JP2017207405A - 半導体装置の評価方法、半導体装置の評価装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロックイン・サーモグラフィを用いて、半導体装置の性能を評価する。
【解決手段】信号入力部１１０は、半導体装置２０に、第１の信号を入力する。撮像部１２０は、半導体装置２０に第１の信号が入力されている間、半導体装置２０の赤外線画像を撮像する。検出部１３０は、半導体装置２０の複数の領域それぞれについて、半導体装置２０に生じる温度変化を第２の信号として検出する。生成部１４０は、第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する。評価部１５０は、前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、半導体装置２０の性能を評価する。
【選択図】図１
【解決手段】信号入力部１１０は、半導体装置２０に、第１の信号を入力する。撮像部１２０は、半導体装置２０に第１の信号が入力されている間、半導体装置２０の赤外線画像を撮像する。検出部１３０は、半導体装置２０の複数の領域それぞれについて、半導体装置２０に生じる温度変化を第２の信号として検出する。生成部１４０は、第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する。評価部１５０は、前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、半導体装置２０の性能を評価する。
【選択図】図１
Description
本発明は、半導体装置の評価方法、半導体装置の評価装置及び半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の検査に、ロックイン・サーモグラフィが用いられることがある。例えば、特許文献１には、ロックイン・サーモグラフィを用いて、半導体チップの欠陥を検出する方法が記載されている。
半導体装置は、半導体層を有することがある。半導体層を有する半導体装置としては、例えば、太陽電池、発光装置及び有機電界効果トランジスタが挙げられる。
半導体層を有する半導体装置は、例えば、長時間の使用により、劣化することがある。このような半導体装置においては、半導体装置の劣化を検出するために、半導体装置の性能を評価することが重要となる。
本発明の目的は、ロックイン・サーモグラフィを用いて、半導体層を有する半導体装置の性能を評価することにある。
本発明によれば、
半導体層を有する半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置に第１の信号を入力する工程と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する工程と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する工程と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する工程と、
を備える評価方法が提供される。
半導体層を有する半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置に第１の信号を入力する工程と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する工程と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する工程と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する工程と、
を備える評価方法が提供される。
本発明によれば、
半導体層を有する半導体装置の評価装置であって、
前記半導体装置に第１の信号を入力する信号入力部と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する検出部と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する生成部と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する評価部と、
を備える評価装置が提供される。
半導体層を有する半導体装置の評価装置であって、
前記半導体装置に第１の信号を入力する信号入力部と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する検出部と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する生成部と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する評価部と、
を備える評価装置が提供される。
本発明によれば、
半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を有する半導体装置の性能を評価する工程と、
を備え、
前記半導体装置の性能を評価する工程は、
