WO2006022425A1

WO2006022425A1 - 半導体の電気特性判定装置

Info

Publication number: WO2006022425A1
Application number: PCT/JP2005/015953
Authority: WO
Inventors: Toshiyuki Sameshima; Hajime Watakabe
Original assignee: National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2006-03-02
Also published as: JP4621922B2; US20080018323A1; JPWO2006022425A1; US7573271B2

Abstract

特性測定半導体に光を照射する光照射手段と、交流電圧源と、電位測定手段と、インピーダンス調整器とを有し、特性測定半導体の電位測定ポイントにおける電位が、前記光照射手段によって特性測定半導体に対する光照射がされない状態で、電位がゼロ電位になるようにインピーダンス調整器によるインピーダンス調整がなされ、特性測定半導体に対する光照射がなされたときと、光照射がなされないときの電位測定によって特性測定半導体の電気特性の測定を行う。このようにすることによって、半導体の電気特性測定を簡潔な構成をもって精度良く行うことができる。

Description

明細書

半導体の電気特性測定装置技術分野

本発明は、例えば半導体内のキヤリャ伝導機構の測定に用いて好適な半導体の電気特性測定装置に関する。背景技術

半導体材料は、トランジスタ、太陽電池等電子デバイスに広く使用されている。この半導体におけるキヤリャ伝導や表面状態の電気的特性を評価することは、目的とする特性を有する半導体デバイスを歩留り良く製造する上で重要である。

通常、半導体表面には、絶縁膜、例えば表面保護の絶縁膜、ゲート絶縁膜、フィールド絶縁膜等が形成されているものであり、半導体のこの絶縁膜との界面準位密度が、半導体の電気的特性、したがって、半導体デバイスの電気的特性に大きく影響し、その評価は重要である。

そこで、半導体の特性測定において、電気的特性測定のための電極を、半導体表面の絶縁膜を剥がして半導体に電極を形成して測定することは、正確な測定がなされないことから望ましくなレ、。従来、半導体の電気的特性を評価する方法として、金属/絶縁体 /半導体構造の金属を用いた容量一電圧特性測定による評価方法が広く用いられている。これは、バイアス電圧を上記金属側に印加し、小変調高周波電圧を重畳させることにより、測定半導体內に発生する空乏層の変化によるバイアス電圧と容量の特性を算出するものである。そして、この電圧一容量特性から絶縁膜中の電荷量や、絶縁膜と半導体との界面準位密度を算出するものである。

しかし、この測定方法では、空乏層の形成には一般に半導体の厚さが 1 0 μ m以上であることが必要であるが、薄膜半導体においては、空乏層の変化が小さく、この電圧一容量の変化から半導体特性を正確に評価することに問題がある。

また、他の測定方法としては、例えば特開平 4 一 2 8 2 8 4 6 号公報に記載されているように、パルス光を照射したときに半導体内に誘起される過剰少数キヤリャの減衰、すなわちライフタイムを、マイクロ波帯の光反射率の変化から評価し、半導体内のキャリャ伝導機構を調べることができるものがある

しかし、この場合、マイクロ波帯の光反射率の変化からキヤリャ濃度の変化を直接評価することは、実際には困難であり、また、マイクロ波発生電源や、マイクロ波を誘導する導波路等が必要であることから、測定装置が複雑になるという問題があった。発明の開示

本発明の目的は、上述した問題を解決し、簡潔な構成をもって精度良く、半導体の電気的特性の測定を行うことができるようにするものであり、また、その測定対象の半導体（以下、「特性測定半導体」という。）において、半導体表面に絶縁膜が形成された場合においても、絶縁膜を剥離することなく、光誘起における電気伝導測定とその評価を正確に行うことができる半導体の電特性測定装置を実現したものである。

本発明による半導体の電気特性測定装置は、特性測定半導体に光を照射する光照射手段と、交流電圧源と、前記特性測定半導体に前記交流電圧源からの交流電圧を印加する電極と、前記特性測定半導体に直列に接続されたインピーダンス調整器と、前記特性測定半導体とインピーダンス調整器との接続点の電位を測定する電位測定手段とを有し、前記インピーダンス調整器が、前記特性測定半導体の交流インピーダンスと同じ交流インピーダンスに調整され、前記特性測定半導体とインピーダンス調整器の接続点の , 電位がゼロ電位になるように前記交流電圧を印加することを特徴とする。

