JP5063325B2 - キャリア濃度測定装置およびキャリア濃度測定方法 - Google Patents
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Description
前記キャリア濃度から前記無機化合物半導体の誘電率を算出し、算出された前記誘電率から、テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率を算出することにより得られる予測反射率と、キャリア濃度との相関関係を記憶する記憶部と、
試料となる無機化合物半導体にテラヘルツ光を照射する光照射部と、
照射されたテラヘルツ光に対する無機化合物半導体の反射光を検出する検出部と、
照射されたテラヘルツ光の強度に対する反射光の強度の比率を求めることにより、無機化合物半導体の反射率の実測値を算出する反射率算出部と、
を有し、
記憶された相関関係を参照し、反射率の実測値に対応する試料のキャリア濃度を読み取る読取部と、
を有し、
前記記憶部は、前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率が前記キャリア濃度に依存して変化する測定帯域のテラヘルツ光に対する前記予測反射率を測定反射率とし、前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率が前記キャリア濃度に依存して変化しない参照帯域のテラヘルツ光に対する前記予測反射率を参照反射率とし、前記測定反射率と、前記参照反射率とを対比して予測反射率比を算出し、算出された前記予測反射率比と、前記キャリア濃度との相関関係を記憶することを特徴とするキャリア濃度測定装置
が提供される。
キャリア濃度から無機化合物半導体の誘電率を算出し、算出された前記誘電率から、テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率を算出することにより得られる前記予測反射率と、キャリア濃度との相関関係を取得するステップと、
試料となる無機化合物半導体にテラヘルツ光を照射するステップと、
照射されたテラヘルツ光に対する無機化合物半導体の反射光を検出するステップと、
照射されたテラヘルツ光の強度に対する反射光の強度の比率を求めることにより、無機化合物半導体の反射率の実測値を算出するステップと、
記憶された相関関係を参照し、算出された反射率の実測値に対応する試料のキャリア濃度を読み取るステップと、
を含み、
前記予測反射率と、前記キャリア濃度との相関関係を取得する前記ステップにおいて、前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率が前記キャリア濃度に依存して変化する測定帯域のテラヘルツ光に対する前記予測反射率を測定反射率とし、前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率が前記キャリア濃度に依存して変化しない参照帯域のテラヘルツ光に対する前記予測反射率を参照反射率とし、前記測定反射率と、前記参照反射率とを対比して予測反射率比を算出し、算出された前記予測反射率比と、前記キャリア濃度との相関関係を取得することを特徴とするキャリア濃度測定方法
が提供される。
図2で示すキャリア測定装置を用いてGaNのキャリア濃度を測定した。無機化合物半導体であるGaNのキャリア濃度測定を行った。用いた試料の平面形状は、正方形で10mm角以上15mm角以下、厚さ1.0mm以上2.0mm以下である。キャリア濃度は二次イオン質量分析(SIMS)測定から2.7×1016[atms/cm3]、1.2×1018[atms/cm3]、2.2×1018[atms/cm3]の試料を用いた。試料は測定面に加工、研磨等を施していないas−grown結晶である。
図2で示すキャリア測定装置を用いてSiC(炭化珪素)のキャリア濃度を測定した。用いた試料の平面形状は、正方形で10mm角以上15mm角以下、厚さ0.2mm以上〜0.7mm以下のas−grown結晶である。キャリア濃度はホール測定から2.7×1017[atms/cm3]、4.2×1018[atms/cm3]の試料を用いた。
図2で示すキャリア測定装置を用いてGaAsのキャリア濃度を測定した。用いた試料の平面形状は、正方形で10mm角以上15mm角以下、厚さ0.3mm以上1.0mm以下でas−grown結晶である。キャリア濃度はホール測定から3.2×1015[atms/cm3]、4.0×1017[atms/cm3]の試料を用いた。
図2で示すキャリア測定装置を用いてAlGaNのキャリア濃度を測定した。用いた試料の平面形状は、正方形で10mm角以上15mm角以下、厚さ5μmである。図11は、AlGaNの周波数に対する反射率測定結果を示す。図11で示すグラフの横軸は周波数[THz]、縦軸は反射率を示す。図11で示すように、AlGaNにおいても、反射率の変動が見られるため、キャリア濃度の異なる試料の反射測定からキャリア濃度を算出できると考えられる。
(1)キャリア濃度に依存せず反射率が一定である参照帯域、および、キャリア濃度に依存して反射率が変化する測定帯域の二つの波長のテラヘルツ光を無機化合物半導体に照射し、両光波の反射率の対比により無機化合物半導体のキャリア濃度を測定することを特徴とする無機化合物半導体のキャリア濃度測定方法。
(2)参照帯域はTOフォノン周波数とLOフォノン周波数の間の高反射帯域であることを特徴とする(1)に記載の無機化合物半導体のキャリア濃度測定方法。
(3)無機化合物半導体が窒化ガリウム(GaN)であり、参照帯域が17〜20THz、測定帯域が1〜16THzまたは21〜23THzであることを特徴とする(1)または(2)に記載の無機化合物半導体のキャリア濃度測定方法。
(4)無機化合物半導体が炭化珪素(SiC)であり、使用する参照帯域が25〜27THz、測定帯域が28〜30THzであることを特徴とする(1)または(2)に記載の無機化合物半導体のキャリア濃度測定方法。
(5)無機化合物半導体が砒化ガリウム(GaAs)であり、使用する参照帯域が8.2〜8.5THz、測定帯域が8.6〜8.8THzであることを特徴とする(1)または(2)に記載の無機化合物半導体のキャリア濃度測定方法。