前記半導体装置に第１の信号を入力する工程と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する工程と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する工程と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を有する半導体装置の性能を評価する工程と、
を備え、
前記半導体装置の性能を評価する工程は、
前記半導体装置に第１の信号を入力する工程と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する工程と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する工程と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、ロックイン・サーモグラフィを用いて、半導体層を有する半導体装置の性能を評価することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
以下に示す説明において、検出部１３０、生成部１４０、評価部１５０及び記憶部１６０は、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックである。
以下に示す説明において、検出部１３０、生成部１４０、評価部１５０及び記憶部１６０は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現される。ハードウェアとしては、例えば、コンピュータのＣＰＵ、コンピュータのメモリ、ハードディスク及びネットワーク接続機器が挙げられる。ソフトウェアとしては、例えば、図１に示した構成を実現するプログラムが挙げられる。
以下に示す説明において、評価装置１０を構成する方法及び評価装置１０を構成する装置には、様々な変形例がある。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る評価装置１０の構成を示す図である。評価装置１０は、ロックイン・サーモグラフィを用いて、半導体装置２０の温度差分布及び半導体装置２０の位相差分布を測定する。評価装置１０は、半導体装置２０の温度差分布及び半導体装置２０の位相差分布の少なくとも一方に基づいて、半導体装置２０の性能を評価する。図１に示す例において、評価装置１０は、信号入力部１１０、撮像部１２０、検出部１３０、生成部１４０、評価部１５０及び記憶部１６０を備える。
図１は、第１の実施形態に係る評価装置１０の構成を示す図である。評価装置１０は、ロックイン・サーモグラフィを用いて、半導体装置２０の温度差分布及び半導体装置２０の位相差分布を測定する。評価装置１０は、半導体装置２０の温度差分布及び半導体装置２０の位相差分布の少なくとも一方に基づいて、半導体装置２０の性能を評価する。図１に示す例において、評価装置１０は、信号入力部１１０、撮像部１２０、検出部１３０、生成部１４０、評価部１５０及び記憶部１６０を備える。
図１に示す例において、半導体装置２０は、光電変換装置である。半導体装置２０が光電変換装置である場合、半導体装置２０の半導体層２００は、光電変換層である。
図１に示す例において、半導体装置２０は、発光装置（例えば、ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。半導体装置２０が発光装置である場合、半導体装置２０の半導体層２００は、発光層である。
図１に示す例において、半導体層２００は、薄膜である。半導体層２００の膜厚としては、１０μｍ以下が好ましく、１．０μｍ以下がさらに好ましい。
図１に示す例において、半導体装置２０は、有機光電変換装置（有機薄膜太陽電池）である。有機光電変換装置の半導体層２００としては、例えば、共役高分子化合物、フラーレン及びフラーレン誘導体からなる群から選ばれる１種以上の化合物を含む層が挙げられる。
図１に示す例において、半導体装置２０は、有機光電変換装置（有機薄膜太陽電池）以外の光電変換装置（太陽電池）であってもよい。有機光電変換装置以外の光電変換装置（太陽電池）としては、例えば、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、ＣＩＳ太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池、色素増感太陽電池及びＨｙｕｎ Ｓｕｋ Ｊｕｎｇ，Ｎａｍ−Ｇｙｕ Ｐａｒｋ，Ｓｍａｌｌ，"Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ：Ｆｒｏｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｔｏ Ｄｅｖｉｃｅｓ"，２０１５，Ｖｏｌｕｍｅ １１，Ｐａｇｅｓ １０−２５に記載のペロブスカイト太陽電池が挙げられる。
以下、第１の実施形態では、半導体装置２０が、有機光電変換装置（有機薄膜太陽電池）であるものとして説明する。
半導体装置２０は、通常、第１の電極２１０及び第２の電極２２０からなる一対の電極間に、光電変換層を有する。
半導体装置２０は、通常、基板上に形成される。基板は、電極を形成し、その上に光電変換層を形成する際に、化学的に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック及びシリコンが挙げられる。