この本発明装置によれば、光照射がなされない状態で、測定電位がゼロ電位に設定され、光照射による測定電位がゼロ電位からの変動電位として測定されることから、高精度測定を行うことが可能となる。

また、本発明による半導体の電気特性測定装置は、特性測定半導体に光を照射する光照射手段と、交流電圧源と、前記特性測定半導体に前記交流電圧源からの交流電圧を印加する電極と、前記特性測定半導体に並列に接続されるインピーダンス調整器と、前記特性測定半導体の電位測定手段とを有し、前記インピーダンス調整器が、前記特性測定半導体の交流インピーダンスと同じ交流インピーダンスに調整され、前記特性測定半導体上の少なくとも 1 つの電極の電位と前記インピーダンス調整器の少なくとも 1つの電極の電位が同電位になるように前記交流電圧を印加することを特徴とする。

この本発明による半導体の電気特性測定装置においては、特性測定半導体とインピーダンス調整器とを並列に接続し、その特性測定半導体の電極の電位と前記インピーダンス調整器の電極とを同電位にする。つまり、光照射がなされない状態で、この同電位状態に設定するようにする。これにより、光照射時の光誘起電気伝導測定は、光照射時の半導体の電位変動、すなわち光照射がなされない場合と光照射がなされた場合の電位差を測定するため、高精度測定を行うことができる。

そして、本発明による半導体の電気特性測定装置においては、上述したいずれの装置でも、半導体の絶縁膜が形成された界面状態での測定を行うことができるので、特性測定半導体の表面に絶縁膜が存在した状態で、確実な測定を行うことができる。

また、上述した半導体の電気特性測定装置においては、少なくともその特性測定半導体に、直流バイアス電圧を印加し、この直流バイアス電圧に前記交流電圧源からの交流電圧を重畳して印加する構成とすることができる。

のように直流バイアス電圧を印加するときは、この印加した直流バイアスにより、半導体内部の固定電荷等に起因する内部電界が生じるので、この内部電界が、電気伝導（この電気伝導が半導体の電気特性に変化を与える要因になる。）に及ぼす影響を調べるとにより、半導体の電気特性を調べることができる。

また、上述した半導体の電気特性測定装置にあつては、一例として、特性測定半導体に照射する光を、パルス光としている。

- のようにパルス光照射によるときは、特性測定半導体内に光誘起される過剰少数キヤリャの減衰、すなわちラィフタイムの測定を精度良く行い、半導体表面準位、および欠陥等のキヤリャ伝導機構の測定を高い精度をもって行うことができる。

あるいは、上述した半導体の電気特性測定装置にあって、他の例として、特性測定半導体に照射する光を、定常光すなわち連続光照射とすることもできる。

のように、定常光による測定を行うときは、後述するように、連続発生する過剰少数キヤリャ濃度のレベルの測定によって、半導体の電気特性の測定を行うことができる。

また、上述の本発明装置にあって、その特性測定半導体に電圧を印加する電極として、液体電極例えば水銀（Hg) 等を用いることができる。

このように液体電極を用いることにより、特性測定半導体を破壊することなく光誘起電気伝導度の測定を行うことができる。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明による半導体の電気特性測定装置の基の説明に供する概念図であ ^ o

