、または雰囲気への露出に応じて前記半導体材料上で成長する誘電体コーティングのいずれかである。
【請求項１２】
請求項９の方法において、
前記誘電体コーティングは厚さが３０オングストローム以下の二酸化珪素層である。
【請求項１３】
請求項１の方法において、
前記接触子はそれぞれプラチナとイリジウムのうちの１つで形成される。
【請求項１４】
請求項１の方法において、
前記半導体試料は半導体材料で構成され、
前記半導体材料はその電気的性質を変えるためにその表面経由で導入されたドーパント原子を含んでいる。
【請求項１５】
請求項１４の方法において、
前記ドーパント原子は前記表面の下にＰＮ接合を形成する。
【請求項１６】
請求項１４の方法において、
前記ドーパント原子は前記表面付近の前記半導体材料中に存在し、
工程（ｃ）での前記電流は前記ドーパント原子を含んだ前記半導体材料に応じて抑制されている。
【請求項１７】
請求項１４の方法において、
前記半導体試料は前記半導体材料を覆う誘電体コーティングを含む。
【請求項１８】
請求項１７の方法において、
工程（ｃ）で、前記半導体材料と前記接触子のサブセットの各々の間に流れる電流はトンネル電流であり、不可逆的な変化が前記誘電体コーティングに生じないように電流が抑制され、前記電流は表面付近の前記半導体材料の層に流される。
【請求項１９】
請求項１の方法において、
工程（ｃ）での前記電流は、直流電流か、又は、交流電流が重ね合わされた直流電流のいずれかである。
【請求項２０】
請求項１９の方法において、
前記交流電流は前記半導体試料の抵抗率を著しく変えない最大またはピーク値を持つ。
【請求項２１】
請求項１の方法において、
工程（ｃ）での前記電流は複数の直流電流のうちの１つである。
【請求項２２】
請求項２１の方法において、
前記複数の直流電流のそれぞれが値を持ち、直流電流の各値について前記半導体試料の決定された抵抗率は実質的に同様である。
【請求項２３】
以下の工程からなる支持ウエハ（supporting wafer）試料上の半導体層を検査する方法、
（ａ）表面に酸化物または他の絶縁体を形成しないか、或いは、導電性酸化物または他の物質を形成する弾性変形可能な導電性材料で形成された複数のプローブを間隔をおいて配置し、
（ｂ）前記プローブと前記半導体層の表面を接触させ、その際、前記プローブの先端がその弾性限界内で変形するが、前記半導体層の表面に侵入しないか、又は、それを損傷しない、
（ｃ）前記接触子の第１サブセットを介して前記半導体層に電流を流し、
（ｄ）そこに流れる電流に応じて前記半導体層に誘起される電圧を前記接触子の第２サブセットを介して測定し、
（ｅ）そこに流れる電流値と測定された電圧値との関数として前記半導体層の少なくとも１つの電気的特性を決定する。
【請求項２４】
請求項２３の方法において、
前記接触子の前記第１サブセットと前記第２サブセットは同じでも異なっていてもよく、
前記接触子の各サブセットは前記複数の接触子のすべて、またはその一部を含む。
【請求項２５】
請求項２３の方法において、
工程（ａ）は２つの接触子を配置することを含み、
工程（ｃ）は前記２つの接触子を介して前記半導体層に電流を流すことを含み、
工程（ｄ）は前記２つの接触子を介して前記半導体層に誘起される電圧を測定することを含み、
工程（ｅ）は、前記半導体層の抵抗率と、前記半導体層のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために前記半導体層の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含む。
【請求項２６】
請求項２３の方法において、
工程（ａ）は３つの接触子を配置することを含み、
工程（ｃ）は前記接触子のうちの２つを介して前記半導体層に電流を流すことを含み、
工程（ｄ）は残りの接触子と電流を流している接触子のうちの一方とを介して前記半導体層に誘起される電圧を測定することを含み、
工程（ｅ）は、前記半導体層の抵抗率と、前記半導体層のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために前記半導体層の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含む。
【請求項２７】
請求項２３の方法において、
工程（ａ）は４つの接触子を配置することを含み、
工程（ｃ）は前記接触子のうちの２つを介して前記半導体層に電流を流すことを含み、
工程（ｄ）は他の２つの前記接触子を介して前記半導体層に誘起される電圧を測定することを含み、
工程（ｅ）は、前記半導体層の抵抗率と、前記半導体層のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために前記半導体層の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含む。
【請求項２８】
請求項２７の方法において、
前記４つの接触子の物理的間隔および相対位置が、前記半導体層の少なくとも１つの電気的特性が決定される前記半導体層の領域を形成するために選択される。
【請求項２９】
請求項２３の方法において、
前記複数の接触子は直線的に間隔をおいて配置される。
【請求項３０】
請求項２３の方法において、
前記接触子のサブセットの間隔をその都度変えながら工程（ｃ）〜（ｄ）を複数回繰り返し、工程（ｅ）は、工程（ｃ）〜（ｄ）の各反復において前記半導体層に流れる電流と測定された電圧との関数として、前記半導体層の抵抗率と、前記半導体層のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために前記半導体層の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定する。
【請求項３１】
請求項２３の方法において、
前記半導体層は半導体材料を覆う誘電体コーティングを含み、
工程（ｂ）で、前記接触子は前記半導体材料の反対側の前記誘電体コーティングの表面に接触し、
工程（ｃ）で、前記電流は前記半導体材料と前記サブセットの接触子の各々の間の前記誘電体コーティングを流れるトンネル電流である。
【請求項３２】
請求項３１の方法において、
不可逆的な変化が前記誘電体コーティングに生じないように電流が抑制される。
【請求項３３】
請求項３１の方法において、
前記誘電体コーティングは、意図的に塗布されたコーティング、または雰囲気への露出に応じて前記半導体材料上で成長する天然（native）の酸化物コーティングのいずれかである。
【請求項３４】
