JP3156778B2 - 半導体素子の不純物濃度の測定方法 - Google Patents
半導体素子の不純物濃度の測定方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の不純
物濃度の測定方法に関する。
物濃度の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光情報処理、光通信、ディスプレイ等に
用いられる半導体レーザダイオード（ＬＤ）や半導体発
光ダイオード（ＬＥＤ）などの光デバイスは今日益々普
及している。またコンピュータ等に用いられるトランジ
スタなどの電子デバイスは今日必要不可欠なものとなっ
ている。半導体と半導体にドーピングする不純物の種類
によって、ホールが多数キャリアであるｐ型あるいは電
子が多数キャリアであるｎ型の半導体が得られる。これ
らの半導体デバイスはｐ型半導体とｎ型半導体を接合し
た構造を有し、その特性はｐｎ接合の性質から得られ
る。所望の素子特性を得るためには、ｐおよびｎ型の伝
導性を与える不純物の濃度を評価し適当な値に制御する
ことが必要である。
用いられる半導体レーザダイオード（ＬＤ）や半導体発
光ダイオード（ＬＥＤ）などの光デバイスは今日益々普
及している。またコンピュータ等に用いられるトランジ
スタなどの電子デバイスは今日必要不可欠なものとなっ
ている。半導体と半導体にドーピングする不純物の種類
によって、ホールが多数キャリアであるｐ型あるいは電
子が多数キャリアであるｎ型の半導体が得られる。これ
らの半導体デバイスはｐ型半導体とｎ型半導体を接合し
た構造を有し、その特性はｐｎ接合の性質から得られ
る。所望の素子特性を得るためには、ｐおよびｎ型の伝
導性を与える不純物の濃度を評価し適当な値に制御する
ことが必要である。
【０００３】Ｃ−Ｖ法は、空乏層容量Ｃの電圧Ｖの依存
性（Ｃ−Ｖ特性）から、イオン化した不純物であるアク
セプタやドナーの濃度を決定する測定方法として広く用
いられている。例えば、１９９６年秋季第５７回応用物
理学会学術講演会予稿集１巻の２５０ページ（９ａ−Ｚ
Ｆ−２）に「Ｃ−Ｖ測定によるＭｇドープＧａＮ中の正
味のアクセプタ濃度の評価」と題する報告がある。そこ
では、金属および電解液でショットキバリアを作り、シ
ョットキバリアによる空乏層容量の電圧依存性から、ｐ
型ＧａＮ中のアクセプタ濃度を評価している。
性（Ｃ−Ｖ特性）から、イオン化した不純物であるアク
セプタやドナーの濃度を決定する測定方法として広く用
いられている。例えば、１９９６年秋季第５７回応用物
理学会学術講演会予稿集１巻の２５０ページ（９ａ−Ｚ
Ｆ−２）に「Ｃ−Ｖ測定によるＭｇドープＧａＮ中の正
味のアクセプタ濃度の評価」と題する報告がある。そこ
では、金属および電解液でショットキバリアを作り、シ
ョットキバリアによる空乏層容量の電圧依存性から、ｐ
型ＧａＮ中のアクセプタ濃度を評価している。
【０００４】Ｃ−Ｖ測定方法の従来例として、図３に従
来のＣ−Ｖ測定用試料の断面構造図を示す。評価したい
ｐクラッド層の表面にＡｕのショットキ電極を蒸着し、
ｎ型電極正、ショットキ電極に負の逆バイアス電圧をか
けてＣ−Ｖ特性を測定する。ショットキに逆バイアス電
圧をかけると、ショットキの空乏層が大きくなり、その
ときの空乏層容量は小さくなる。測定したＣ−Ｖ特性か
ら、ｐｎ接合の容量を除き、ショットキ接合の容量を求
め、容量の電圧依存性と空乏層厚の電圧依存性からｐク
ラッド層のアクセプタ濃度プロファイルを得ることがで
きる。
来のＣ−Ｖ測定用試料の断面構造図を示す。評価したい
ｐクラッド層の表面にＡｕのショットキ電極を蒸着し、
ｎ型電極正、ショットキ電極に負の逆バイアス電圧をか
けてＣ−Ｖ特性を測定する。ショットキに逆バイアス電
圧をかけると、ショットキの空乏層が大きくなり、その
ときの空乏層容量は小さくなる。測定したＣ−Ｖ特性か
ら、ｐｎ接合の容量を除き、ショットキ接合の容量を求
め、容量の電圧依存性と空乏層厚の電圧依存性からｐク
ラッド層のアクセプタ濃度プロファイルを得ることがで
きる。
【０００５】Ｃ−Ｖ法は、比較的簡便にしかも精度良く
キャリア密度を決定する測定方法として、ホール測定と
並んで、半導体中の活性化する浅い不純物の濃度の基本
的な評価法となっている。Ｃ−Ｖ法はアクセプタやドナ
ーの深さ方向の分布が得られるというホール測定にない
特徴がある。またＣ−Ｖ法は、活性化する（キャリアを
供給する）不純物の濃度が得られるという点でＳＩＭＳ
（２次イオン質量分析）法にない特徴も備えている。
キャリア密度を決定する測定方法として、ホール測定と
並んで、半導体中の活性化する浅い不純物の濃度の基本
的な評価法となっている。Ｃ−Ｖ法はアクセプタやドナ
ーの深さ方向の分布が得られるというホール測定にない
特徴がある。またＣ−Ｖ法は、活性化する（キャリアを
供給する）不純物の濃度が得られるという点でＳＩＭＳ
（２次イオン質量分析）法にない特徴も備えている。
【０００６】半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード
（ＬＥＤ）においては、ｐｎ接合の位置が活性層の位置
と一致している必要があるため、不純物の濃度を適当な
値に制御しなければならない。さらに最適なＬＤを設計
するにはｐ及びｎのドーピングプロファイルを精密に制
御する必要がある。例えば、１９９３年のＩＥＥＥジャ
ーナル オブ クオンタム エレクトロニクス誌 ２９
巻の５番の１３３７ページに「ＡｌＧａＩｎＰ量子井戸
レーザにおけるドリフト漏れ電流」と題する論文があ
る。この論文では、ＡｌＧａＩｎＰ量子井戸レーザの活
性層に接するｐクラッド層のｐ濃度が小さいと注入した
電子が活性層から溢れだし、レーザ発振に必要な閾電流
値が上昇することが説明されている。
（ＬＥＤ）においては、ｐｎ接合の位置が活性層の位置
と一致している必要があるため、不純物の濃度を適当な
値に制御しなければならない。さらに最適なＬＤを設計
するにはｐ及びｎのドーピングプロファイルを精密に制
御する必要がある。例えば、１９９３年のＩＥＥＥジャ
ーナル オブ クオンタム エレクトロニクス誌 ２９
巻の５番の１３３７ページに「ＡｌＧａＩｎＰ量子井戸
レーザにおけるドリフト漏れ電流」と題する論文があ
る。この論文では、ＡｌＧａＩｎＰ量子井戸レーザの活
性層に接するｐクラッド層のｐ濃度が小さいと注入した
電子が活性層から溢れだし、レーザ発振に必要な閾電流
値が上昇することが説明されている。
【０００７】これらのＬＤでは、ｐクラッド層のｐドー
パントであるＺｎ濃度が大きいとｐクラッド層を成長し
ている間に、Ｚｎが活性層に拡散し、素子の発光効率が
低下する問題がある。拡散を見込んで、ｐクラッド層と
活性層の間に数十ｎｍほどのアンドープのクラッド層
（もしくはｐ側スペーサ層と呼ぶ）を入れても、その層
厚が大きすぎたり、拡散で注入されたＺｎの濃度が小さ
すぎるとＬＤ素子の閾電流値が上昇してしまう。
パントであるＺｎ濃度が大きいとｐクラッド層を成長し
ている間に、Ｚｎが活性層に拡散し、素子の発光効率が
低下する問題がある。拡散を見込んで、ｐクラッド層と
活性層の間に数十ｎｍほどのアンドープのクラッド層
（もしくはｐ側スペーサ層と呼ぶ）を入れても、その層
厚が大きすぎたり、拡散で注入されたＺｎの濃度が小さ
すぎるとＬＤ素子の閾電流値が上昇してしまう。
【０００８】従って、閾電流値の小さいＬＤを得るため
には、活性層近傍のｐクラッド層のｐ濃度及び活性層近