図 2は、図 1 の電位測 Atホイントにおける交流圧の時間変化を示す図でめ O o

図 3は、本発明による半導体の電特性測定装置の一実施形例の構成図である o

図 4は、本発明置による特性測定におけるパルス光照射の場合の電位測定ポィントの電位 Vs の時間変化の測定結果を示した図である。

図 5 は、本発明装置によるシリコン酸化膜被覆の N型シリコン基板による特性測定半導体に対する特性測定における電位 Vs の時間変化を示す図である。

図 6 は、図 5 のキヤリャ濃度の時間変化を算出した結果を示す図である ο

図 7は、熱処理後の測定電位 Vs の時間変化を示す図でめ o。図 8は、図 7の特性測定半導体のキャリャ濃度の時間変化を算出した結果を示す図である。

図 9 は、本発明装置の他の実施形態例の構成図である。

図 1 0は、本発明装置の一実施形態例における定常光照射による ½合の光誘起キヤリャ濃度の測定結杲を示す図である。

図 1 1 は、本発明装置による特性測定がなされる特性測定半導体の一例の概略断面図である。

図 1 2は、本発明装置による特性測定がなされる特性測定半導体の他の一例の概略断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明による半導体の電気特性測定装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図 1 は、本発明による半導体の電気特性測定装置の基本構成の概念図である。図 1 に示す基本構成は、本発明の半導体の電気特性測定装置の基本的構成をすベて備えている。すなわち、特性測定がなされる特性測定半導体 1 0 に対して光照射を行うレーザ等の光照射手段 2 0 と、交流電圧源 3 0 と、負荷抵抗 4 0 と、特性測定半導体 1 0 の電位を測定するための電位測定手段 5 0 とを有しており、電気特性の測定時において、光照射手段 2 0 からのレ一ザ光が特性測定半導体 1 0に照射される。：..

この構成で、特性測定半導体 1 0 に、交流電圧源 3 0から、角周波数 ω、振幅 V。の交流電圧 V₀e〕' ^ffi tを印加すると、このとき、角周波数 ωに応じた特性測定半導体 1 0 の複素インピーダンス、 Zs(=Z₀e 0)に応じて電流 Iが流れる。負荷抵抗 Rの電位により測定される電流 I は、下記（ 1 ) 式となる。

V₀e^ja>

Z +R ( 1 )

この状態で、特性測定半導体 1 0に、光照射手段 2 0からの光を照射すると、これにより誘起された少数キヤリャによって特性測定半導体の抵抗が下がり、特性測定半導体のインピーダンスは Zs'に変化する。従って電流は下記（ 2 ) 式となる。

T/JP2005/015953 この（ 1 ) 式と（ 2 ) 式に示された光照射前後の電流値の差から特性測定半導体 1 0の光誘起電気伝導特性を知ることができる。特性測定半導体 1 0が絶縁膜に覆われた抵抗体の場合、絶縁膜の容量 Cs と特性測定半導体 1 0の抵抗成分 R s を用いて特性測定半導体 1 0の複素インピーダンス Z s を表すと、下記（ 3 ) 式となる。なお、 00は交流電圧源の角周波数である。

( 3 )

Ζ=ΚΛ c

そして、特性測定半導体 1 0 に光を照射すると、特性測定半導体 1 0 の抵抗： s は抵抗 R' s に変化し、インピーダンスは、下記 ( 4 ) 式となる。

1一

( 4 )

したがって、（ 1 ) 式と（ 2 ) 式に示す電流 I 及び I ,を測定すること 'により、特性測定半導体 1 0 の抵抗成分の光照射による変化、すなわち抵抗 Rs から抵抗 R，sへの変化を知ることができる。

図 1 に示す回路構成において、光照射手段 2 0 としてパルス光を用いた場合、光誘起キヤリャによる電気伝導の時間変化を測定することによって、特性測定半導体 1 0の電気特性を調べることができる。

以下、この点について、詳述する。

図 1 で説明した回路構成において、厚さ lOOnm の熱酸化絶縁膜に覆われた N 型シリコン基板を特性測定半導体 1 0 として用い、これに XeClエキシマレーザパルス光（波長 308nm，ノ /レス幅 2005/015953

30ns ) を照射する。そして、交流電圧源 3 0から 1 MHz の交流電圧を特性測定半導体 1 0 に供給する。このとき負荷抵抗 Rにかる電圧、すなわち接続点 6 0 の電位を、電位測定ボイントとしてこの接続点 6 0 の電位の時間変化を電位測定手段 5 0 で測定した。 - の測定の結果ヽ図 2に示すような電圧一時間特性が得られ図 2から分かるように、横軸で示す時間ゼ口の時点でパノレス光が照射され、 m ¾ι圧の振幅が大き < なっている o これはパノレスレ一ザ光の照射によ、誘起キャリャが発生しヽその瞬間、 ¾ (特性測定半導体 1 0 ) の抵抗が小さくなつた - 、 ·_ とを示している o ヽ ~ の一且上昇した電圧はヽ時間の経過とともに減少し、所定の値に収斂する。

また、この特性測定半導体 1 0 は、熱酸化絶縁膜に覆われているが、交流の変位電流を流すことによって特性測定半導体 1 0 中のキヤリャの変化を調べることができる。