請求項３１の方法において、
前記誘電体コーティングは厚さが３０オングストローム以下の二酸化珪素層である。
【請求項３５】
請求項２３の方法において、
前記接触子はそれぞれプラチナとイリジウムのうちの１つで形成される。
【請求項３６】
請求項２３の方法において、
前記半導体層は半導体材料で構成され、
前記半導体材料は、その電気的性質を変えるためにその表面経由で導入されたドーパント原子を含む。
【請求項３７】
請求項３６の方法において、
前記ドーパント原子は前記表面の下にＰＮ接合を形成する。
【請求項３８】
請求項３６の方法において、
前記ドーパント原子は前記表面付近の前記半導体材料中に存在し、
工程（ｃ）での前記電流は前記ドーパント原子を含んだ前記半導体材料に応じて抑制されている。
【請求項３９】
請求項３６の方法において、
前記半導体層は前記半導体材料を覆う誘電体コーティングを含む。
【請求項４０】
請求項３９の方法において、
工程（ｃ）で、前記半導体材料と前記接触子のサブセットの各々の間に流れる電流はトンネル電流であり、不可逆的な変化が前記誘電体コーティングに生じないように電流が抑制され、前記電流は表面付近の前記半導体材料の層に流される。
【請求項４１】
請求項２３の方法において、
工程（ｃ）での前記電流は、直流電流か、又は、交流電流が重ね合わされた直流電流のいずれかである。
【請求項４２】
請求項４１の方法において、
前記交流電流は前記半導体層の抵抗率を著しく変えない最大またはピーク値を持つ。
【請求項４３】
請求項２３の方法において、
工程（ｃ）での前記電流は複数の直流電流のうちの１つである。
【請求項４４】
請求項４３の方法において、
前記複数の直流電流のそれぞれが値を持ち、直流電流の各値について前記半導体層の決定された抵抗率は実質的に同様である。
【請求項４５】
以下の工程からなる半導体ウエハまたは試料を覆う導電性膜を検査する方法、
（ａ）酸化物を形成しないか、又は、導電性酸化物を形成する弾性変形可能な導電性材料で形成された複数の接触子を間隔をおいて配置し、
（ｂ）前記接触子と前記導電性膜の表面を接触させ、その際、前記接触子はその弾性限界内で変形するが、前記導電性膜の表面に侵入しないか、又は、それを損傷しない、
（ｃ）前記接触子のサブセットを介して前記導電性膜に電流を流し、
（ｄ）そこに流れる電流に応じて前記導電性膜に誘起される電圧を測定し、
（ｅ）そこに流れる電流値と測定された電圧値との関数として前記導電性膜の少なくとも１つの電気的特性を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
この出願は、２００４年４月８日付の合衆国仮特許出願Ｎｏ．６０／５６０，６８２にもとづく優先権を主張し、言及によってそれを本書に取り込む。
【０００２】
発明の背景
発明の分野
本発明は、半導体ウエハまたは試料、半導体オン絶縁体ウエハまたは試料、またはいずれか一方に付着されたフィルム等の電気的特性の決定に関し、特に非破壊的方法でそのような特性を決定することに関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
これまで、半導体ウエハまたは試料、半導体オン絶縁体（ＳＯＩ）ウエハまたは試料等の半導体材料のシート抵抗検査は、チップを有する複数の接触子またはプローブの使用を含み、各チップは、合金またはタングステン、および他のいくつかの金属のうちの１つのような比較的硬く非弾性の導電材料から形成されていた。これらのプローブは通常、各チップにコンプライアンスと接触圧を備えさせるばねと、各チップが試料表面に従って引っ込むことを可能にする精密すべりベアリングとを有する機械的な保持装置に取り付けられる。被検査試料は通常、意図的に、あるいはシリコンの場合には自然に、誘電体層またはフィルムが積層されている。検査中に、これら複数のプローブは（検査によっては）半導体材料の表面と接触するために誘電体フィルムを貫通させられる。この貫通は、プローブ・チップの硬さと加えられる圧力に起因する。この誘電体の貫通は下の層または材料に接触するために必要であるが、それは半導体材料自体にも侵入するという望ましくない結果を生じる。
シート抵抗検査が行なわれるウエハまたは試料の半導体材料の各エリアは、その電気的性質を変更するために公知の方法で半導体材料へ導入されたドーパント原子を含んでいる。加工技術の向上によってウエハ上に形成される集積回路が微細化するにしたがって、ドーパント原子が各ウエハの半導体材料内へ導入される深さが減少し、今日では、そのようなドーパント原子は、半導体材料の表面付近の５０ｎｍ未満の深さ部分に導入されることが多くなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドーパント原子が導入されるボリューム（材料部分）の導電率が、その下の半導体材料のそれと多くの場合異なることは周知である。例えば、Ｐ型基材上にＮ型ボリュームがあったり、その逆の場合もある。従って、ウエハまたは試料のシート抵抗検査に使用されるプローブが半導体材料の表面の数十ナノメータ（ｎｍ）を超える深さまで侵入する場合、１つ以上のプローブのチップは、そのボリュームと下の半導体材料との間の空間電荷領域（つまり接合部）より下のレベルで半導体材料内に位置することが多い。１つ以上のプローブがこの接合部に侵入すると、下の半導体材料の１つ以上の特性が測定に取り込まれ、測定精度が落ちることが認められている。さらに、ウエハまたはその上に形成されたフィルムの半導体材料のシート抵抗検査は通常、ウエハ上の多数の点で行なわれるので、そのような検査に起因する損傷により、集積回路を生成するために生産ウエハとしての使用に適さないものになる。
【０００５】
従って、上記の問題および他の問題を克服するために必要なものは、ウエハまたはその上に形成されたフィルムの半導体材料の検査を望ましくは非破壊的に行なうために、半導体材料あるいはフィルムへの侵入を必要とせずにシート抵抗検査を行なう方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の要約
発明は半導体試料を検査する方法である。その方法は、（ａ）酸化物を形成しないか、又は、導電性酸化物を形成する弾性変形可能な導電性材料で形成された複数の接触子を間隔をおいて配置し、（ｂ）接触子と半導体試料の表面を接触させ、その際、接触子はその弾性限界内で変形するが、半導体試料の表面に侵入しないか、又は、それを損傷しない、（ｃ）接触子のサブセットを介して半導体試料に電流を流し、（ｄ）そこに流れる電流に応じて半導体試料に誘起される電圧を測定し、（ｅ）そこに流れる電流値と測定された電圧値との関数として半導体試料の少なくとも１つの電気的特性を決定することを含む。