傍のｎクラッド層のｎ濃度の深さ方向のプロファイルを
精密に評価する必要がある。
には、活性層近傍のｐクラッド層のｐ濃度及び活性層近
傍のｎクラッド層のｎ濃度の深さ方向のプロファイルを
精密に評価する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の不
純物濃度測定方法では、ｐｎ接合近傍の不純物濃度を測
定することが困難であるという課題を有していた。ｐｎ
接合近傍に、無バイアスの熱平衡状態で拡散電位差が発
生し、空乏層が形成される。このように空乏層が形成さ
れた領域の不純物濃度については、従来技術では測定す
ることが困難であった。たとえば、活性層近傍のｐクラ
ッド層のｐ濃度及び活性層近傍のｎクラッド層のｎ濃度
プロファイルを評価することは、従来の方法では一般に
困難であった。
純物濃度測定方法では、ｐｎ接合近傍の不純物濃度を測
定することが困難であるという課題を有していた。ｐｎ
接合近傍に、無バイアスの熱平衡状態で拡散電位差が発
生し、空乏層が形成される。このように空乏層が形成さ
れた領域の不純物濃度については、従来技術では測定す
ることが困難であった。たとえば、活性層近傍のｐクラ
ッド層のｐ濃度及び活性層近傍のｎクラッド層のｎ濃度
プロファイルを評価することは、従来の方法では一般に
困難であった。
【００１０】図４に従来のＣ−Ｖ評価用素子断面の模式
図と無バイアスの熱平衡状態でのバンド構造を示す。ｐ
ｎクラッド層のフェルミレベルが同じ値をとるので、ｐ
ｎ接合近傍に空乏層が形成されることが分かる。
図と無バイアスの熱平衡状態でのバンド構造を示す。ｐ
ｎクラッド層のフェルミレベルが同じ値をとるので、ｐ
ｎ接合近傍に空乏層が形成されることが分かる。
【００１１】図５に従来のＣ−Ｖ評価用素子断面の模式
図とショットキの逆バイアス時のバンド構造を示す。シ
ョトキの逆バイアスをかけても、ｐｎ接合に電流は殆ど
流れないのでｐｎ接合の拡散電位は熱平衡時とほぼ同じ
値で変化しない。ショットキの空乏層は、活性層との境
界面まで伸びず、ｐｎ接合の空乏層端までしか伸びない
ので、活性層近傍のｐクラッド層のｐ濃度プロファイル
を得ることはできない。本発明は上記事情に鑑み、無バ
イアス状態で空乏層の形成される、ｐｎ接合近傍領域の
不純物濃度およびその分布を測定することのできる不純
物濃度測定方法を提供することを目的とする。
図とショットキの逆バイアス時のバンド構造を示す。シ
ョトキの逆バイアスをかけても、ｐｎ接合に電流は殆ど
流れないのでｐｎ接合の拡散電位は熱平衡時とほぼ同じ
値で変化しない。ショットキの空乏層は、活性層との境
界面まで伸びず、ｐｎ接合の空乏層端までしか伸びない
ので、活性層近傍のｐクラッド層のｐ濃度プロファイル
を得ることはできない。本発明は上記事情に鑑み、無バ
イアス状態で空乏層の形成される、ｐｎ接合近傍領域の
不純物濃度およびその分布を測定することのできる不純
物濃度測定方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、第一導電型半導体層とこの上に隣接して形
成された第二導電型半導体層とを有する半導体素子を被
測定試料とし、第二導電型の半導体層の上にショットキ
電極を設けるとともに第一導電型半導体層の下方に対向
電極を設け、ショットキ電極と対向電極の間に印加する
バイアス電圧Ｖと、ショットキ電極直下に形成されるシ
ョットキ空乏層の容量Ｃとの関係を測定することによ
り、第二導電型半導体層中の不純物濃度または不純物濃
度分布を求める不純物濃度測定方法であって、ショット
キ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係を測定する
際、第一導電型半導体層と第二導電型半導体層の界面近
傍に生じるｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスの熱平
衡状態のときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮小させた
状態とすることを特徴とする不純物濃度測定方法が提供
される。
明によれば、第一導電型半導体層とこの上に隣接して形
成された第二導電型半導体層とを有する半導体素子を被
測定試料とし、第二導電型の半導体層の上にショットキ
電極を設けるとともに第一導電型半導体層の下方に対向
電極を設け、ショットキ電極と対向電極の間に印加する
バイアス電圧Ｖと、ショットキ電極直下に形成されるシ
ョットキ空乏層の容量Ｃとの関係を測定することによ
り、第二導電型半導体層中の不純物濃度または不純物濃
度分布を求める不純物濃度測定方法であって、ショット
キ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係を測定する
際、第一導電型半導体層と第二導電型半導体層の界面近
傍に生じるｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスの熱平
衡状態のときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮小させた
状態とすることを特徴とする不純物濃度測定方法が提供
される。
【００１３】また、第一導電型半導体層とこの上に隣接
して形成された第二導電型半導体層とを有する半導体素
子を被測定試料とし、第二導電型の半導体層の上に第一
のショットキ電極および第二のショットキ電極を設け、
第一のショットキ電極および第二のショットキ電極の間
に印加するバイアス電圧Ｖと、第一のショットキ電極直
下に形成されるショットキ空乏層の容量Ｃとの関係を測
定することにより、第二導電型半導体層中の不純物濃度
または不純物濃度分布を求める不純物濃度測定方法であ
って、ショットキ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関
係を測定する際、第一導電型半導体層と第二導電型半導
体層の界面近傍に生じるｐｎ接合空乏層の厚みを、無バ
イアスの熱平衡状態のときのｐｎ接合空乏層の厚みより
も縮小させた状態とすることを特徴とする不純物濃度測
定方法が提供される。
して形成された第二導電型半導体層とを有する半導体素
子を被測定試料とし、第二導電型の半導体層の上に第一
のショットキ電極および第二のショットキ電極を設け、
第一のショットキ電極および第二のショットキ電極の間
に印加するバイアス電圧Ｖと、第一のショットキ電極直
下に形成されるショットキ空乏層の容量Ｃとの関係を測
定することにより、第二導電型半導体層中の不純物濃度
または不純物濃度分布を求める不純物濃度測定方法であ
って、ショットキ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関
係を測定する際、第一導電型半導体層と第二導電型半導
体層の界面近傍に生じるｐｎ接合空乏層の厚みを、無バ
イアスの熱平衡状態のときのｐｎ接合空乏層の厚みより
も縮小させた状態とすることを特徴とする不純物濃度測
定方法が提供される。
【００１４】上記不純物濃度測定方法において、第一導
電型半導体層と第二導電型半導体層は逆導電型であれば
よく、いずれか一方がｎ型で他方がｐ型の導電型を有す
る。これらの不純物濃度測定方法では、ショットキ空乏
層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係を測定する際、第一
導電型半導体層と第二導電型半導体層の界面近傍に生じ
るｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスの熱平衡状態の
ときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮小させた状態とし
ているため、従来、測定が困難であったｐｎ接合近傍の
不純物濃度およびその分布を測定することができる。
電型半導体層と第二導電型半導体層は逆導電型であれば
よく、いずれか一方がｎ型で他方がｐ型の導電型を有す
る。これらの不純物濃度測定方法では、ショットキ空乏
層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係を測定する際、第一
導電型半導体層と第二導電型半導体層の界面近傍に生じ
るｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスの熱平衡状態の
ときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮小させた状態とし
ているため、従来、測定が困難であったｐｎ接合近傍の
不純物濃度およびその分布を測定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明において、第二導電型の半
導体層の上にオーミック電極を設けるとともに第一導電
型半導体層の下方に素子電極を設け、オーミック電極と
素子電極との間に順バイアス電圧を印加することによ
り、ショットキ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係
を測定する際のｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスで
熱平衡状態にあるときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮
小させた状態とすることができる。この方法によれば、
Ｃ−Ｖ測定時のｐｎ接合空乏層厚みを簡便に縮小するこ
とができる。ここで素子電極は、上述の対向電極と兼用
してもよい。また、順バイアス電圧の大きさは、無バイ
アスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接合近傍の拡散電位
と略等しくすることが好ましい。このようにすることに
よって、Ｃ−Ｖ測定時のｐｎ接合空乏層の厚みをきわめ
て小さくすることができる。
導体層の上にオーミック電極を設けるとともに第一導電
型半導体層の下方に素子電極を設け、オーミック電極と
素子電極との間に順バイアス電圧を印加することによ
り、ショットキ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係
を測定する際のｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスで
熱平衡状態にあるときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮
小させた状態とすることができる。この方法によれば、
Ｃ−Ｖ測定時のｐｎ接合空乏層厚みを簡便に縮小するこ
とができる。ここで素子電極は、上述の対向電極と兼用
してもよい。また、順バイアス電圧の大きさは、無バイ
アスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接合近傍の拡散電位
と略等しくすることが好ましい。このようにすることに
よって、Ｃ−Ｖ測定時のｐｎ接合空乏層の厚みをきわめ
て小さくすることができる。
【００１６】ショットキ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧
Ｖの関係を測定する際、ｐｎ接合空乏層の厚みは、無バ
イアスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接合空乏層の厚み
の０．１〜１０％に縮小させた状態とすることが好まし
い。あるいは０．１〜１０ｎｍとすることが好ましい。
このようにすることによって、ｐｎ接合空乏層の影響を
実質的に排除することができ、ｐｎ接合近傍の不純物濃
度を精度良く測定することができる。なお、ｐｎ接合空
乏層が消滅するとＣ−Ｖ測定を実施できなくなるため、
ｐｎ接合空乏層の厚みは、たとえば、無バイアスで熱平
衡状態の厚みの０．１％以上、あるいは０．１ｎｍ以上
とする。
Ｖの関係を測定する際、ｐｎ接合空乏層の厚みは、無バ
イアスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接合空乏層の厚み
の０．１〜１０％に縮小させた状態とすることが好まし
い。あるいは０．１〜１０ｎｍとすることが好ましい。
このようにすることによって、ｐｎ接合空乏層の影響を
実質的に排除することができ、ｐｎ接合近傍の不純物濃
度を精度良く測定することができる。なお、ｐｎ接合空
乏層が消滅するとＣ−Ｖ測定を実施できなくなるため、
ｐｎ接合空乏層の厚みは、たとえば、無バイアスで熱平
衡状態の厚みの０．１％以上、あるいは０．１ｎｍ以上
とする。
【００１７】第二導電型半導体層の厚みは、たとえば２
０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが好ましい。２０
ｎｍ以上とすることによりｐｎ接合空乏層の影響を小さ
くすることができ、また、５００ｎｍ以下とすることに
よりＣ−Ｖ法を好適に適用することができる。
０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが好ましい。２０
ｎｍ以上とすることによりｐｎ接合空乏層の影響を小さ
くすることができ、また、５００ｎｍ以下とすることに
よりＣ−Ｖ法を好適に適用することができる。
【００１８】本発明において、半導体素子を半導体発光
素子とし、第一導電型半導体層を活性層、第二導電型半
導体層をクラッド層とすることができる。このようにす
れば、従来困難であった活性層近傍のｐクラッド層のア
クセプタ濃度やその分布の測定を行うことができ、これ
をもとに半導体発光素子の閾電流値を下げるためのドー
ピング条件や成長条件を好適に決定することができる。
素子とし、第一導電型半導体層を活性層、第二導電型半
導体層をクラッド層とすることができる。このようにす
れば、従来困難であった活性層近傍のｐクラッド層のア
クセプタ濃度やその分布の測定を行うことができ、これ
をもとに半導体発光素子の閾電流値を下げるためのドー
ピング条件や成長条件を好適に決定することができる。
【００１９】本発明において、ショットキ電極とオーミ
ック電極は接触しておらず、両者の間の距離ｄは１μｍ
≦ｄ≦１ｍｍとすることが好ましい。このような範囲と
することで、両者が接触することを防止するとともに評
価素子のレイアウト上の効率を良好にすることができ
る。
ック電極は接触しておらず、両者の間の距離ｄは１μｍ
≦ｄ≦１ｍｍとすることが好ましい。このような範囲と
することで、両者が接触することを防止するとともに評
価素子のレイアウト上の効率を良好にすることができ
る。
【００２０】ショットキ電極の形状は、円柱形状やスト
ライプ形状とすることが好ましい。円柱形状とする場
合、直径を１００μｍ以上１ｍｍ以下とすることが好ま
しい。ストライプ形状とする場合は、ストライプの幅を
１μｍ以上１ｍｍ以下とすることが好ましい。
ライプ形状とすることが好ましい。円柱形状とする場
合、直径を１００μｍ以上１ｍｍ以下とすることが好ま