図 2の測定例では、上述の 1 つのパルス照射による光誘起伝導を 2 .5 m s に渡って観測できた。これは光照射によって生じた過剰キヤリャが長時間シリコン中に存在していることを不しており - の場合の測定対象の特性測定半導体 1 0は、キャリャ捕獲の少ない良質の界面ヽすなわち表面準位密度が小さくヽまたキャ V ャ捕獲欠陥が少ないルク特性を持つている特性測定半導体である

>- と力 Sわ力る。

次に、本発明の実施の形態例を説明するが、本発明は、れらに限定されるものではない。

[実施の形態例 1 ]

図 3 は、本発明による半導体の電気特性測定装置の一実施形態例の構成図でありヽ図 1 で説明した構成を基本構成とするものであるが、本発明装は、より精密に光誘起電 5¾ 導を測定する構 P T/JP2005/015953

成を有している。

図 3 に示すように、本実施の形態例では、図 1 における負荷抵抗 4 0 ( R ) に代えて、特性測定半導体 1 0 に直列に、可変コンデンサと可変抵抗から成るインピーダンス調整器 7 0 を設けている。

また、この場合、交流電圧源として、第 1および第 2の交流電圧源 3 1 および 3 2が用いられ、特性測定半導体 1 0 に第 1 の交流電圧源' 3 1 から交流電圧 Vを印加し、インピーダンス調整器 7 0に第 2の交流電圧源 3 2から、第 1 の交流電圧源 3· 1 の交流電圧 Vと同一振幅で位相が 180度シフトした交流電圧一 Vを印加するようにしている。

そして、この回路構成において、光照射手段 2 0からの光照射がなされない状態で、インピーダンス調整器 7 0のインピーダンスを特性測定半導体 1 0のインピーダンスと同じ値 Z s にすると、このとき流れる電流は、下記（ 5 ) 式となる。

_I V-{-V) V V,e^s_ ( 5 )

z_s+z_s z_s z_s

この状態で、特性測定半導体 1 0 とインピーダンス調整器との接続点 8 0 の電位 Vs を計算すると、下記（ 6 ) 式に示すようにゼロとなる。

Vs = V-I*Zs = V-V = 0 ( 6 )

接続点 8 0 の電位 Vs がゼロの状態で特性測定半導体 1 0 に光を照射すると、特性測定半導体 1 0 のインピーダンスが、光誘起キヤリャによる電気伝導の変化に応じて、 Zs から Zs に変化する。そして、上記（ 6 ) 式の接続点 8 0の電位 Vs がゼロから所定電位に変わるため、このとき流れる電流は下記（ 7 )式となる。 I_V-{-V)_ 2V ( 7 )

zノ +z_s z +z_s

したがって、接続点 8 0の電位 Vsは、下記（8)式となる。

そして、光誘起電気伝導のために変化した特性測定半導体 1 0 のインピーダンス Zs，を、インピーダンス変化分を Δ Zs として下記（ 9 ) 式のように書くと、光誘起キヤリャの変化により変化したィンピーダンス変化分△ Z s は Vs と Vにより下記（10)式のように求められる。

Z_S' = Z_S-AZ_S ( 9 )

AZ =^-Z_S (10) s v+v_s ^s

このようにィンピーダンス調整器 7 0 によって接続点 8 0の電位 Vsをゼロ電位とし、 Zsをあらかじめ求めておけば、光誘起キャリャのより変化したインピーダンス変化分 AZ s を（10)式によ 2005/015953 り求めることができる。なお、（10)式は、分子が電位 Vs のみであるから、この光照射による特性測定半導体 1 0 のインピーダンスの変化を極めて精度よく求めることができる。

この場合、光源すなわち光照射手段 2 0 として、パルス光源を用いた場合、光誘起キヤリャ密度は時間によって変化する。この光誘起キヤリャ密度の変化に起因する接続点 8 0 の電位 Vs の時間変化を求めることにより、インピーダンスの変化を下記（11)式のように、精密に求めることができる。

AZ_s(t) = ^L_Zs (ID

、ノ v+v_s(t) ¹

特性測定半導体 1 0 のインピーダンス力 S (3)式で与えられる場合、： Rs》 l / o) C が成り立つので、特性測定半導体 1 0 のインピ一ダンスの変化は、下記式（12)に示す抵抗成分 Hs の変化となる。