【０００７】
接触子のサブセットは複数の接触子のすべて、またはその一部を含んでもよい。
【０００８】
その方法において、工程（ａ）は２つの接触子を配置することを含むことができ、工程（ｃ）は２つの接触子を介して半導体試料に電流を流すことを含むことができ、工程（ｄ）は２つの接触子を介して半導体試料に誘起される電圧を測定することを含むことができ、そして工程（ｅ）は、半導体試料の抵抗率と、半導体試料のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために半導体試料の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含むことができる。
【０００９】
代案として、工程（ａ）は３つの接触子を配置することを含むことができ、工程（ｃ）は接触子のうちの２つを介して半導体試料に電流を流すことを含むことができ、工程（ｄ）は残りの接触子と電流を流している接触子のうちの一方とを介して半導体試料に誘起される電圧を測定することを含むことができ、そして工程（ｅ）は、半導体試料の抵抗率と、半導体試料のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために半導体試料の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含むことができる。
【００１０】
代案として、工程（ａ）は４つの接触子を配置することを含むことができ、工程（ｃ）は接触子のうちの２つを介して半導体試料に電流を流すことを含むことができ、工程（ｄ）は他の２つの接触子を介して半導体試料に誘起される電圧を測定することを含むことができ、そして工程（ｅ）は、半導体試料の抵抗率と、半導体試料のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために半導体試料の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含むことができる。４つの接触子の物理的間隔および相対位置が、半導体試料の少なくとも１つの電気的特性が決定される半導体試料の領域を形成するために選択され得る。
【００１１】
複数の接触子は直線的に間隔をおいて配置され得る。
【００１２】
その方法は、接触子のサブセットの位置をその都度変えながら工程（ｃ）〜（ｄ）を複数回繰り返し、工程（ｅ）は、工程（ｃ）〜（ｄ）の各反復において半導体試料に流れる電流と測定された電圧との関数として、半導体試料の抵抗率と、半導体試料のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために半導体試料の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することができる。
【００１３】
半導体試料が半導体材料を覆う誘電体コーティングを含む場合、接触子は半導体材料の反対側の誘電体コーティングの表面に接触し、電流は半導体材料とサブセット接触子の各々の間の誘電体コーティングを流れるトンネル電流とすることができる。不可逆的な変化が誘電体コーティングに生じないように電流が抑制されることが望ましい。
【００１４】
誘電体コーティングは、意図的に塗布された（または成長させられた）コーティングでも、雰囲気への露出に応じて半導体材料上で成長する誘電体コーティングでも、その両方でもよい。
【００１５】
誘電体コーティングは厚さが３ｎｍ以下の二酸化珪素被膜でもよい。
【００１６】
接触子はそれぞれプラチナとイリジウムのうちの１つで形成することができる。
【００１７】
半導体試料が、その電気的性質を変えるためにその表面経由で導入されたドーパント原子を含んでいる半導体材料で構成され得る。ドーパント原子は前記表面の下にＰＮ接合等の半導体結合を形成することができる。
【００１８】
ドーパント原子は前記表面付近の半導体材料中に存在し、工程（ｃ）での電流は前記ドーパント原子を含んだ半導体材料に応じて抑制されていることが望ましい。半導体試料は半導体材料を覆う誘電体コーティングを含むことができる。工程（ｃ）で半導体材料と接触子のサブセットの各々の間に流れる電流はトンネル電流であり、不可逆的な変化が誘電体コーティングに生じないように電流が抑制され得る。トンネル電流を表面付近の半導体材料の層に流すことができる。
【００１９】
工程（ｃ）での電流は、直流電流か、又は、交流電流が重ね合わされた直流電流のいずれでもよい。交流電流は半導体試料の抵抗率を著しく変えない最大またはピーク値を持ち得る。工程（ｃ）での電流は複数の直流電流のうちの１つであり得る。複数の直流電流のそれぞれが値を持ち、直流電流の各値について半導体試料の決定された抵抗率は実質的に同様である。
【００２０】
また、発明は支持ウエハ試料上の半導体層を検査する方法であり、それは、（ａ）表面に酸化物または他の絶縁体を形成しないか、或いは、導電性酸化物または他の物質を形成する弾性変形可能な導電性材料で形成された複数のプローブを間隔をおいて配置し、（ｂ）プローブと半導体層の表面を接触させ、その際、プローブの先端がその弾性限界内で変形するが、半導体層の表面に侵入しないか、又は、それを損傷しない、（ｃ）接触子の第１サブセットを介して半導体層に電流を流し、（ｄ）そこに流れる電流に応じて半導体層に誘起される電圧を接触子の第２サブセットを介して測定し、（ｅ）そこに流れる電流値と測定された電圧値との関数として半導体層の少なくとも１つの電気的特性を決定することを含む。
【００２１】
接触子の第１サブセットと第２サブセットは同じでも異なっていてもよく、接触子の各サブセットは複数の接触子のすべて、またはその一部を含んでもよい。
【００２２】
この方法において、工程（ａ）は２つの接触子を配置することを含むことができ、工程（ｃ）は２つの接触子を介して半導体層に電流を流すことを含むことができ、工程（ｄ）は２つの接触子を介して半導体層に誘起される電圧を測定することを含むことができ、工程（ｅ）は、半導体層の抵抗率と、半導体層のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために半導体層の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含むことができる。
【００２３】