第１の電極２１０及び第２の電極２２０の一方は、透明または半透明であることが好ましい。透明または半透明の電極の材料としては、金属酸化物及び金属が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、インジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）及びインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）が挙げられる。金属としては、銅、銀、金及びアルミニウムが挙げられる。透明または半透明の電極の材料としては、酸化スズ、ＩＺＯ及びＩＴＯが好ましい。
第１の電極２１０及び第２の電極２２０の一方は、透明でなくてもよい。該電極の材料としては、金属及び合金が好ましい。金属としては、例えば、銅、銀、金及びアルミニウムが挙げられる。合金としては、例えば、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−インジウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金及び銀−インジウム合金が挙げられる。
信号入力部１１０は、半導体装置２０に、第１の信号を入力する。図１に示す例において、第１の信号は、正弦波信号または矩形波信号である。
信号入力部１１０は、半導体装置２０に、電圧を印加する。
信号入力部１１０は、半導体装置２０に、光（例えば、白色光）を照射してもよい。
撮像部１２０は、半導体装置２０に第１の信号が入力されている間、半導体装置２０の赤外線画像を撮像する。撮像部１２０は、第１の信号の周波数よりも高いフレームレートで、半導体装置２０の赤外線画像を撮像する。温度分解能を向上させる観点から、フレームの総数は、１００枚以上が好ましく、１０００枚以上がより好ましく、２０００枚以上がさらに好ましい。
検出部１３０は、半導体装置２０の複数の領域それぞれについて、半導体装置２０に生じる温度変化のうち、参照信号に同期する温度変化を第２の信号として検出する。参照信号は、第１の信号と同じ周波数を有する。
生成部１４０は、半導体装置２０の複数の領域それぞれについて、第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する。
本発明において、温度差は、参照信号に同期する温度変化の最大値を意味する。
本発明において、位相差は、参照信号と第２の信号との時間的なずれを意味する。
図３を用いて後述するように、生成部１４０は、温度差分布に基づいて、温度差の度数分布を生成することができる。
図５を用いて後述するように、生成部１４０は、位相差分布に基づいて、位相差の度数分布を生成することができる。
評価部１５０は、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方に基づいて、半導体装置２０の性能を評価する。半導体装置２０の性能としては、例えば、光電変換効率が挙げられる。
評価部１５０は、記憶部１６０から基準データを読み出す。本発明において、基準データは、半導体装置２０の性能を評価するための基準となる温度差分布、及び半導体装置２０の性能を評価するための基準となる位相差分布の少なくとも一方を意味する。基準データとしては、例えば、劣化していない半導体装置２０の温度差分布、及び劣化していない半導体装置２０の位相差分布の少なくとも一方が挙げられる。
評価部１５０は、生成部１４０が生成した温度差分布と基準データとの差、及び生成部１４０が生成した位相差分布と基準データとの差の少なくとも一方に基づいて、半導体装置２０の性能を評価することができる。
図６及び図７を用いて後述するように、評価部１５０は、生成部１４０が生成した温度差分布と基準データとの差、及び生成部１４０が生成した位相差分布と基準データとの差の少なくとも一方に基づいて、半導体装置２０の性能の低下（例えば、曲線因子の低下）を評価することができる。
評価部１５０は、生成部１４０が生成した温度差分布と基準データとの差、及び生成部１４０が生成した位相差分布と基準データとの差の少なくとも一方に基づいて、半導体装置２０の欠陥を検出してもよい。
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例
＜インクの製造＞
１，２−ジクロロベンゼンに、高分子化合物（三協化成社製、商品名：ＰＮＴｚ４Ｔ）及びフラーレン誘導体（フロンティアカーボン社製、商品名：nanom spectra E100H）を溶解し、インクを製造した。高分子化合物の重量に対するフラーレン誘導体の重量の比は、２．０であった。高分子化合物とフラーレン誘導体との重量の合計は、インクの重量に対して、１．２重量％であった。
＜インクの製造＞
１，２−ジクロロベンゼンに、高分子化合物（三協化成社製、商品名：ＰＮＴｚ４Ｔ）及びフラーレン誘導体（フロンティアカーボン社製、商品名：nanom spectra E100H）を溶解し、インクを製造した。高分子化合物の重量に対するフラーレン誘導体の重量の比は、２．０であった。高分子化合物とフラーレン誘導体との重量の合計は、インクの重量に対して、１．２重量％であった。
＜ＺｎＯ層の形成＞