AZ_s(t) = AR_s(t) ⁽¹²⁾

ここで、抵抗体の実行幅 W、長さ L、キヤリャの移動度、電気素量 e、キヤリャ濃度！！とすると、特性測定半導体 1 0 の抵抗 Rsは、下記（13)式で与えられる。

そして、光照射によりキヤリャ濃度が Δ ιι 増えたとき、変化した抵抗 R，s は、下記（14)式となるので、（13)式のインピーダンスの TJP2005/015953 変化分は、（15) 式のようになる。

よってキヤリャ濃度変化は、インピーダンスの変化を用いて下記（16) 式で与えられる。

. AR_S ΔΖ , .

Δη = η= η ( 16)

R_S-AR_S R_S-AZ ノあらかじめインピーダンスマッチングを行い、特性測定半導体 1 0の抵抗成分を知れば、接続点 8 0 の電位 Vs の測定から（11) 式を用いてィンピーダンス変化分を求め、（16)式によってキヤリャ濃度の変化を知ることができる。

次に、この実施の形態例 1 による本発明装置によって半導体の電気特性を測定した実施例を挙げて説明する。

(実施例 1 )

図 3で示した本発明の実施形態例 1 によって、 160nmの熱酸化絶縁膜に覆われた N 型シリコン基板による特性測定半導体 1 0 に対する特性測定を行った。この場合、光照射手段 2 0から、 XeCl エキシマレーザパルス光（波長 308imi，パルス幅 30ns) を 1.2m J/cm2照射した。

図 4は、このときの、インピーダンス調整器 7 0 と特性測定半 2005/015953

導体 1 0 との間の接続点を電位測定ポイント 8 0 とし、ここにおける電位 Vsの時間変化の測定結果を示したものである。

1MHzの 0. IV振幅の電圧を印加したとき、ィンピーダンスマツチングにより Vsを 0.001Vまで低下することができた。

図 4に示すように時刻ゼロ秒でパルスレーザ光を当てたとき、光誘起キヤリャの発生により Vs は大きくなつた。パルス光の照射後、電位 Vsは時間とともに徐々に小さくなり 1.5 m s で初期の値に戻った。これにより、光誘起過剰キヤリャが 1.5 m s の時間だけシリコン中に存在していることが分かる。

(実施例 2 )

図 3で示した本発明の実施形態例 1 によって、 l OOnmの TEO S ( Tetra Ethyl Ortho Silicate ) プラズマ CVD シリコン酸化膜で被覆した N 型シリコン基板による特性測定半導体 1 0 に対する特性測定を行なった。この場合、光照射手段 2 0から、 Xe Cl エキシマレーザパルス光（波長 308nmノルス幅 30ns) を 2 3 J/cm2照射した。

図 5は、このときの、電位 Vs の時間変化を示す。図 5から分かるように、レーザ光を当てたとき光誘起キヤリャ発生により接続点 8 0の電位 Vs が急激に大きくなつたが、その後振幅は急激に減少し、 26 s後に 10分の 1 に減衰した。これはシリコン酸化膜、シリコン界面にキヤリャ捕獲欠陥が大きく、キヤリャ捕獲により、発生した光キヤリャ濃度が速やかに減衰したことを示している。図 5 に示す測定結果から（16)式を用いてキヤリャ濃度の時間変化を算出した結果を図 6 に示す。図 6から分かるように、光誘起キヤリャも、レーザ照射時に 8.6 X 10¹³cm-²発生した。そして 26 μ s後に 10分の 1 に減衰した。

このように、本発明装置によれば、極めて微小な濃度キヤリャ生成と速い時間減衰を測定することができる。 T/JP2005/015953

(実施例 3 )

次に、特性測定半導体 1 0 を実施例 2 と同一構成の半導体試料として、これを 1.3 X l 0⁶Paの水蒸気雰囲気中で 260度の 3時間の熱処理を行った。

図 7 は、図 3 で示した本発明装置の照射手段 2 0 から、 Xe Cl エキシマレーザ（波長 308nm,パルス幅 30ns) を 2 3 J/cm²照射したときの、電位 Vsの時間変化の測定結果を示す。この場合、レーザ照射により比較的長時間の Vs が観測された。これは熱処理によってシリコン酸化膜とシリコン界面のキヤリャ捕獲欠陥が低減し、光誘起キヤリャが長時間存在したことを示している。