代案として、工程（ａ）は３つの接触子を配置することを含むことができ、工程（ｃ）は接触子のうちの２つを介して半導体層に電流を流すことを含むことができ、工程（ｄ）は残りの接触子と電流を流している接触子のうちの一方とを介して半導体層に誘起される電圧を測定することを含むことができ、工程（ｅ）は、半導体層の抵抗率と、半導体層のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために半導体層の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含むことができる。
【００２４】
代案として、工程（ａ）は４つの接触子を配置することを含むことができ、工程（ｃ）は接触子のうちの２つを介して半導体層に電流を流すことを含むことができ、工程（ｄ）は他の２つの接触子を介して半導体層に誘起される電圧を測定することを含むことができ、そして工程（ｅ）は、半導体層の抵抗率と、半導体層のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために半導体層の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することを含むことができる。
【００２５】
４つの接触子の物理的間隔および相対位置が、半導体層の少なくとも１つの電気的特性が決定される半導体層の領域を形成するために選択され得る。
【００２６】
複数の接触子は直線的に間隔をおいて配置される。
【００２７】
接触子のサブセットの間隔又は位置をその都度変えながら工程（ｃ）〜（ｄ）を複数回繰り返し、工程（ｅ）は、工程（ｃ）〜（ｄ）の各反復において半導体層に流れる電流と測定された電圧との関数として、半導体層の抵抗率と、半導体層のシート抵抗と、その電気的性質を変えるために半導体層の半導体材料へ導入されたドーパント原子の密度の少なくとも１つを決定することができる。
【００２８】
半導体層は半導体材料を覆う誘電体コーティングを含むことができる。工程（ｂ）で、接触子は半導体材料の反対側の誘電体コーティングの表面に接触し、工程（ｃ）で、電流は半導体材料とサブセット接触子の各々の間の誘電体コーティングを流れるトンネル電流であり得る。
【００２９】
不可逆的な変化が誘電体コーティングに生じないように電流が抑制され得る。誘電体コーティングは、意図的に塗布されたコーティング、または雰囲気への露出に応じて半導体材料上で成長する天然の酸化物コーティングのいずれかでもよい。誘電体コーティングは厚さが３０オングストローム以下の二酸化珪素層であってもよい。
【００３０】
接触子はそれぞれプラチナとイリジウムのうちの１つで形成することができる。
【００３１】
半導体層は半導体材料で構成することができ、半導体材料は、その電気的性質を変えるためにその表面経由で導入されたドーパント原子を含んでもよい。ドーパント原子は前記表面の下にＰＮ接合を形成することができる。
【００３２】
ドーパント原子が前記表面付近の半導体材料中に存在し、工程（ｃ）での電流は前記ドーパント原子を含んだ半導体材料に対して抑制することができる。
【００３３】
半導体層は半導体材料を覆う誘電体コーティングを含んでもよい。
【００３４】
工程（ｃ）で半導体材料と接触子のサブセットの各々の間に流れる電流はトンネル（または漏れ）電流であり得、不可逆的な変化が誘電体コーティングに生じないように電流が抑制され得る。また、電流は表面付近の半導体材料の層に流され得る。
【００３５】
工程（ｃ）での電流は、直流電流か、又は、交流電流が重ね合わされた直流電流のいずれでもよい。交流電流は半導体層の抵抗率を著しく変えない最大またはピーク値を持ち得る。工程（ｃ）での電流は複数の直流電流のうちの１つでもよい。複数の直流電流のそれぞれが値を持ち、直流の各値について半導体層の決定された抵抗率は実質的に同様である。
【００３６】
最後に、発明は半導体ウエハまたは試料を覆う導電性膜を検査する方法であって、それは、（ａ）酸化物を形成しないか、又は、導電性酸化物を形成する弾性変形可能な導電性材料で形成された複数の接触子を間隔をおいて配置し、（ｂ）接触子と導電性膜の表面を接触させ、その際、接触子はその弾性限界内で変形するが、導電性膜の表面に侵入しないか、又は、それを損傷しない、（ｃ）接触子のサブセットを介して導電性膜に電流を流し、（ｄ）そこに流れる電流に応じて導電性膜に誘起される電圧を測定し、（ｅ）そこに流れる電流値と測定された電圧値との関数として導電性膜の少なくとも１つの電気的特性を決定することからなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図面の簡単な説明
図１（ａ）は、半導体ウエハの電気的特性の測定のために、第１実施例装置の真空チャック上に置かれた半導体ウエハを示すブロック図と断面側面図の組合せであり、（ｂ）は、（ａ）に示された１つの接触子の先端の拡大図であり、
図２は、図１（ａ）に示された装置と半導体ウエハで、半導体ウエハの半導体基板を覆う誘電体層または導電層を示す図であり、
図３は、半導体ウエハの電気的特性の測定のために、第２実施例装置の真空チャック上に置かれた半導体ウエハを示すブロック図と断面側面図の組合せであり、
図４は、図３に示された装置と半導体ウエハで、半導体ウエハの半導体基板を覆う誘電体層または導電層を示す図であり、
図５は、半導体ウエハの電気的特性の測定のために、第３実施例装置の真空チャック上に置かれた半導体ウエハを示すブロック図と断面側面図の組合せであり、
図６は、図５に示された装置と半導体ウエハで、半導体ウエハの半導体基板を覆う誘電体層または導電層を示す図であり、
図７Ａは、半導体ウエハの電気的特性の測定のために、第４実施例装置の真空チャック上に置かれた半導体ウエハを示すブロック図と断面側面図の組合せであり、
図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線矢視図であり、
図８は、図７Ａに示された装置と半導体ウエハで、半導体ウエハの半導体基板を覆う誘電体層または導電層を示す図であり、
図９は、図１（ａ）および図２〜８のいずれかに示された装置の真空チャック上に置かれた半導体オン絶縁体ウエハの断片図である。
【００３８】
発明の詳細な説明
同じ要素に同じ参照番号を付した添付図を参照して、本発明を説明する。
被覆されていないウエハまたは試料の２プローブ式シート抵抗検査：