しい。ストライプ形状とする場合は、ストライプの幅を
１μｍ以上１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２１】次に、本発明の好ましい実施形態について
図７を参照して説明する。なお図６は、図７の評価素子
に対応する断面模式図およびバンド構造図である。本実
施形態は、第二導電型の半導体層の上にオーミック電極
を設けるとともに第一導電型半導体層の下方に素子電極
を設け、オーミック電極と素子電極との間に順バイアス
電圧を印加することにより、ｐｎ接合空乏層の厚みを、
無バイアスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接合空乏層の
厚みよりも縮小させた状態とするものである。図７中、
第一導電型半導体層がアンドープＧａＩｎＰ活性層１０
５、第二導電型半導体層がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０６、素子電極がｎ電極１０１に相当する。オーミ
ックｐ電極１０７とＡｕＧｅのｎ電極１０１との間に電
圧を印加すると、ショットキ電極１０８の直下の領域に
微弱な電流７０２が回り込み、ショットキ電極下のｐｎ
接合（アンドープＧａＩｎＰ活性層１０５とｐ−ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０６との接合）の拡散電位が減少
する。このためｐｎ接合の空乏層厚が減少する。特にオ
ーミックｐ電極１０７とＡｕＧｅのｎ電極１０１との間
の電圧を、無バイアスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接
合近傍の拡散電位と略等しくすると、ｐｎ接合の空乏層
厚が極めて小さくなる。この状態で、ショットキ電極１
０８−ＡｕＧｅのｎ電極１０１間に逆バイアスをかけれ
ば、ショットキの空乏層が、活性層とｐクラッド層の界
面まで伸びるので、活性層近傍のｐクラッド層のアクセ
プタ濃度が得られる。
図７を参照して説明する。なお図６は、図７の評価素子
に対応する断面模式図およびバンド構造図である。本実
施形態は、第二導電型の半導体層の上にオーミック電極
を設けるとともに第一導電型半導体層の下方に素子電極
を設け、オーミック電極と素子電極との間に順バイアス
電圧を印加することにより、ｐｎ接合空乏層の厚みを、
無バイアスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接合空乏層の
厚みよりも縮小させた状態とするものである。図７中、
第一導電型半導体層がアンドープＧａＩｎＰ活性層１０
５、第二導電型半導体層がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０６、素子電極がｎ電極１０１に相当する。オーミ
ックｐ電極１０７とＡｕＧｅのｎ電極１０１との間に電
圧を印加すると、ショットキ電極１０８の直下の領域に
微弱な電流７０２が回り込み、ショットキ電極下のｐｎ
接合（アンドープＧａＩｎＰ活性層１０５とｐ−ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０６との接合）の拡散電位が減少
する。このためｐｎ接合の空乏層厚が減少する。特にオ
ーミックｐ電極１０７とＡｕＧｅのｎ電極１０１との間
の電圧を、無バイアスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接
合近傍の拡散電位と略等しくすると、ｐｎ接合の空乏層
厚が極めて小さくなる。この状態で、ショットキ電極１
０８−ＡｕＧｅのｎ電極１０１間に逆バイアスをかけれ
ば、ショットキの空乏層が、活性層とｐクラッド層の界
面まで伸びるので、活性層近傍のｐクラッド層のアクセ
プタ濃度が得られる。
【００２２】従来の方法では測定した容量からｐｎ接合
の容量を除いてショットキの容量を求める難しさがあっ
た。本発明のＣＶ測定方法では、ｐｎ接合の空乏層厚が
きわめて小さくなるので、ｐｎ接合の容量を無視でき
る。従って本発明のＣＶ測定方法では、測定した容量が
直ちにショットキの容量になるので、従来の方法に較べ
てより正確に容易にアクセプタ分布を得ることができる
利点がある。
の容量を除いてショットキの容量を求める難しさがあっ
た。本発明のＣＶ測定方法では、ｐｎ接合の空乏層厚が
きわめて小さくなるので、ｐｎ接合の容量を無視でき
る。従って本発明のＣＶ測定方法では、測定した容量が
直ちにショットキの容量になるので、従来の方法に較べ
てより正確に容易にアクセプタ分布を得ることができる
利点がある。
【００２３】
【実施例】（第１の実施例）図１に本発明の第１の実施
例のＣ−Ｖ評価用素子の断面図を示す。本発明のＣ−Ｖ
評価用素子は、膜厚０．５μｍのＡｕＧｅのｎ電極１０
１、ｎ−ＧａＡｓ基板１０２、層厚３００ｎｍのｎ−Ｇ
ａＡｓバッファ層１０３、層厚１．５μｍのｎ−ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０４、層厚１０ｎｍのアンドープ
ＧａＩｎＰ活性層１０５、層厚０．１８μｍのｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１０６、層厚０．０７μｍのｐ型
スペーサ層（不図示）がこの順で積層された構造を有し
ている。さらにこの上に膜厚０．５μｍＡｕＺｎのオー
ミックｐ電極１０７、膜厚０．５μｍＡｕのショットキ
電極１０８、膜厚０．５μｍＡｕＺｎのオーミックｐ電
極１０９が形成されている。
例のＣ−Ｖ評価用素子の断面図を示す。本発明のＣ−Ｖ
評価用素子は、膜厚０．５μｍのＡｕＧｅのｎ電極１０
１、ｎ−ＧａＡｓ基板１０２、層厚３００ｎｍのｎ−Ｇ
ａＡｓバッファ層１０３、層厚１．５μｍのｎ−ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０４、層厚１０ｎｍのアンドープ
ＧａＩｎＰ活性層１０５、層厚０．１８μｍのｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１０６、層厚０．０７μｍのｐ型
スペーサ層（不図示）がこの順で積層された構造を有し
ている。さらにこの上に膜厚０．５μｍＡｕＺｎのオー
ミックｐ電極１０７、膜厚０．５μｍＡｕのショットキ
電極１０８、膜厚０．５μｍＡｕＺｎのオーミックｐ電
極１０９が形成されている。
【００２４】図２に、この評価用素子のｐ電極パターン
図を示す。本発明のＣ−Ｖ評価用素子のｐ電極パターン
は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層表面２０１上に、１
辺３ｍｍのＡｕＺｎのオーミックｐ電極２０２、直径５
００μｍの円柱形状のＡｕのショットキ電極２０３を、
電極間隔２０４を５０μｍとして、形成される。ここ
で、図１中のショットキ電極１０８が図２中のショット
キ電極２０３に対応し、オーミックｐ電極１０７および
１０９が、図２中のオーミックｐ電極２０２に対応す
る。
図を示す。本発明のＣ−Ｖ評価用素子のｐ電極パターン
は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層表面２０１上に、１
辺３ｍｍのＡｕＺｎのオーミックｐ電極２０２、直径５
００μｍの円柱形状のＡｕのショットキ電極２０３を、
電極間隔２０４を５０μｍとして、形成される。ここ