また、図 8は、そのキヤリャ濃度の時間変化を示したものである。これによれば、特性測定半導体 1 0は、水蒸気雰囲気中で 260 度の 3時間の熱処理により、 8.9xl0¹³cnr²と高密度のレーザ誘起キヤリャが発生したことが観測された。そしてその誘起キヤリャが 10分の 1 の値に至る時間が 80 ; s であることが分かった。

このように本発明により試料の電気伝導特性を詳細に調べることができる。

[実施の形態例 2 ]

次に、本発明装置の他の実施の形態例について説明する。

図 9 は、本発明の第 2の実施の形態例の回路構成図である。図 9 において、図 3 と対応する部分には同一符号を付している。この第 2の実施形態例では、特性測定半導体 1 0 とインピーダンス調整器 7 0 とが並列に配置され、他に 2つの抵抗（R 1 ) 9 0 、および抵抗（ R2) 1 0 0 を用いたプリッジ回路が形成されている。

この回路構成で、前述した各例と同様に、交流電圧電源 3 0から、交流電圧を印加して、光照射手段 2 0からの光照射がなされない状態で、インピーダンスマッチングをとるようにしている。これにより、特性測定半導体 1 0 とインピーダンス調整器 7 0 と 5 015953

の電位降下を同じに、すなわち同電位として、電位測定手段 5 0 の出力が、ゼロとされる。 . この状態で、前述した第 1 の実施形態の例と同様に、光照射手段 2 0 によつて特性測定半導体 1 0 に光照射を行うと、特性測定半導体に過剰少数キヤリャが発生し、これに対応する抵抗変化により特性測定半導体 1 0 とインピーダンス調整器 7 0 との電位降下のバランスがくずれ、電位測定手段 5 0から、これに対応する出力が得られる。

したがって、この構成による本発明装置によれば、半導体内のキヤリャによる光誘起電気伝導特性を精密に測定することができる。

[実施の形態例 3 ]

この実施の形態例は、半導体の内部電界による空乏層発生によるキャパシタンスによる影響が無視できない特性測定半導体に対する電気特性測定装置である。

この場合、少なくとも特性測定半導体 1 0 に対して、直流バイァス電圧を交流電圧に重畳することにより空乏層の容量を調整する。例えば図 9で示した構成に適用する場合においては、その交流電圧源 3 0が、直流バイアスに重畳させた交流電圧源である構成とする。

[実施の形態例 4 ]

また、本発明装置においては、上述した各実施の形態例におけるように、パルス光による光励起、すなわち瞬間的光励起によつて発生させた過剰少数キヤリャの減衰を測定することによって精密な光起電気伝導特性を測定することができるものであるが、本発明は、上述したパルス光による励起に限られるものではなく、定常光、すなわち一定強度の連続光を照射することによって、半導体の電気特性の評価を行うことができるこの第 4の実施の形態例においては、定常光による照射を行う場合である。

この場合、例えば図 3で示した実施の形態例 1 において、光照射手段 2 0 としてランプを用い、定常光を発生させて特性測定半導体 1 0に照射する。

このとき光照射前にィンピーダンス調整器 7 0 によって特性測定半導体 1 0 のインピーダンスの整合をとり、接続点 8 0すなわち電位測定ポイントの電位をゼロにしておく。

この状態で、定常光を照射し、この定常光の吸収によって特性測定半導体 1 0 に過剰少数キヤリャを発生させる。

この場合においても、例えば半導体/絶縁体界面特性が悪く、キャリャの寿命が短い場合は、発生したキヤリャは直ちに消滅するため、定常光照射下のキヤリャ濃度は小さく、半導体試料の抵抗の低下は小さい。よって電位測定ポイント 8 0の光照射による電位の変化は小さくなる。これに対し、半導体/絶縁体界面特性が良好であり、キヤリャの寿命が大きい場合、発生したキヤリャは長寿命となり、定常光照射下のキヤリャ濃度は大きくなり、半導体試料の抵抗は大きく低下する。よって電位測定ポイント 8 0 の光照射による電位の変化は大きくなる。この性質を利用して定常光を用いて半導体試料の電気特性を調べることができる。