図１（ａ）を参照すると、半導体ウエハまたは試料４のシート抵抗検査を行なうための装置２は、減圧源（図示せず）を用いてウエハ４の裏面８を支持する真空チャック６を含んでいる。真空チャック６は導電性でも非導電性でもよく、それは検査されるウエハの種類によって適宜決定される。従って、真空チャック６が導電性か否かは発明を限定するものではない。装置２はさらに一対の接触子またはプローブ１０、１２を含み、そのそれぞれがウエハ４の表面つまり上面１８と接触する導電部分１４、１６を形成している。図１（ａ）で、上面１８は、半導体ウエハ４を構成する適切な半導体材料で形成された半導体基材２０の露出面として示されている。しかし、図２に示すように、ウエハ４はＳｉＯ２等の誘電体で形成された被膜またはフィルム２２を含んでもよく、その場合、ウエハ４の上面１８は被膜２２の露出面である。
【００３９】
接触子１０、１２の少なくとも導電部分１４、１６はそれぞれ、表面に酸化物を形成しないか、あるいは表面に導電性の酸化物を形成する弾性変形可能な材料、例えばプラチナまたはイリジウムのような滑らかで高度に磨かれた金属で形成される。接触子１０、１２は細長いプローブからなり、導電部分１４、１６がプローブのチップを形成するものでよく、各チップは図１（ｂ）に最もよく示されるように略半球形になっている。しかし、略半球形のチップを備えたプローブからなる接触子１０、１２は発明を限定するものではない。
【００４０】
装置２は、チャック６および／または接触子１０、１２の矢印２６で示す方向の上下動を制御する周知の構成の接触形成手段２４を含んでおり、導電部分１４、１６がウエハ４を破損することなく、例えばこすらずに、その上面１８と圧接するまで、ウエハ４と接触子１０、１２とを互いに向けて移動させる。接触子１０および／または１２を上面１８と接触するまで移動させることに適した接触形成手段２４は、ヒラード（Hillard）名義の１９９１年６月１１日付アメリカ特許５，０２３，５６１号に開示された動的プローブ・アームであり、言及することによってそれを本書に取り込む。上面１８と圧接すると、導電部分１４、１６は弾性限界内で弾性変形するが、上面１８に侵入することはなく、又は、ウエハ４を破損すること、例えばこすることはない。
【００４１】
装置２はさらに、接触子１０、１２に接続した電気刺激付与手段３２と測定手段３４を含む。導電部分１４、１６が上面１８に接触した後の適切な時に、電気刺激付与手段３２が半導体基材２０に適切な電気刺激を付与し、測定手段３４が電気刺激に対する半導体基材２０の反応を測定する。半導体基材２０のシート抵抗検査を行なう際、適切な電気刺激は接触子１０、１２間のボリューム３６に直流を流す。必要なら、適切な電気刺激は直流にさらに交流を重ねてもよい。
【００４２】
公知のように、半導体基材２０のシート抵抗検査は上面１８より下のボリューム３６に対して行なわれる。ボリューム３６は半導体基材２０を形成する固有半導体材料でもよく、あるいはその電気的性質を変更するために、適切な空間電荷領域または非限定的な例としてＰＮ接合のような接合を形成するために、適切なドーパント原子が導入された固有半導体材料でもよい。図１（ａ）および図２〜９で、ボリューム３６は、上面１８より下の半導体基材２０の独立部分として示される。しかし、ボリューム３６は上面１８より下の半導体基材２０の所望の割合を占めることができるから、これは発明を限定するものではない。
【００４３】
ボリューム３６に電流が流れると、測定手段３４は、電流に対するウエハ４の反応を、接触子１０、１２間のボリューム３６に誘起される電圧の形で測定する。このプロセスは異なる電流および電圧について複数回繰り返してもよい。そして、それぞれの電流とそれに対応する電圧を電圧対電流のグラフ上に点としてプロットすることができる。その後、ボリューム３６のシート抵抗を決定するために、すべての点をつなぐ線の勾配または点の最良適合線の勾配を測定することができる。このシート抵抗に基づいて、ボリューム３６の抵抗率を公知の方法で決定することができる。
【００４４】
ボリューム３６のドーピング濃度（つまりドーパント原子の密度）は、ＡＳＴＭ基準Ｆ７２３−９９に記載された手順を用いて、あるいは他の適切な方法でボリューム３６のために決定された抵抗率にもとづいて決定することができる。
【００４５】
従来のシート抵抗検査を行なう場合、各々硬く非弾性材料製のプローブからなる接触子が半導体基材２０の数十ナノメーターの深さまで侵入していた。検査用ウエハに対してこのようなシート抵抗検査を行なうことができるが、製品ウエハに対しては適していないことは明らかである。さらに、今日のウエハ上に形成される集積回路に関連したデバイスの小型化し続ける状況で、ドーパント原子は半導体基材２０のボリューム３６の上面１８から約５０ｎｍ未満の深さへ導入され、ドーパント原子の大多数が上面１８付近に留まる。しかし、ボリューム３６に侵入する接触子を利用したそのようなウエハの従来のシート抵抗検査を行なうと、１つ以上の接触子の侵入部分つまりその先端がボリューム３６と下にある半導体材料の間の接合部の下方に通常位置するから、シート抵抗の測定における相当な誤差が生じることが観測されている。
【００４６】
これらの問題を克服するために、本発明は、酸化物を形成しないか、導電性酸化物を形成する弾性変形可能な導電性接触子を使用する。上記の適切な接触形成手段２４と共にこれらの接触子を使用することは、シート抵抗検査を行なう場合に半導体基材２０の上面１８に侵入すること、又は、それを損傷することを回避する。従って、これらの接触子の使用は、製品ウエハのシート抵抗検査を可能にする。
【００４７】
誘電体被膜で被覆されたウエハまたは試料の２プローブ式シート抵抗検査：
図２を参照して、現在製造されているウエハ４は通常、厚さが約３ｎｍ以下の誘電体被膜２２、例えばＳｉＯ２のような天然の誘電体および／または意図的に塗布された誘電体を含んでいる。誘電体からなる被膜２２は比較的薄いので、接触子１０、１２は、被膜２２を含むウエハ４のシート抵抗検査にも使用することができる。この目的のために、導電部分１４、１６が弾性限界内で弾性変形するが、上面１８に侵入することがないように、又は、ウエハ４を破損することがないように、接触形成手段２４は導電部分１４、１６を被膜２２の上面１８に押し込む。その後、電気刺激付与手段３２が、被膜２２に不可逆変化をもたらす程のエネルギーの付与を回避しながら、被膜２２にトンネル電流を生じさせる適切な電気刺激を接触子１０、１２に加える。
【００４８】
被膜２２を流れるトンネル電流に応じて、対応する電流が各接触子１０、１２およびボリューム３６を流れる。この電流がボリューム３６を流れている間、測定手段３４が、電流に対するボリューム３６の反応を接触子１０、１２間の電圧の形で測定する。このプロセスは異なる電流および電圧について複数回繰り返してもよい。そして、それぞれの電流とそれに対応する電圧を電圧対電流のグラフ上の点としてプロットすることができる。その後、ボリューム３６のシート抵抗を決定するために、すべての点をつなぐ線の勾配または点の最良適合線の勾配を測定することができる。このシート抵抗に基づいて、誘電体被膜２２が存在していてもボリューム３６の抵抗率を決定することができる。