で、図１中のショットキ電極１０８が図２中のショット
キ電極２０３に対応し、オーミックｐ電極１０７および
１０９が、図２中のオーミックｐ電極２０２に対応す
る。
【００２５】これらの電極は以下のようにして形成され
る。まず直径５５０μｍの円柱形状のレジストパターン
を形成する。次にＡｕＺｎをｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層表面２０１上に蒸着し、円柱形状のＡｕＺｎをリフ
トオフしてＡｕＺｎのオーミックｐ電極２０２を得、水
素中で４００℃で５分間熱処理してオーミック接触を取
る。直径５００μｍの円形の穴を有する金属マスクをＡ
ｕＺｎのオーミックｐ電極２０２の穴と金属マスクの穴
の中心が一致するように被せ、Ａｕを蒸着し、図２のｐ
電極パターンを得る。本発明のショットキ電極パターン
は円柱形状のため面内で等方的であり、オーミック電極
との距離が小さくかつ一定であるため、正確な容量を測
定するのに優れている。
る。まず直径５５０μｍの円柱形状のレジストパターン
を形成する。次にＡｕＺｎをｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層表面２０１上に蒸着し、円柱形状のＡｕＺｎをリフ
トオフしてＡｕＺｎのオーミックｐ電極２０２を得、水
素中で４００℃で５分間熱処理してオーミック接触を取
る。直径５００μｍの円形の穴を有する金属マスクをＡ
ｕＺｎのオーミックｐ電極２０２の穴と金属マスクの穴
の中心が一致するように被せ、Ａｕを蒸着し、図２のｐ
電極パターンを得る。本発明のショットキ電極パターン
は円柱形状のため面内で等方的であり、オーミック電極
との距離が小さくかつ一定であるため、正確な容量を測
定するのに優れている。
【００２６】以下、この評価素子を用いて不純物濃度を
測定する方法について、図１を参照して説明する。まず
オーミックｐ電極１０７、１０９とｎ電極１０１との間
に、ｐｎ接合の拡散電位差と同じ大きさのｐｎ接合の順
バイアス電圧Ｅを印加する。このようにすることによっ
てショットキ電極に覆われたｐクラッド層の活性層付近
の空乏化された領域の空乏層厚を０．１〜１０ｎｍとす
ることができる。この状態でショットキ電極と素子のｎ
電極間にショットキの逆バイアス電圧Ｖを印加する。Ｖ
を大きくするにつれてショットキ電極直下に形成される
空乏層の幅が増大し、Ｖが一定の値に達すると、空乏層
の端部がｐクラッド層と活性層の界面にまで到達する。
このようにＶの値を変化させていったときの空乏層の静
電容量Ｃを測定し、両者の関係を求める。
測定する方法について、図１を参照して説明する。まず
オーミックｐ電極１０７、１０９とｎ電極１０１との間
に、ｐｎ接合の拡散電位差と同じ大きさのｐｎ接合の順
バイアス電圧Ｅを印加する。このようにすることによっ
てショットキ電極に覆われたｐクラッド層の活性層付近
の空乏化された領域の空乏層厚を０．１〜１０ｎｍとす
ることができる。この状態でショットキ電極と素子のｎ
電極間にショットキの逆バイアス電圧Ｖを印加する。Ｖ
を大きくするにつれてショットキ電極直下に形成される
空乏層の幅が増大し、Ｖが一定の値に達すると、空乏層
の端部がｐクラッド層と活性層の界面にまで到達する。
このようにＶの値を変化させていったときの空乏層の静
電容量Ｃを測定し、両者の関係を求める。
【００２７】以上のようにして求めたＣ−Ｖ間の関係か
ら、活性層に隣接する部分のｐクラッド層のアクセプタ
濃度あるいは表面に対して垂直方向のアクセプタ濃度分
布を得ることができる。
ら、活性層に隣接する部分のｐクラッド層のアクセプタ
濃度あるいは表面に対して垂直方向のアクセプタ濃度分
布を得ることができる。
【００２８】上述の測定方法について、図１２を参照し
てさらに説明する。
てさらに説明する。
【００２９】図１２は本発明のＣＶ測定方法により得ら
れた活性層近傍のｐクラッド層のアクセプタプロファイ
ルである。本実施例のＣ−Ｖ測定方法では、ｐｎ接合の
空乏層厚が０．１〜１０ｎｍとなる状態で、ショットキ
電極に逆バイアスをかけて測定している。このためショ
ットキの空乏層が活性層とｐクラッド層の界面（グラフ
中の右端部；Ｘ＝０．２５μｍの地点）にまで伸び、活
性層近傍のｐクラッド層のアクセプタ濃度を求めること
ができる。なお、図中の「ショットキの空乏層」とは、
無バイアス時の空乏層を示している。
れた活性層近傍のｐクラッド層のアクセプタプロファイ
ルである。本実施例のＣ−Ｖ測定方法では、ｐｎ接合の
空乏層厚が０．１〜１０ｎｍとなる状態で、ショットキ
電極に逆バイアスをかけて測定している。このためショ
ットキの空乏層が活性層とｐクラッド層の界面（グラフ
中の右端部；Ｘ＝０．２５μｍの地点）にまで伸び、活
性層近傍のｐクラッド層のアクセプタ濃度を求めること
ができる。なお、図中の「ショットキの空乏層」とは、
無バイアス時の空乏層を示している。
【００３０】（比較例）オーミック電極１０７を設けな
かったこと以外は実施例１と同様にして、Ｃ−Ｖ測定方
法による不純物濃度測定を行った。
かったこと以外は実施例１と同様にして、Ｃ−Ｖ測定方
法による不純物濃度測定を行った。
【００３１】図１１は本比較例のＣＶ測定方法により得
られた活性層近傍のｐクラッド層のアクセプタプロファ
イルである。なお、図中の「ショットキの空乏層」と
は、無バイアス時の空乏層を示している。本比較例のＣ
−Ｖ測定方法では、ｐｎ接合の空乏層が活性層からｐク
ラッド層内部へ０．１μｍほど広がっている（グラフ中
のＸ＝０．２５〜０．１５μｍの領域）。したがってシ
ョットキの空乏層は、活性層とｐクラッド層の界面（Ｘ
＝０．２５μｍの地点）まで伸びることはなく、ｐｎ接
合の空乏層端（Ｘ＝０．１５μｍの地点）までしか伸び
ない。このため活性層近傍０．１μｍのｐクラッド層の
ｐ濃度プロファイルを得ることはできない。
られた活性層近傍のｐクラッド層のアクセプタプロファ
イルである。なお、図中の「ショットキの空乏層」と
は、無バイアス時の空乏層を示している。本比較例のＣ
−Ｖ測定方法では、ｐｎ接合の空乏層が活性層からｐク
ラッド層内部へ０．１μｍほど広がっている（グラフ中
のＸ＝０．２５〜０．１５μｍの領域）。したがってシ
ョットキの空乏層は、活性層とｐクラッド層の界面（Ｘ
＝０．２５μｍの地点）まで伸びることはなく、ｐｎ接
合の空乏層端（Ｘ＝０．１５μｍの地点）までしか伸び
ない。このため活性層近傍０．１μｍのｐクラッド層の
ｐ濃度プロファイルを得ることはできない。
【００３２】（第２の実施例）図８に本発明の第２の実
施例のＣ−Ｖ評価用素子のｐ電極パターンと測定図を示
す。本発明の第２の実施例のＣ−Ｖ評価用素子の断面層
構造は本発明の第１の実施例のＣ−Ｖ評価用素子の断面
層構造と同じである。本発明の第２の実施例のＣ−Ｖ評
価用素子のｐ電極パターンはｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層表面８０１上に、１０ｍｍ×２ｍｍのＡｕＺｎのオ
ーミックｐ電極８０２と８０４、１０ｍｍ×５μｍのス
トライプ状のＡｕのショットキ電極８０３を、電極間隔
８０５を３μｍとして形成し、ｎ電極側を銅板８０６上
にＡｕＳｎで融着し、ガラス板上８０７に接着されたも
のである。さらにストライプ状のＡｕのショットキ電極
８０３とガラス板上８０７に蒸着された５ｍｍ×５ｍｍ
のＡｕ電極８０９がＡｕワイヤ８０８で接続されてい
る。ストライプ状のＡｕのショットキ電極８０３にＣＶ
測定用の針を直接接触すると壊れることがあるので、Ａ