ガラス基板上に形成されたＩＴＯ膜上に、ＺｎＯの分散液（アルドリッチ社製、商品名：ZnO nanoparticle, dispersion）をスピンコートし、２００℃で１０分間加熱した。
ガラス基板上に形成されたＩＴＯ膜上に、ＺｎＯの分散液（アルドリッチ社製、商品名：ZnO nanoparticle, dispersion）をスピンコートし、２００℃で１０分間加熱した。
＜光電変換層の形成＞
ＺｎＯ層の上に、上記インクをスピンコートし、高分子化合物及びフラーレン誘導体を含む層（光電変換層）を形成した。光電変換層の膜厚は、１８０ｎｍであった。
ＺｎＯ層の上に、上記インクをスピンコートし、高分子化合物及びフラーレン誘導体を含む層（光電変換層）を形成した。光電変換層の膜厚は、１８０ｎｍであった。
＜ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の形成＞
光電変換層の上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ヘレウス社製、商品名：HTL Solar N）をスピンコートした。
光電変換層の上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ヘレウス社製、商品名：HTL Solar N）をスピンコートした。
＜有機薄膜太陽電池の形成＞
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の上に、１×１０−５Ｐａ〜１×１０−４Ｐａの真空中で、ＭｏＯ３（ＮｅｗＭｅｔ社製、商品名：MOLYBDENUM (VI) OXIDE）を２０ｎｍ蒸着した。次いで、ＭｏＯ３層の上に、１×１０−５Ｐａ〜１×１０−４Ｐａの真空中で、銀を１００ｎｍ蒸着して、半導体装置２０としての有機薄膜太陽電池を得た。
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の上に、１×１０−５Ｐａ〜１×１０−４Ｐａの真空中で、ＭｏＯ３（ＮｅｗＭｅｔ社製、商品名：MOLYBDENUM (VI) OXIDE）を２０ｎｍ蒸着した。次いで、ＭｏＯ３層の上に、１×１０−５Ｐａ〜１×１０−４Ｐａの真空中で、銀を１００ｎｍ蒸着して、半導体装置２０としての有機薄膜太陽電池を得た。
＜封止＞
封止基板（ガラスキャップ）の外周部に、紫外線硬化性エポキシ樹脂（スリーボンド社製、商品名：ThreeBond 3124）を塗布した。この封止基板と、半導体装置２０としての有機薄膜太陽電池が形成された素子基板とを貼り合わせ、封止材に紫外線を照射して、有機薄膜太陽電池を封止した。紫外線照射後、素子基板を８０℃で１時間加熱して、半導体装置２１Ａ及び半導体装置２２Ａを得た。
封止基板（ガラスキャップ）の外周部に、紫外線硬化性エポキシ樹脂（スリーボンド社製、商品名：ThreeBond 3124）を塗布した。この封止基板と、半導体装置２０としての有機薄膜太陽電池が形成された素子基板とを貼り合わせ、封止材に紫外線を照射して、有機薄膜太陽電池を封止した。紫外線照射後、素子基板を８０℃で１時間加熱して、半導体装置２１Ａ及び半導体装置２２Ａを得た。
シリコン系フォトダイオード（分光計器社製、商品名：ＢＳ−５２０ＢＫ）を用いて、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光量を１ＳＵＮに調整した。次いで、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光を照射しながら、半導体装置２１Ａの電流−電圧特性を測定した。以下の表１に示すように、光電変換効率は５．４％、曲線因子は０．６３であった。
シリコン系フォトダイオード（分光計器社製、商品名：ＢＳ−５２０ＢＫ）を用いて、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：ＯＴＥＮＴＯ−ＳＵＮ Ｖ）の光量を１ＳＵＮに調整した。次いで、半導体装置２１Ａの出力端子を開放し、半導体装置２１Ａに、ショートパスフィルター（朝日分光社製、商品名：ＳＩ０８４０）を通して、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：ＯＴＥＮＴＯ−ＳＵＮ Ｖ）の光を９６時間照射した（半導体装置２１Ｂ）。
シリコン系フォトダイオード（分光計器社製、商品名：ＢＳ−５２０ＢＫ）を用いて、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光量を１ＳＵＮに調整した。次いで、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光を照射しながら、半導体装置２１Ｂの電流−電圧特性を測定した。以下の表１に示すように、光電変換効率は３．１％、曲線因子は０．４６であった。
半導体装置２１Ｂを１００℃で１時間加熱した（半導体素子２１Ｃ）。
シリコン系フォトダイオード（分光計器社製、商品名：ＢＳ−５２０ＢＫ）を用いて、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光量を１ＳＵＮに調整した。次いで、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光を照射しながら、半導体装置２１Ｃの電流−電圧特性を測定した。以下の表１に示すように、光電変換効率は４．８％、曲線因子は０．５８であった。