(6)キャリア濃度に依存せず反射率が一定である参照帯域、および、キャリア濃度に依存して反射率が変化する測定帯域の二つの波長のテラヘルツ光を無機化合物半導体に照射し、両光波の反射率の対比により無機化合物半導体のキャリア濃度を測定することを特徴とする無機化合物半導体のキャリア濃度測定装置。
(7)テラヘルツ帯域の光波を発生させる結晶にDAST結晶を使用することを特徴とする(6)に記載の無機化合物半導体のキャリア濃度測定装置。
2 励起光
3 光パラメトリック発振器
4 反射鏡
5 透過鏡
6 KTP結晶
7 KTP結晶
8 反射鏡
9 1.3μm二波長
10 反射鏡
11 DAST結晶
12 テラヘルツ光
13 反射鏡
14 無機化合物半導体
15 反射鏡
16 DTGS検出器
100 非破壊キャリア濃度測定装置
101 記憶部
103 光照射部
105 テラヘルツ光
107 試料設置部
108 反射光
109 検出部
111 反射率算出部
113 読取部
Claims (9)
- 不純物をドープした無機化合物半導体のキャリア濃度を測定するキャリア濃度測定装置であって、
キャリア濃度から無機化合物半導体の誘電率を算出し、算出された前記誘電率から、テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率を算出することにより得られる予測反射率と、前記キャリア濃度との相関関係を記憶する記憶部と、
試料となる前記無機化合物半導体にテラヘルツ光を照射する光照射部と、
照射された前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射光を検出する検出部と、
照射された前記テラヘルツ光の強度に対する前記反射光の強度の比率を求めることにより、前記無機化合物半導体の反射率の実測値を算出する反射率算出部と、
記憶された前記相関関係を参照し、前記反射率の実測値に対応する前記試料のキャリア濃度を読み取る読取部と、
を有し、
前記記憶部は、前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率が前記キャリア濃度に依存して変化する測定帯域のテラヘルツ光に対する前記予測反射率を測定反射率とし、前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率が前記キャリア濃度に依存して変化しない参照帯域のテラヘルツ光に対する前記予測反射率を参照反射率とし、前記測定反射率と、前記参照反射率とを対比して予測反射率比を算出し、算出された前記予測反射率比と、前記キャリア濃度との相関関係を記憶することを特徴とするキャリア濃度測定装置。 - 前記無機化合物半導体が窒化ガリウム、炭化珪素又は砒化ガリウムであることを特徴とする請求項1に記載のキャリア濃度測定装置。
- 前記光照射部は、DAST結晶を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のキャリア濃度測定装置。
- 前記光照射部は、前記測定帯域のテラヘルツ光および前記参照帯域のテラヘルツ光を前記試料にそれぞれ照射し、
前記反射率算出部は、前記測定帯域のテラヘルツ光を照射したとき算出された前記反射率と、前記参照帯域のテラヘルツ光を照射したとき算出された前記反射率と、を対比して、反射率比の実測値を算出し、
前記読取部は、記憶された前記反射率比と、前記キャリア濃度との前記相関関係を参照し、算出された前記反射率比の実測値に対応する前記キャリア濃度を読み取ることを特徴とする請求項1乃至3いずれか一項に記載のキャリア濃度測定装置。 - 前記参照帯域はTOフォノン周波数とLOフォノン周波数との間の高反射帯域であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか一項に記載のキャリア濃度測定装置。
- 前記無機化合物半導体が窒化ガリウムであり、
前記測定帯域が1THz以上16THz以下または21THz以上23THz以下であり、
前記参照帯域が17THz以上20THz以下であることを特徴とする請求項1乃至5いずれか一項に記載のキャリア濃度測定装置。 - 前記無機化合物半導体が炭化珪素であり、
前記測定帯域が28THz以上30THz以下であり、
前記参照帯域が25THz以上27THz以下であることを特徴とする請求項1乃至5いずれか一項に記載のキャリア濃度測定装置。 - 前記無機化合物半導体が砒化ガリウムであり、
前記測定帯域が8.6THz以上8.8THz以下であり、
前記参照帯域が8.2THz以上8.5THz以下であることを特徴とする請求項1乃至5いずれか一項に記載のキャリア濃度測定装置。 - 不純物をドープした無機化合物半導体のキャリア濃度を測定するキャリア濃度測定方法であって、
キャリア濃度から無機化合物半導体の誘電率を算出し、算出された前記誘電率から、テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率を算出することにより得られる予測反射率と、前記キャリア濃度との相関関係を取得するステップと、
試料となる前記無機化合物半導体にテラヘルツ光を照射するステップと、
照射された前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射光を検出するステップと、
照射された前記テラヘルツ光の強度に対する前記反射光の強度の比率を求めることにより、前記無機化合物半導体の反射率の実測値を算出するステップと、
記憶された前記相関関係を参照し、算出された前記反射率の実測値に対応する前記試料のキャリア濃度を読み取るステップと、
を含み、
前記予測反射率と、前記キャリア濃度との相関関係を取得する前記ステップにおいて、前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率が前記キャリア濃度に依存して変化する測定帯域のテラヘルツ光に対する前記予測反射率を測定反射率とし、前記テラヘルツ光に対する前記無機化合物半導体の反射率が前記キャリア濃度に依存して変化しない参照帯域のテラヘルツ光に対する前記予測反射率を参照反射率とし、前記測定反射率と、前記参照反射率とを対比して予測反射率比を算出し、算出された前記予測反射率比と、前記キャリア濃度との相関関係を取得することを特徴とするキャリア濃度測定方法。
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