【００４９】
導電部分１４、１６は酸化物を形成しないか、導電性酸化物を形成するから、導電部分１４、１６が被膜２２と接触しても、電気刺激の付加と電気刺激に対する測定される反応がそれに影響されることはない。
【００５０】
誘電体からなる被膜２２の厚さが約１．４ｎｍである場合、接触子１０、１２間に加えることができる適切な電気刺激の例は約４５ボルトである。
【００５１】
接触子１０、１２の導電部分１４、１６が検査時に上面１８に侵入しないか、または、ウエハ４を損傷しないから、製品ウエハのシート抵抗検査を行なうことができる。これは、誘電体の被膜２２が半導体基材２０を覆う検査用ウエハのシート抵抗検査を行なう従来方法と対照的であり、従来方法では硬い非弾性プローブが半導体基材２０と接触するために被膜２２に侵入することが要求される。
【００５２】
導電性膜で被覆されたウエハまたは試料の２プローブ式シート抵抗検査：
被膜２２が導体である場合、被膜２２のシート抵抗検査は、被覆されていないウエハの２プローブ式シート抵抗検査に関する上記方法で、導電部分１４、１６で被膜２２を押圧することによって行なうことができる。
【００５３】
２プローブ式シート抵抗検査の以上の記載では、接触子１０、１２間の距離の変更はなかった。しかし、所望なら接触子１０、１２の間隔を複数回変えることができ、ボリューム３６を流れる電流と前記電流の結果そこに誘起される電圧を接触子１０、１２の各間隔ごとに測定することができる。そして、各電流とその対応する電圧を、電圧対電流をグラフ上に点としてプロットすることができる。その後、ボリューム３６のシート抵抗を決定するために、すべての点をつなぐ線の勾配または点の最良適合線の勾配を測定することができる。このシート抵抗に基づいて、ボリューム３６の抵抗率を公知の方法で決定することができる。
【００５４】
被覆されていないウエハの３プローブ式シート抵抗検査：
図３を参照し、図１（ａ）〜図２を引き続き参照すると、上記シート抵抗検査では２つの接触子を使用したが、３つの接触子１０、１２および２８を備える装置２’を検査に使用でき、その場合、１つの接触子、例えば接触子２８、が電気刺激付与手段３２と測定手段３４の両方のための共通接触子として機能する。この共通接触子は測定に寄与する唯一のものである。装置２’は、装置２’が接触子１０、１２と同様の接触子２８をさらに含んでいる以外は、図１（ａ）に示された装置２と同様である。接触子２８は接触子１０、１２の電導部分１４、１６と同じ材料から形成され、同じ形状である電導部分３０を含んでいる。接触子１０、１２、２８の電導部分１４、１６、３０を直線的に配置することが望ましい。しかし、これは発明を限定するものではない。
【００５５】
図３に示されたウエハ４のボリューム３６を検査する際、接触形成手段２４が導電部分１４、１６、３０を半導体基材２０の上面１８に押圧させる。そして、電気刺激付与手段３２が電気刺激を接触子１０、１２に加えると、電流が接触子１０、１２を介してボリューム３６に流れる。この電流が流れている間、測定手段３４が、この電流に応答して接触子１０、２８（または接触子１２、２８）間のボリューム３６に誘起される電圧を測定する。測定された電圧値とともにボリューム３６を流れる電流値を用いて、ボリューム３６の電気的特性を決定することができる。
【００５６】
誘電体被膜で被覆されたウエハまたは試料の３プローブ式シート抵抗検査：
図４を参照し、図１（ａ）〜図３を引き続き参照すると、接触子１０、１２、２８を使用するシート抵抗検査を被膜２２を含むウエハ４にも適用できる。被膜２２が誘電体である場合、それは接触子１０、１２へ加えられる適切な電気刺激に応じて被膜２２を横切ってトンネル電流が流れることを可能にする厚さ、例えば３．０ｎｍ以下、であることが望ましい。適切な電気刺激の値は、被膜２２を不可逆的に変化させる電気的破壊を回避しながら、被膜２２を横切ってトンネル電流を流すように選択される。
【００５７】
半導体基材２０を覆う誘電体からなる被膜２２を含むウエハ４の検査に装置２’が使用される場合、接触形成手段２４が、ボリューム３６上の被膜２２の上面１８に部分１４、１６、３０を押し付ける。その後、電気刺激付与手段が、被膜２２に不可逆変化をもたらす電気的破壊を回避しながら、被膜２２を横切ってトンネル電流を流れさせる適切な電気刺激を接触子１０、１２に加える。
【００５８】
被膜２２を横切って流れるトンネル電流に応じて、対応する電流が各接触子１０、１２とボリューム３６を流れる。この電流がボリューム３６を流れている間、測定手段３４が、この電流によって接触子１０、２８（または接触子１２、２８）間のボリューム３６に誘起される電圧を測定する。接触子１０、２８（または接触子１２、２８）間の電圧の測定は、被膜２２を介してボリューム３６から接触子２８へ流れるトンネル電流によって可能になる。接触子１０、２８（または接触子１２、２８）間で測定された電圧とともに接触子１０、１２間のボリューム３６を流れる電流値を用いて、ボリューム３６のシート抵抗、従ってボリューム３６の抵抗率を決定することができる。
【００５９】
導電性膜で被覆されたウエハまたは試料の３プローブ式シート抵抗検査：
被膜２２が導体である場合、被膜２２のシート抵抗検査は、被覆されていないウエハの３プローブ式シート抵抗検査に関する上記方法で、装置２’の導電部分１４、１６、３０で被膜２２を押圧することによって行なうことができる。
【００６０】
被覆されていないウエハの４プローブ式シート抵抗検査：
図５を参照して、半導体ウエハ４のシート抵抗検査を行なう装置２’’を説明する。装置２’’は、装置２’’が接触子４０、４２をさらに含んでいる以外は、図１（ａ）に示された装置２と同様である。接触子４０、４２は、接触子１０、１２の電導部分１４、１６と同じ材料から形成され、同じ形状である電導部分４４、４６を含んでいる。接触子１０、１２、４０、４２の電導部分１４、１６、４４、４６を０．５〜４．５ｍｍの間隔をおいて直線的に配置することが望ましい。しかし、この直線的配置は発明を限定するものではない。
【００６１】