図２は、半導体装置２１Ａ、半導体装置２１Ｂ及び半導体装置２１Ｃの温度差分布の一例を示した図である。図３は、図２に示した温度差の度数分布を示した図である。
図２及び図３に示す例において、第１の信号は、正弦波電圧（周波数：１．８Ｈｚ、振幅：４．０Ｖ、オフセット電圧：０Ｖ）であった。フレームレートは５１Ｈｚ、フレームの総数は２０００枚であった。
図２に示すように、半導体装置２１Ｂの温度差分布（β）は、半導体装置２１Ａの温度差分布（α）とは異なっていた。この結果は、半導体装置２１Ａの光電変換効率の低下（半導体装置２１Ａの劣化）に対応する。
図２に示すように、半導体装置２１Ｃの温度差分布（γ）は、半導体装置２１Ａの温度差分布と類似していた。この結果は、半導体装置２１Ｂの性能の回復に対応する。
図３に示すように、半導体装置２１Ｂの温度差の度数分布（β）は、半導体装置２１Ａの温度差の度数分布（α）とは異なっていた。この結果は、半導体装置２１Ａの光電変換効率の低下（半導体装置２１Ａの劣化）に対応する。
図３に示すように、半導体装置２１Ｃの温度差の度数分布（γ）は、半導体装置２１Ａの温度差の度数分布（α）と類似していた。この結果は、半導体装置２１Ｂの性能の回復に対応する。
図２及び図３に示すように、温度差分布に基づいて、半導体装置２０の性能を評価することができた。
図４は、半導体装置２１Ａ、半導体装置２１Ｂ及び半導体装置２１Ｃの位相差分布の一例を示した図である。図５は、図４に示した位相差の度数分布を示した図である。
図４及び図５に示す例において、第１の信号は、正弦波電圧（周波数：１．８Ｈｚ、振幅：４．０Ｖ、オフセット電圧：０Ｖ）であった。フレームレートは５１Ｈｚ、フレームの総数は２０００枚であった。
図４に示すように、半導体装置２１Ｂの位相差分布（β）は、半導体装置２１Ａの位相差分布（α）とは異なっていた。この結果は、半導体装置２１Ａの光電変換効率の低下（半導体装置２１Ａの劣化）に対応する。
図４に示すように、半導体装置２１Ｃの位相差分布（γ）は、半導体装置２１Ａの位相差分布（α）と類似していた。この結果は、半導体装置２１Ｂの性能の回復に対応する。
図５に示すように、半導体装置２１Ｂの位相差の度数分布（β）は、半導体装置２１Ａの位相差の度数分布（α）とは異なっていた。この結果は、半導体装置２１Ａの光電変換効率の低下（半導体装置２１Ａの劣化）に対応する。
図５に示すように、半導体装置２１Ｃの位相差の度数分布（γ）は、半導体装置２１Ａの位相差の度数分布（α）と類似していた。この結果は、半導体装置２１Ｂの性能の回復に対応する。
図４及び図５に示すように、位相差分布に基づいて、半導体装置２０の性能を評価することができた。
図６は、半導体装置２１Ａ、半導体装置２１Ｂ及び半導体装置２１Ｃの電流−電圧特性と、半導体装置２１Ａ、半導体装置２１Ｂ及び半導体装置２１Ｃの位相差の度数分布との関係を説明するための図である。
図６（ａ）は、半導体装置２１Ａ、半導体装置２１Ｂ及び半導体装置２１Ｃの電流−電圧特性を示した図である。図６（ａ）中のαは、半導体装置２１Ａの電流−電圧特性を示す。図６（ａ）中のβは、半導体装置２１Ｂの電流−電圧特性を示す。図６（ａ）中のγは、半導体装置２１Ｃの電流−電圧特性を示す。
図６（ｂ）は、半導体装置２１Ａ、半導体装置２１Ｂ及び半導体装置２１Ｃの位相差の度数分布を示した図である。図６（ｂ）中のαは、半導体装置２１Ａの位相差の度数分布を示す。図６（ｂ）中のβは、半導体装置２１Ｂの位相差の度数分布を示す。図６（ｂ）中のγは、半導体装置２１Ｃの位相差の度数分布を示す。
図６（ａ）及び以下の表１に示すように、半導体装置２１Ｂの曲線因子は、半導体装置２１Ａ及び半導体装置２１Ｃの曲線因子よりも低かった。
図６（ｂ）に示すように、半導体装置２１Ｂの位相差の度数分布（β）は、半導体装置２１Ａの位相差の度数分布（α）及び半導体装置２１Ｃの位相差の度数分布（γ）とは異なっていた。具体的には、半導体装置２１Ｂの位相差分布は、３９．０°〜１６３．７°の範囲の位相差を含んでいた。
シリコン系フォトダイオード（分光計器社製、商品名：ＢＳ−５２０ＢＫ）を用いて、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光量を１ＳＵＮに調整した。次いで、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光を照射しながら、半導体装置２２Ａの電流−電圧特性を測定した。以下の表１に示すように、光電変換効率は５．２％、曲線因子は０．６３であった。
シリコン系フォトダイオード（分光計器社製、商品名：ＢＳ−５２０ＢＫ）を用いて、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：ＯＴＥＮＴＯ−ＳＵＮ Ｖ）の光量を１ＳＵＮに調整した。次いで、半導体装置２２Ａの出力端子を短絡し、半導体装置２２Ａに、ショートパスフィルター（朝日分光社製、商品名：ＳＩ０８４０）を通して、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：ＯＴＥＮＴＯ−ＳＵＮ Ｖ）の光を９６時間照射した（半導体装置２２Ｂ）。