ｕ電極８０９にＣＶ測定用の針を接触させる。ＣＶ測定
方法は第１の実施例と同じく、ＡｕＺｎのオーミックｐ
電極８０２と８０４に電圧を印加した状態で、ショット
キ電極８０３の容量を測定し、活性層近傍のｐクラッド
層の深さ方向のアクセプタ分布を得る。それには、評価
用素子のｐクラッド層の厚さをｐ濃度に応じて決定しな
ければならない。例えばｐ濃度大きい場合は、評価用素
子のｐクラッド層の厚さを小さくする。通常のＬＤのｐ
クラッド層のｐ濃度では０．０５〜０．３μｍの深さの
アクセプタ分布を得ることができる。
施例のＣ−Ｖ評価用素子のｐ電極パターンと測定図を示
す。本発明の第２の実施例のＣ−Ｖ評価用素子の断面層
構造は本発明の第１の実施例のＣ−Ｖ評価用素子の断面
層構造と同じである。本発明の第２の実施例のＣ−Ｖ評
価用素子のｐ電極パターンはｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層表面８０１上に、１０ｍｍ×２ｍｍのＡｕＺｎのオ
ーミックｐ電極８０２と８０４、１０ｍｍ×５μｍのス
トライプ状のＡｕのショットキ電極８０３を、電極間隔
８０５を３μｍとして形成し、ｎ電極側を銅板８０６上
にＡｕＳｎで融着し、ガラス板上８０７に接着されたも
のである。さらにストライプ状のＡｕのショットキ電極
８０３とガラス板上８０７に蒸着された５ｍｍ×５ｍｍ
のＡｕ電極８０９がＡｕワイヤ８０８で接続されてい
る。ストライプ状のＡｕのショットキ電極８０３にＣＶ
測定用の針を直接接触すると壊れることがあるので、Ａ
ｕ電極８０９にＣＶ測定用の針を接触させる。ＣＶ測定
方法は第１の実施例と同じく、ＡｕＺｎのオーミックｐ
電極８０２と８０４に電圧を印加した状態で、ショット
キ電極８０３の容量を測定し、活性層近傍のｐクラッド
層の深さ方向のアクセプタ分布を得る。それには、評価
用素子のｐクラッド層の厚さをｐ濃度に応じて決定しな
ければならない。例えばｐ濃度大きい場合は、評価用素
子のｐクラッド層の厚さを小さくする。通常のＬＤのｐ
クラッド層のｐ濃度では０．０５〜０．３μｍの深さの
アクセプタ分布を得ることができる。
【００３３】（第３の実施例）図９の本発明の第３の実
施例のＣ−Ｖ評価用素子の断面層構造を示す。本発明の
第３の実施例のＣ−Ｖ評価用素子は、本発明の電極配置
は２つのショットキ電極を有している。本実施例のＣ−
Ｖ評価用素子は、膜厚０．５μｍのＡｕＧｅＮｉのｎ電
極９０１、ｎ−ＳｉＣ基板９０２、層厚３００ｎｍのｎ
−ＧａＮバッファ層と層厚１．５μｍのｎ−ＧａＮクラ
ッド層９０３、層厚０．２μｍのｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層９０４、層厚７ｎｍのアンドープＧａＩｎＮ活性層
９０５、層厚０．２μｍのｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９
０６がこの順で積層された構造を有しており、さらにそ
の上に、膜厚０．５μｍのオーミックｐ電極９０７、９
０９、９１１とそれらと交互に配置された膜厚０．５μ
ｍのＡｕのショットキ電極９０８、９０９が形成されて
いる。
施例のＣ−Ｖ評価用素子の断面層構造を示す。本発明の
第３の実施例のＣ−Ｖ評価用素子は、本発明の電極配置
は２つのショットキ電極を有している。本実施例のＣ−
Ｖ評価用素子は、膜厚０．５μｍのＡｕＧｅＮｉのｎ電
極９０１、ｎ−ＳｉＣ基板９０２、層厚３００ｎｍのｎ
−ＧａＮバッファ層と層厚１．５μｍのｎ−ＧａＮクラ
ッド層９０３、層厚０．２μｍのｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層９０４、層厚７ｎｍのアンドープＧａＩｎＮ活性層
９０５、層厚０．２μｍのｐ−ＡｌＧａＮクラッド層９
０６がこの順で積層された構造を有しており、さらにそ
の上に、膜厚０．５μｍのオーミックｐ電極９０７、９
０９、９１１とそれらと交互に配置された膜厚０．５μ
ｍのＡｕのショットキ電極９０８、９０９が形成されて
いる。
【００３４】図１０に本発明の第３の実施例のＣ−Ｖ評
価用素子のｐ電極パターンを示す。本発明の第３の実施
例のＣ−Ｖ評価用素子のｐ電極パターンは、ｐ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層表面９０６上に、１０ｍｍ×２ｍｍの矩
形状のＡｕＺｎのオーミックｐ電極９０７、９０９、９
１１と、５ｍｍ×０．２ｍｍの矩形状のＡｕの第１のシ
ョットキ電極９０８、同型の第２のショットキ電極９１
０を、電極間隔５０μｍとして、交互に配置して形成さ
れる。
価用素子のｐ電極パターンを示す。本発明の第３の実施
例のＣ−Ｖ評価用素子のｐ電極パターンは、ｐ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層表面９０６上に、１０ｍｍ×２ｍｍの矩
形状のＡｕＺｎのオーミックｐ電極９０７、９０９、９
１１と、５ｍｍ×０．２ｍｍの矩形状のＡｕの第１のシ
ョットキ電極９０８、同型の第２のショットキ電極９１
０を、電極間隔５０μｍとして、交互に配置して形成さ
れる。
【００３５】以下、この評価素子を用いて不純物濃度を
測定する方法について説明する。まずオーミックｐ電極
９０７、９０９、９１１と素子のｎ電極９０１との間に
ｐｎ接合の拡散電位差約３Ｖと同じ大きさのｐｎ接合の
順バイアス電圧Ｅを印加する。このようにすることによ
ってショットキ電極に覆われたｐクラッド層の活性層付
近の空乏化された領域の空乏層厚を０．１〜１０ｎｍに
した状態とすることができる。この状態で両ショットキ
電極間に電圧Ｖを印加する。本実施例では、第１のショ
ットキ電極９０８に正の電圧、第２のショットキ電極９
１０に負の電圧を印加している。この場合、第１のショ
ットキに逆バイアス電圧がかかり、第１のショットキ電
極９０８に接するｐクラッド層の空乏層をｐクラッド層
と活性層の界面まで拡大できる。その時の逆バイアス電
圧Ｖに対する両ショットキ間の静電容量を測定し、それ
から得られる第１のショットキの空乏層容量の電圧依存
性から、活性層に隣接する部分のｐクラッド層のアクセ
プタ濃度分布が得られる。
測定する方法について説明する。まずオーミックｐ電極
９０７、９０９、９１１と素子のｎ電極９０１との間に
ｐｎ接合の拡散電位差約３Ｖと同じ大きさのｐｎ接合の
順バイアス電圧Ｅを印加する。このようにすることによ
ってショットキ電極に覆われたｐクラッド層の活性層付
近の空乏化された領域の空乏層厚を０．１〜１０ｎｍに
した状態とすることができる。この状態で両ショットキ
電極間に電圧Ｖを印加する。本実施例では、第１のショ
ットキ電極９０８に正の電圧、第２のショットキ電極９
１０に負の電圧を印加している。この場合、第１のショ
ットキに逆バイアス電圧がかかり、第１のショットキ電
極９０８に接するｐクラッド層の空乏層をｐクラッド層
と活性層の界面まで拡大できる。その時の逆バイアス電
圧Ｖに対する両ショットキ間の静電容量を測定し、それ
から得られる第１のショットキの空乏層容量の電圧依存
性から、活性層に隣接する部分のｐクラッド層のアクセ
プタ濃度分布が得られる。
【００３６】本発明は、ショットキ電極の材料に依らな
い。またショットキバリアは金属電極でなく、電解液で
形成してもよい。電解液の場合は、ｐクラッド層エッチ
ングしながら深さ方向のアクセプタ分布を得ることがで
きるので、ｐ濃度大きくショットキの空乏層乏の伸びが
小さい時に有効である。
い。またショットキバリアは金属電極でなく、電解液で