半導体基材２０のボリューム３６をシート抵抗検査を行なう際、接触形成手段２４が導電部分１４、１６、４４、４６をボリューム３６上の半導体基材２０の上面１８に押圧させる。そして、電気刺激付与手段３２が適当な電気刺激を第１対の接触子、例えば接触子１０、１２、接触子１２、４０または接触子１０、４２に加えると、電流が接触子を介してボリューム３６に流れる。そして、測定手段３４が、この電流に応答して第２対の接触子、例えば接触子４０、４２、接触子１０、１２または接触子１２、４０間のボリューム３６に誘起される電圧を測定する。接触子１０、１２、接触子１２、４０または接触子１０、４２を使用して電気刺激を付与する場合、接触子４０、４２、接触子１０、１２または接触子１２、４０を使用してボリューム３６に誘起される電圧を測定する。測定された電圧値とともにボリューム３６を流れる電流値を用いて、周知の方法でボリューム３６のシート抵抗、従ってボリューム３６の抵抗率を決定することができる。
【００６２】
検査時に接触子１０、１２、４０、４２の電導部分１４、１６、４４、４６が上面１８に侵入しないから、上面１８付近に大多数のドーパント原子が存在するボリューム３６のシート抵抗の測定における誤差が回避される。さらに、検査時に電導部分１４、１６、４４および４６が上面１８に侵入しないから、製品ウエハのシート抵抗検査を行なうことができる。
【００６３】
誘電体被膜で被覆されたウエハまたは試料の４プローブ式シート抵抗検査：
図６を参照して、装置２’’は、半導体基材２０を覆う誘電体からなる被膜２２を含む半導体ウエハ４のボリューム３６のシート抵抗、従ってその抵抗率、の決定にも使用できる。この場合、接触子１０、１２、４０、４２の電導部分１４、１６、４４、４６が上面１８に押し付けられるが、その上面はこの場合、ボリューム３６の上の誘電体被膜２２の露出面である。誘電体被膜２２は、第１対の接触子へ加えられる適切な電気刺激に応じてトンネル電流が流れることを可能にする厚さであることが望ましい。その後、電気刺激付与手段３２が、被膜２２に不可逆変化をもたらす電気的破壊を回避しながら、被膜２２を横切ってトンネル電流を流れさせる適切な電気刺激を第１対の接触子、例えば接触子１０、１２に加える。
【００６４】
被膜２２を横切って流れるトンネル電流に応じて、対応する電流がボリューム３６を流れる。この電流がボリューム３６を流れている間、測定手段３４が、第２対の接触子、例えば接触子４０、４２、間のボリューム３６に誘起される電圧の形で電流に対する半導体基材２０の反応を測定する。第２対の接触子間の電圧の測定は、被膜２２を介してボリューム３６と第２対の接触子間を流れる低レベルの漏れ電流によって可能になる。第２対の接触子間で測定された電圧とともに第１対の接触子間のボリューム３６を流れる電流値を用いて、ボリューム３６のシート抵抗、従ってボリューム３６の抵抗率を決定することができる。
【００６５】
導電性膜で被覆されたウエハまたは試料の４プローブ式シート抵抗検査：
被膜２２が導体である場合、被膜２２のシート抵抗検査は、被覆されていないウエハの４プローブ式シート抵抗検査に関する上記方法で、装置２’’の導電部分１４、１６、４４、４６で被膜２２を押圧することによって行なうことができる。
【００６６】
装置２’’は、図１（ａ）および図２で接触子１０、１２が接続しているように、電気刺激付与手段３２と測定手段３４に接続した接触子１０、１２、４０、４２の１対だけを単に使用するだけで、装置２に関する上記方法で、シート抵抗テストに利用することができる。
【００６７】
シート抵抗テストに装置２’’を利用することができる別の方法は、第１の電流を接触子１０、４０を介してボリューム３６に流すために電気刺激付与手段３２を接続し、接触子１０、４０を介して第１の電流によってボリューム３６に生じた第１の電圧を測定するために測定手段３４を接続する。その後、第２の電流を接触子１０、４２を介してボリューム３６に流すために電気刺激付与手段３２を接続し、接触子１０、４２を介して第２の電流によってボリューム３６に生じた第２の電圧を測定するために測定手段３４を接続する。最後に、第３の電流を接触子１０、１２を介してボリューム３６に流すために電気刺激付与手段３２を接続し、接触子１０、１２を介して第３の電流によってボリューム３６に生じた第３の電圧を測定するために測定手段３４を接続する。簡明さのために、上記接続は図５や図６に示されない。
【００６８】
このように測定した電流とその対応する電圧を、電圧対電流をグラフ上に点としてプロットすることができる。そして、すべての点をつなぐ線の勾配または点の最良適合線の勾配からボリューム３６のシート抵抗を決定することができる。このシート抵抗に基づいて、ボリューム３６の抵抗率を公知の方法で決定することができる。
【００６９】
被覆されていないウエハの４点デルタプローブ式シート抵抗検査：
図７Ａおよび図７Ｂを参照して、半導体ウエハ４のシート抵抗検査を行なう装置２’’’をこれから説明する。装置２’’’は、図７Ｂに最もよく示されたデルタ状に接触子１０、１２、４、４２が配置されること以外、図５に示された装置２’’と同様である。半導体基材２０のボリューム３６のシート抵抗検査のために、接触形成手段２４が接触子１０、１２、４０、４２の電導部分１４、１６、４４、４６をボリューム３６上の半導体基材２０の上面１８に押圧させる。そして、電気刺激付与手段３２が適当な電気刺激を接触子１０、１２に加えると、電流が接触子を介してボリューム３６に流れる。この電流が流れている間、測定手段３４が、電流に応じて接触子４０、４２間のボリューム３６に誘起される電圧を測定する。測定された電圧値とともにボリューム３６を流れる電流値を用いて、公知の方法でボリューム３６のシート抵抗、従ってボリューム３６の抵抗率を決定することができる。
【００７０】
検査時に接触子１０、１２、４０、４２の電導部分１４、１６、４４、４６が上面１８に侵入しないから、上面１８付近に大多数のドーパント原子が存在するボリューム３６のシート抵抗、従って抵抗率、の測定における誤差が回避される。さらに、検査時に電導部分１４、１６、４４および４６が上面１８に侵入しないから、製品ウエハのシート抵抗検査を行なうことができる。
【００７１】
誘電体被膜で被覆されたウエハまたは試料の４点デルタプローブ式シート抵抗検査：
図８を参照して、装置２’’’は、半導体基材２０を覆う誘電体からなる被膜２２を含む半導体ウエハ４のボリューム３６のシート抵抗、従ってその抵抗率、の決定にも使用できる。この場合、接触子１０、１２、４０、４２の電導部分１４、１６、４４、４６が上面１８に押し付けられるが、その上面はこの場合、ボリューム３６の上の誘電体被膜２２の露出面である。その後、電気刺激付与手段３２が、被膜２２に不可逆変化をもたらす電気的破壊を回避しながら、被膜２２を横切ってトンネル電流を流れさせる適切な電気刺激を接触子１０、１２に加える。