シリコン系フォトダイオード（分光計器社製、商品名：ＢＳ−５２０ＢＫ）を用いて、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光量を１ＳＵＮに調整した。次いで、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光を照射しながら、半導体装置２２Ｂの電流−電圧特性を測定した。以下の表１に示すように、光電変換効率は３．６％、曲線因子は０．４９であった。
半導体装置２２Ｂを１００℃で１時間加熱した（半導体装置２２Ｃ）。
シリコン系フォトダイオード（分光計器社製、商品名：ＢＳ−５２０ＢＫ）を用いて、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光量を１ＳＵＮに調整した。次いで、ソーラシミュレータ（分光計器社製、商品名：多機能ソーラシミュレータ）の光を照射しながら、半導体装置２２Ｃの電流−電圧特性を測定した。以下の表１に示すように、光電変換効率は４．７％、曲線因子は０．６０であった。
図７は、半導体装置２２Ａ、半導体装置２２Ｂ及び半導体装置２２Ｃの電流−電圧特性と、半導体装置２２Ａ、半導体装置２２Ｂ及び半導体装置２２Ｃの位相差の度数分布との関係を説明するための図である。
図７に示す例において、第１の信号は、正弦波電圧（周波数：１．８Ｈｚ、振幅：４．０Ｖ、オフセット電圧：０Ｖ）であった。フレームレートは５１Ｈｚ、フレームの総数は２０００枚であった。
図７（ａ）は、半導体装置２２Ａ、半導体装置２２Ｂ及び半導体装置２２Ｃの電流−電圧特性を示した図である。図７（ａ）中のαは、半導体装置２２Ａの電流−電圧特性を示す。図７（ａ）中のβは、半導体装置２２Ｂの電流−電圧特性を示す。図７（ａ）中のγは、半導体装置２２Ｃの電流−電圧特性を示す。
図７（ｂ）は、半導体装置２２Ａ、半導体装置２２Ｂ及び半導体装置２２Ｃの位相差の度数分布を示した図である。図７（ｂ）中のαは、半導体装置２２Ａの位相差の度数分布を示す。図７（ｂ）中のβは、半導体装置２２Ｂの位相差の度数分布を示す。図７（ｂ）中のγは、半導体装置２２Ｃの位相差の度数分布を示す。
図７（ａ）及び以下の表１に示すように、半導体装置２２Ｂの曲線因子は、半導体装置２２Ａ及び半導体装置２２Ｃの曲線因子よりも低かった。
図７（ｂ）に示すように、半導体装置２２Ｂの位相差の度数分布（β）は、半導体装置２２Ａの位相差の度数分布（α）及び半導体装置２２Ｃの位相差の度数分布（γ）とは異なっていた。具体的には、半導体装置２２Ｂの位相差分布は、９２．５°〜１５９．２°の範囲の位相差を含んでいた。
図６及び図７に示すように、位相差の度数分布が大きいほど、半導体装置２０の曲線因子が低下する。
図６及び図７に示すように、位相差分布に基づいて、半導体装置２０の曲線因子の低下（半導体装置２０の劣化）を評価することができた。
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、半導体装置２０が、ＯＬＥＤであるものとして説明する。第２の実施形態に係る評価装置１０は、第１の実施形態に係る評価装置１０と同様である。
第２の実施形態では、半導体装置２０が、ＯＬＥＤであるものとして説明する。第２の実施形態に係る評価装置１０は、第１の実施形態に係る評価装置１０と同様である。
半導体装置２０は、通常、第１の電極２１０及び第２の電極２２０からなる一対の電極間に、発光層を有する。
半導体装置２０は、通常、基板上に形成される。基板は、電極を形成し、その上に発光層を形成する際に、化学的に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック及びシリコンが挙げられる。
第１の電極２１０及び第２の電極２２０の一方は、透明または半透明であることが好ましい。透明または半透明の電極の材料としては、金属酸化物及び金属が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、インジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）及びインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）が挙げられる。金属としては、銅、銀、金及びアルミニウムが挙げられる。透明または半透明の電極の材料としては、酸化スズ、ＩＺＯ及びＩＴＯが好ましい。
第１の電極２１０及び第２の電極２２０の一方は、透明でなくてもよい。該電極の材料としては、金属及び合金が好ましい。金属としては、例えば、銅、銀、金及びアルミニウムが挙げられる。合金としては、例えば、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−インジウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金及び銀−インジウム合金が挙げられる。
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例
＜ＯＬＥＤの形成＞
ガラス基板上に形成されたＩＴＯ膜上に、半導体層２００を形成した。半導体層２００は、青色発光層を含む第１の発光ユニットと、電荷発生層と、赤色発光層及び緑色発光層を含む第２の発光ユニットとを含んでいる。次いで、半導体層２００の上に、アルミニウムを１００ｎｍ蒸着して、半導体装置２０としてのＯＬＥＤを得た。