形成してもよい。電解液の場合は、ｐクラッド層エッチ
ングしながら深さ方向のアクセプタ分布を得ることがで
きるので、ｐ濃度大きくショットキの空乏層乏の伸びが
小さい時に有効である。
【００３７】本発明は、ｐクラッド層に限らず、ｎクラ
ッド層の場合も同様に適用できる。本発明は、半導体素
子あるいは半導体発光素子の構造や層厚や材料の種類の
詳細やドーパントの種類や濃度に依らず、ｐｎ接合があ
れば適用できる。
ッド層の場合も同様に適用できる。本発明は、半導体素
子あるいは半導体発光素子の構造や層厚や材料の種類の
詳細やドーパントの種類や濃度に依らず、ｐｎ接合があ
れば適用できる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ョットキ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係を測定
する際、第一導電型半導体層と第二導電型半導体層の界
面近傍に生じるｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスの
熱平衡状態のときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮小さ
せた状態としているため、従来、測定が困難であったｐ
ｎ接合近傍の不純物濃度およびその分布を測定すること
ができる。すなわち無バイアス状態で空乏層の形成され
る、ｐｎ接合近傍領域の不純物濃度やその分布を測定す
ることができる。
ョットキ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係を測定
する際、第一導電型半導体層と第二導電型半導体層の界
面近傍に生じるｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスの
熱平衡状態のときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮小さ
せた状態としているため、従来、測定が困難であったｐ
ｎ接合近傍の不純物濃度およびその分布を測定すること
ができる。すなわち無バイアス状態で空乏層の形成され
る、ｐｎ接合近傍領域の不純物濃度やその分布を測定す
ることができる。
【００３９】本発明の不純物濃度測定方法を例えばＬＤ
に適用すれば、活性層近傍のｐクラッド層のアクセプタ
濃度やその分布を測定することができる。このためＬＤ
の閾電流値を下げるためのドーピング条件や成長条件を
好適に決定することができる。これらの条件の最適化す
ることにより優れた特性のＬＤを得る事ができる。
に適用すれば、活性層近傍のｐクラッド層のアクセプタ
濃度やその分布を測定することができる。このためＬＤ
の閾電流値を下げるためのドーピング条件や成長条件を
好適に決定することができる。これらの条件の最適化す
ることにより優れた特性のＬＤを得る事ができる。
【図１】本発明の不純物濃度測定方法に係るＣ−Ｖ評価
用素子の断面図である。
用素子の断面図である。
【図２】本発明の不純物濃度測定方法に係るＣ−Ｖ評価
用素子のｐ電極パターンを示す図である。
用素子のｐ電極パターンを示す図である。
【図３】従来のＣ−Ｖ測定用試料の断面構造図である。
【図４】従来のＣ−Ｖ評価用素子断面の模式図と無バイ
アスの熱平衡状態でのバンド構造である。
アスの熱平衡状態でのバンド構造である。
【図５】従来のＣ−Ｖ評価用素子断面の模式図とショッ
トキの逆バイアス時のバンド構造である。
トキの逆バイアス時のバンド構造である。
【図６】本発明の不純物濃度測定方法に係るＣ−Ｖ評価
用素子断面の模式図とショットキの逆バイアス時のバン
ド構造である。
用素子断面の模式図とショットキの逆バイアス時のバン
ド構造である。
【図７】本発明の不純物濃度測定方法の作用を説明する
ための図である。
ための図である。
【図８】本発明の不純物濃度測定方法に係るＣ−Ｖ評価
用素子のｐ電極パターンを示す図である。
用素子のｐ電極パターンを示す図である。
【図９】本発明の不純物濃度測定方法に係るＣ−Ｖ評価
用素子の断面層構造である。
用素子の断面層構造である。
【図１０】本発明の不純物濃度測定方法に係るＣ−Ｖ評
価用素子のｐ電極パターンを示す図である。
価用素子のｐ電極パターンを示す図である。
【図１１】従来のＣＶ測定方法により得られた活性層近
傍のｐクラッド層のアクセプタプロファイルである。
傍のｐクラッド層のアクセプタプロファイルである。
【図１２】本発明のＣＶ測定方法により得られた活性層
近傍のｐクラッド層のアクセプタプロファイルである。
近傍のｐクラッド層のアクセプタプロファイルである。
１０１ ＡｕＧｅのｎ電極 １０２ ｎ−ＧａＡｓ基板 １０３ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １０４ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０５ アンドープＧａＩｎＰ活性層 １０６ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０７ ＡｕＺｎのオーミックｐ電極 １０８ Ａｕのショットキ電極 １０９ ＡｕＺｎのオーミックｐ電極 ２０１ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層表面 ２０２ ＡｕＺｎのオーミックｐ電極 ２０３ 円形のＡｕのショットキ電極 ２０４ 電極間隔５０μｍ ３０１ ＡｕＧｅのｎ電極 ３０２ ｎ−ＧａＡｓ基板 ３０３ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ３０４ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ３０５ アンドープＧａＩｎＰ活性層 ３０６ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ３０７ Ａｕのショットキ電極 ４０１ ｎ電極 ４０２ ｎ−クラッド層 ４０３ 熱平衡状態のｎ側空乏層 ４０４ 活性層 ４０５ 熱平衡状態のｐ側空乏層 ４０６ ｐクラッド層 ４０７ 熱平衡状態のショットキ接合の空乏層 ４０８ ショットキ電極 ４０９ ｎ電極の金属の真空準位 ４１０ フェルミレベル ４１１ 伝導帯のエネルギ準位 ４１２ ショットキ電極の金属の真空準位 ４１３ ショトキバリア ４１４ 価電子帯のエネルギ準位 ４１５ ｎ電極のオーミック接合 ５０１ ｎ電極 ５０２ ｎ−クラッド層 ５０３ 熱ショットキの逆バイアス状態のｎ側空乏層 ５０４ 活性層 ５０５ ショットキの逆バイアス状態のｐ側空乏層 ５０６ ｐクラッド層 ５０７ 逆バイアス状態のショットキ接合の空乏層 ５０８ ショットキ電極 ５０９ ｎ電極の金属の真空準位 ５１０ ｎクラッド層のフェルミレベル ５１１ 伝導帯のエネルギ準位 ５１２ ショットキ電極の金属の真空準位 ５１３ ショトキバリア ５１４ 価電子帯のエネルギ準位 ５１５ ｎ電極のオーミック接合 ５１６ ショットキの逆バイアス方向 ６０１ ｎ電極 ６０２ ｎ−クラッド層 ６０３ 活性層 ６０４ ｐクラッド層 ６０５ 逆バイアス状態のショットキ接合の空乏層 ６０６ ショットキ電極 ６０９ ｎ電極の金属の真空準位 ６１０ ｎクラッド層のフェルミレベル ６１１ 伝導帯のエネルギ準位 ６１２ ショットキ電極の金属の真空準位 ６１３ ショトキバリア ６１４ 価電子帯のエネルギ準位 ６１５ ｎ電極のオーミック接合 ６１６ ショットキの逆バイアス方向 ７０１ 逆バイアス状態のショットキ接合の空乏層 ７０２ 微弱な回り込み電流 ７０３ 微弱な直進電流 ８０１ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層表面 ８０２ ＡｕＺｎのオーミックｐ電極 ８０３ ストライプ状のＡｕのショットキ電極 ８０４ ＡｕＺｎのオーミックｐ電極 ８０５ 電極間隔 ８０６ 銅板 ８０７ ガラス板上 ８０８ Ａｕワイヤ ８０９ Ａｕ電極 ９０１ ＡｕＧｅＮｉのｎ電極 ９０２ ｎ−ＳｉＣ基板 ９０３ ｎ−ＧａＮバッファ層とｎ−ＧａＮクラッド層 ９０４ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層 ９０５ アンドープＧａＩｎＮ活性層 ９０６ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層 ９０７ オーミックｐ電極 ９０８ Ａｕのショットキ電極 ９０９ オーミックｐ電極 ９１０ Ａｕのショットキ電極 ９１１ オーミックｐ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66 H01L 33/00 H01S 5/30
Claims (8)
- 【請求項１】 第一導電型半導体層とこの上に隣接して
形成された第二導電型半導体層とを有する半導体素子を
被測定試料とし、第二導電型の半導体層の上にショット
キ電極を設けるとともに第一導電型半導体層の下方に対
向電極を設け、ショットキ電極と対向電極の間に印加す
るバイアス電圧Ｖと、ショットキ電極直下に形成される
ショットキ空乏層の容量Ｃとの関係を測定することによ
り、第二導電型半導体層中の不純物濃度または不純物濃
度分布を求める不純物濃度測定方法であって、ショット
キ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係を測定する
際、第一導電型半導体層と第二導電型半導体層の界面近
傍に生じるｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスの熱平
衡状態のときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮小させた
状態とすることを特徴とする不純物濃度測定方法。 - 【請求項２】 第一導電型半導体層とこの上に隣接して
形成された第二導電型半導体層とを有する半導体素子を
被測定試料とし、第二導電型の半導体層の上に第一のシ
ョットキ電極および第二のショットキ電極を設け、第一
のショットキ電極および第二のショットキ電極の間に印
加するバイアス電圧Ｖと、第一のショットキ電極直下に
形成されるショットキ空乏層の容量Ｃとの関係を測定す
ることにより、第二導電型半導体層中の不純物濃度また
は不純物濃度分布を求める不純物濃度測定方法であっ
て、ショットキ空乏層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係
を測定する際、第一導電型半導体層と第二導電型半導体
層の界面近傍に生じるｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイ
アスの熱平衡状態のときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも
縮小させた状態とすることを特徴とする不純物濃度測定
方法。 - 【請求項３】 第二導電型の半導体層の上にオーミック
電極を設けるとともに第一導電型半導体層の下方に素子
電極を設け、該オーミック電極と前記素子電極との間に
順バイアス電圧を印加することにより、ショットキ空乏
層の容量Ｃとバイアス電圧Ｖの関係を測定する際の前記
ｐｎ接合空乏層の厚みを、無バイアスで熱平衡状態にあ
るときのｐｎ接合空乏層の厚みよりも縮小させた状態と
することを特徴とする請求項１または２に記載の不純物
濃度測定方法。 - 【請求項４】 前記順バイアス電圧を、無バイアスで熱
平衡状態にあるときの前記ｐｎ接合近傍の拡散電位と略
等しくすることを特徴とする請求項３に記載の不純物濃
度測定方法。 - 【請求項５】 前記ショットキ空乏層の容量Ｃと前記バ
イアス電圧Ｖの関係を測定する際、前記ｐｎ接合空乏層
の厚みを、無バイアスで熱平衡状態にあるときのｐｎ接
合空乏層の厚みの０．１〜１０％に縮小させた状態とす
る請求項１乃至４いずれかに記載の不純物濃度測定方
法。 - 【請求項６】 前記ショットキ空乏層の容量Ｃと前記バ
イアス電圧Ｖの関係を測定する際、前記ｐｎ接合空乏層
の厚みを０．１〜１０ｎｍとする請求項１乃至５いずれ
かに記載の不純物濃度測定方法。 - 【請求項７】 第二導電型半導体層の厚みを２０ｎｍ以
上５００ｎｍ以下とする請求項１乃至６いずれかに記載
の不純物濃度測定方法。 - 【請求項８】 前記半導体素子が半導体発光素子であっ
て、第一導電型半導体層が活性層であり、第二導電型半
導体層がクラッド層である請求項１乃至７いずれかに記
載の不純物濃度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32543698A JP3156778B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 半導体素子の不純物濃度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32543698A JP3156778B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 半導体素子の不純物濃度の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150605A JP2000150605A (ja) | 2000-05-30 |
| JP3156778B2 true JP3156778B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=18176848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32543698A Expired - Fee Related JP3156778B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 半導体素子の不純物濃度の測定方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156778B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015525965A (ja) * | 2012-07-05 | 2015-09-07 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 窒素及びリンを含有する発光層を有する発光ダイオード |
-
1998
- 1998-11-16 JP JP32543698A patent/JP3156778B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000150605A (ja) | 2000-05-30 |
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