【００７２】
被膜２２を横切って流れるトンネル電流に応じて、対応する電流が各接触子１０、１２とボリューム３６を流れる。この電流がボリューム３６を流れている間、測定手段３４が、接触子４０、４２間のボリューム３６に誘起される電圧の形で電流に対する半導体基材２０の反応を測定する。接触子４０、４２間の電圧の測定は、被膜２２を介してボリューム３６と接触子４０、４２間を流れる漏れ電流によって可能になる。接触子４０、４２間で測定された電圧とともに接触子１０、１２間のボリューム３６を流れる電流値を用いて、ボリューム３６のシート抵抗、従ってボリューム３６の抵抗率を決定することができる。
【００７３】
導電性膜で被覆されたウエハまたは試料の４点デルタプローブ式シート抵抗検査：
被膜２２が導体である場合、被膜２２のシート抵抗検査は、被覆されていないウエハの４点デルタプローブ式シート抵抗検査に関する上記方法で、装置２’’’の導電部分１４、１６、４４、４６で上面１８を押圧することによって行なうことができる。
【００７４】
半導体オン絶縁体ウエハのシート抵抗検査：
以上の説明では、ウエハ４が半導体材料で形成された半導体基材２０を備えていた。しかし、望みなら、真空チャック６に載置された図９に示すような半導体オン絶縁体（ＳＯＩ）ウエハ５０の検査に上記接触子を利用することができる。ＳＯＩウエハ５０はオプションの半導体基材５２、誘電（酸化）膜５４、および酸化膜５４を覆う半導体上層５６を含んでいてもよい。ドーパント原子が電気的性質を変えるために半導体上層５６へ導入された場合、半導体上層５６は半導体基材２０のボリューム３６のようなボリューム５８を含むことができる。ＳＯＩウエハ５０の上面６０は、半導体上層５６の露出面または半導体上層５６を覆う誘電体または導体からなる被膜６２（仮想線で表示）の露出面でありえる。
【００７５】
装置２は、先に述べた誘電体被膜２２のある、あるいは被膜なしの半導体基材２０のボリューム３６の検査と同様に、誘電体被膜６２のある、あるいは被膜なしの半導体上層５６のボリューム５８のシート抵抗検査に利用することができる。さらに、装置２は、先に述べた導体被膜２２の検査と同様に、導体被膜６２のシート抵抗検査に利用することができる。さらに、装置２’、２’’または２’’’は、先に述べた誘電体被膜２２のある、あるいは被膜なしの半導体基材２０のボリューム３６の検査と同様に、誘電体被膜６２のある、あるいは被膜なしの半導体上層５６のボリューム５８のシート抵抗検査に利用することができる。最後に、装置２’、２’’または２’’’は、先に述べた導体被膜２２の検査と同様に、導体被膜６２のシート抵抗検査に利用することができる。従って、図１（ａ）および図２〜図８に関連してこれまで説明した検査であって、ＳＯＩウエハ５０に適用される検査の説明は、不要な重複を避けるために繰り返さない。
【００７６】
理解されるように、酸化物を形成しないか、導電性酸化物を形成する材料で形成された導電部分を少なくとも持つ、望ましくは長手のプローブからなる上記の弾性変形可能な導電性接触子は、半導体ウエハまたはＳＯＩウエハの、約５０ｎｍ未満の深さへドーパント原子がドープされた半導体材料のシート抵抗、従って抵抗率、の決定に利用することができる。接触子は、ドープした半導体材料の表面に直接接触させて、あるいはトンネル電流が流れ得る厚さを持った誘電（酸化）膜の表面に接触させて使用できる。約５０ｎｍ未満の深さへドーパント原子がドープされた半導体材料とともにこれらの接触子を使用することによって、検査時に半導体材料や誘電体被膜に侵入したり、それらを損傷する従来の接触子の使用に起因する測定の不正確さを回避する非破壊式に、半導体材料のシート抵抗検査を行うことを可能にする。
【００７７】
さらに、上記接触子の導電部分が酸化物を形成しないか、導電性酸化物を形成するから、接触子は、導電被膜の表面に侵入しないか、または、損傷することなく、ドープされたあるいはドープなしの半導体材料の導電被膜のシート抵抗検査に利用することができる。
好適実施例を参照して発明を説明した。以上の詳細な説明を読み理解すれば、明白な改変および変更に想到するであろう。例えば、直流に交流を重ね、交流がボリューム３６の抵抗率を著しく変えない最大またはピーク値を持つことが考えられる。望みなら、複数の異なる値の直流をボリューム３６に流し、直流の各値に対する抵抗率を、電流に応じてボリューム３６に誘起される電圧から決定することができる。この場合、各直流値を選択し、直流の各値について半導体試料の決定された抵抗率が実質的に同様なものにする。付記されたクレームあるいはその均等物の範囲に含まれる限り、そのような改変および変更をすべて含むように発明が解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】（ａ）は、半導体ウエハの電気的特性の測定のために、第１実施例装置の真空チャック上に置かれた半導体ウエハを示すブロック図と断面側面図の組合せ、（ｂ）は、（ａ）に示された１つの接触子の先端の拡大図
【図２】図１（ａ）に示された装置と半導体ウエハで、半導体ウエハの半導体基板を覆う誘電体層または導電層を示す図
【図３】半導体ウエハの電気的特性の測定のために、第２実施例装置の真空チャック上に置かれた半導体ウエハを示すブロック図と断面側面図の組合せ
【図４】図３に示された装置と半導体ウエハで、半導体ウエハの半導体基板を覆う誘電体層または導電層を示す図
【図５】半導体ウエハの電気的特性の測定のために、第３実施例装置の真空チャック上に置かれた半導体ウエハを示すブロック図と断面側面図の組合せ
【図６】図５に示された装置と半導体ウエハで、半導体ウエハの半導体基板を覆う誘電体層または導電層を示す図
【図７Ａ】半導体ウエハの電気的特性の測定のために、第４実施例装置の真空チャック上に置かれた半導体ウエハを示すブロック図と断面側面図の組合せ
【図７Ｂ】図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線矢視図
【図８】図７Ａに示された装置と半導体ウエハで、半導体ウエハの半導体基板を覆う誘電体層または導電層を示す図
【図９】図１（ａ）および図２〜８のいずれかに示された装置の真空チャック上に置かれた半導体オン絶縁体ウエハの断片図
【符号の説明】
【００７９】
４    ウェハ（試料）
１０  接触子
１２  接触子
１８  表面（上面）
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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