＜ＯＬＥＤの形成＞
ガラス基板上に形成されたＩＴＯ膜上に、半導体層２００を形成した。半導体層２００は、青色発光層を含む第１の発光ユニットと、電荷発生層と、赤色発光層及び緑色発光層を含む第２の発光ユニットとを含んでいる。次いで、半導体層２００の上に、アルミニウムを１００ｎｍ蒸着して、半導体装置２０としてのＯＬＥＤを得た。
＜封止＞
封止基板（ガラスキャップ）の外周部に、紫外線硬化性エポキシ樹脂（スリーボンド社製、商品名：ThreeBond 3124）を塗布した。この封止基板と、半導体装置２０としてのＯＬＥＤが形成された素子基板とを貼り合わせ、封止材に紫外線を照射して、ＯＬＥＤを封止した。紫外線照射後、素子基板を８０℃で３時間加熱して、半導体装置２３及び半導体装置２４を得た。
封止基板（ガラスキャップ）の外周部に、紫外線硬化性エポキシ樹脂（スリーボンド社製、商品名：ThreeBond 3124）を塗布した。この封止基板と、半導体装置２０としてのＯＬＥＤが形成された素子基板とを貼り合わせ、封止材に紫外線を照射して、ＯＬＥＤを封止した。紫外線照射後、素子基板を８０℃で３時間加熱して、半導体装置２３及び半導体装置２４を得た。
半導体装置２３の電流−電圧−輝度特性を測定した。以下の表２に示すように、５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度において、輝度は２４１８ｃｄ／ｍ２、駆動電圧は９．４４Ｖであった。
半導体装置２４の電流−電圧−輝度特性を測定した。５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度において、輝度は２０９９ｃｄ／ｍ２、駆動電圧は９．１５Ｖであった。
半導体装置２４を６０℃の恒温槽に入れ、１０ｍＡ／ｃｍ２で２５０時間駆動した（半導体装置２５）。
半導体装置２５の電流−電圧−輝度特性を測定した。以下の表２に示すように、５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度において、輝度は１５４３ｃｄ／ｍ２、駆動電圧は９．４７Ｖであった。
図８は、半導体装置２３及び半導体装置２５の温度差分布の一例を示した図である。図９は、図８に示した温度差の度数分布を示した図である。
図８及び図９に示す例において、第１の信号は、正弦波電圧（周波数：１．８Ｈｚ、振幅：１０．０Ｖ、オフセット電圧：５Ｖ）であった。フレームレートは５１Ｈｚ、フレームの総数は２０００枚であった。
図８に示すように、半導体装置２５の温度差分布（β）は、半導体装置２３の温度差分布（α）とは異なっていた。この結果は、ＯＬＥＤの輝度の低下（ＯＬＥＤの劣化）に対応する。
図９に示すように、半導体装置２５の温度差の度数分布（β）は、半導体装置２３の温度差の度数分布（α）とは異なっていた。この結果は、ＯＬＥＤの輝度の低下（ＯＬＥＤの劣化）に対応する。
図８及び図９に示すように、温度差分布に基づいて、半導体装置２０の性能を評価することができた。
図１０は、半導体装置２３及び半導体装置２５の位相差分布の一例を示した図である。図１１は、図１０に示した位相差の度数分布を示した図である。
図１０及び図１１に示す例において、第１の信号は、正弦波電圧（周波数：１．８Ｈｚ、振幅：１０．０Ｖ、オフセット電圧：５Ｖ）であった。フレームレートは５１Ｈｚ、フレームの総数は２０００枚であった。
図１０に示すように、半導体装置２５の位相差分布（β）は、半導体装置２３の位相差分布（α）とは異なっていた。この結果は、ＯＬＥＤの輝度の低下（ＯＬＥＤの劣化）に対応する。
図１１に示すように、半導体装置２５の位相差の度数分布（β）は、半導体装置２３の位相差の度数分布（α）とは異なっていた。この結果は、ＯＬＥＤの輝度の低下（ＯＬＥＤの劣化）に対応する。
図１０及び図１１に示すように、位相差分布に基づいて、半導体装置２０の性能を評価することができた。
以上、本実施形態によれば、ロックイン・サーモグラフィを用いて、半導体装置２０の性能を評価することができる。
（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係る半導体装置２０の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１３は、半導体装置２０の製造方法を説明するための図である。
図１２は、第３の実施形態に係る半導体装置２０の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１３は、半導体装置２０の製造方法を説明するための図である。
図１２に示すように、まず、半導体装置２０を製造する（ステップＳ１０）。第３の実施形態において、半導体装置２０は、光電変換装置または発光装置である。次いで、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様にして、半導体装置２０の性能を評価する（ステップＳ２０）。半導体装置２０が劣化している場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、半導体装置２０を廃棄する（ステップＳ４０）。半導体装置２０が劣化していない場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）、新たな半導体装置２０を製造する（ステップＳ１０）。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、半導体装置２０の製造方法は、第１の電極２１０を形成する工程と、半導体層２００を形成する工程と、第２の電極２２０を形成する工程とを含む製造方法である。
本実施形態によれば、劣化した半導体装置２０の出荷を防止することができる。
以上、図面を参照して、本発明の実施形態について説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。
１０ 評価装置
２０ 半導体装置
１１０ 信号入力部
１２０ 撮像部
１３０ 検出部
１４０ 生成部
１５０ 評価部
１６０ 記憶部
２００ 半導体層
２１０ 第１の電極
２２０ 第２の電極
２０ 半導体装置
１１０ 信号入力部
１２０ 撮像部
１３０ 検出部
１４０ 生成部
１５０ 評価部
１６０ 記憶部
２００ 半導体層
２１０ 第１の電極
２２０ 第２の電極
Claims (7)
- 半導体層を有する半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置に第１の信号を入力する工程と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する工程と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する工程と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する工程と、
を備える評価方法。 - 請求項１に記載の評価方法において、
前記半導体装置の性能を評価する工程では、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方と、
前記半導体装置の性能を評価するための基準となる基準データとの差に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する評価方法。 - 前記基準データが、前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方と、前記半導体装置の性能との関係を示すことを特徴とする請求項２に記載の評価方法。
- 前記半導体層が、光電変換層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の評価方法。
- 前記光電変換層の膜厚が、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の評価方法。
- 半導体層を有する半導体装置の評価装置であって、
前記半導体装置に第１の信号を入力する信号入力部と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する検出部と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する生成部と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する評価部と、
を備える評価装置。 - 半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を有する半導体装置の性能を評価する工程と、
を備え、
前記半導体装置の性能を評価する工程は、
前記半導体装置に第１の信号を入力する工程と、
前記半導体装置の複数の領域それぞれについて、前記半導体装置に生じる温度変化を第２の信号として検出する工程と、
前記第２の信号を分析することにより、温度差分布及び位相差分布の少なくとも一方を生成する工程と、
前記温度差分布及び前記位相差分布の少なくとも一方に基づいて、前記半導体装置の性能を評価する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
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| JP2016100840A JP2017207405A (ja) | 2016-05-19 | 2016-05-19 | 半導体装置の評価方法、半導体装置の評価装置及び半導体装置の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019193417A (ja) * | 2018-04-24 | 2019-10-31 | 学校法人日本大学 | 領域抽出装置 |
| CN111900223A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-06 | 北京绿兴能源科技有限公司 | 一种柔性双面复合折叠太阳能电池及其制备方法 |
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2016
- 2016-05-19 JP JP2016100840A patent/JP2017207405A/ja active Pending
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