(実施例 4 )

次に、この実施の形態例 4における一実施例を説明する。この実施例においては、特性測定半導体 1 0が、厚さ lOOnmの TEOS プラズマ C VD シリコン酸化膜で被覆した N型シリコン基板で、 1.3 X l0⁶Pa水蒸気雰囲気中で 260度、 3時間の熱処理を行い、その前と後の、光照射手段 2 0の 5 m Wランプによる定常光を特性測定半導体 1 0 に照射した。

図 1 0は、上述した水蒸気雰囲気中熱処理（水蒸気熱処理）後と処理前とのそれぞれの光照射により発生した光誘起キヤリャ濃度の測定結果である。

図 1 0で示すように、水蒸気熱処理前は、レベル bで示すように、光キヤリャのライフタイムが短いため、キヤリャ濃度は 1. 3 X 10¹³cm" 3 にとどまったが、水蒸気熱処理後はレベル a で示すように、 1.85 X 10 i⁴cm 3に増大した。

このように定常光照射によれば、特性測定半導体 1 0 の電気伝導特性を詳細に調べることができる。

また、図 1 1 は、特性測定半導体の一例の概略断面図で、特性測定半導体 1 0への電圧印加は、特性測定半導体 1 0上に形成された絶縁膜 1 5 0上に 2つの電極 1 1 0、 1 2 0 を配置形成することによって行うことができる。電極形成はスパッタ法ゃ真空蒸着による金属膜形成、あるいはメツキ等によって形成することができる。

また、図 1 2 は、本発明装置による光誘起電気伝導測定を行う特性測定半導体 1 0の一例の概略断面図で、この例では、表面張力の大きな液体金属電極の、例えば水銀による電極 1 3 0、 1 4 0 を用いる構成とした場合である。

この構成によるときは、水銀等表面張力の大きい金属を接触させることから、上述した測定において特性測定半導体 1 0に対する電圧印加を容易に行うことができる。

上述したように、本発明による半導体の電気特性測定装置によれば、簡潔な構成をもって精度良く電気的特性の測定を行うことができる。そして、その測定対象の特性測定半導体において、半導体表面に絶縁膜が形成された場合においても、絶縁膜を剥離することなく、光誘起における電気伝導測定、評価を正確に行うことができるものである。

なお、本発明は、上述した例に限定されるものではないことはいうまでもないところである

Claims

請求の範囲

1 .特性測定半導体に光を照射する光照射手段と、交流電圧源と、前記特性測定半導体に前記交流電圧源からの交流電圧を印加する電極と、前記特性測定半導体に直列に接続されたィンピーダンス調整器と、前記特性測定半導体とインピーダンス調整器との接続点の電位を測定する電位測定手段とを有し、

前記インピーダンス調整器が、前記特性測定半導体の交流インピーダンスと同じ交流ィンピーダンスに調整され、

■ 前記特性測定半導体とインピーダンス調整器の接続点の電位がゼロ電位になるように前記交流電圧を印加することを特徴とする半導体の電気特性測定装置。

2 . 少なくとも前記特性測定半導体に、直流バイアス電圧を印加し、該直流バイアス電圧に前記交流電圧源からの交流電圧を重畳して印加することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の半導体の電気特性測定装置。

3 . 前記特性測定半導体に照射する光がパルス光であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の半導体の電気特性測定装置。

4 . 前記特性測定半導体に照射する光が定常光であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の半導体の電気特性測定装置。

5 . 前記電極に、液体金属電極を用いることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の半導体の電気特性測定装置。

6 .特性測定半導体に光を照射する光照射手段と、交流電圧源と、前記特性測定半導体に前記交流電圧源からの交流電圧を印加する電極と、前記特性測定半導体に並列に接続されるインピーダンス調整器と、前記特性測定半導体の電位測定手段とを有し、

前記インピーダンス調整器が、前記特性測定半導体の交流インピーダンスと同じ交流インピーダンスに調整され、

前記特性測定半導体上の少なくとも 1つの電極の電位と前記ィンピーダンス調整器の少なくとも 1つの電極の電位が同電位になるように前記交流電圧を印加することを特徴とする半導体の電気特性測定装置。

7 . 少なくとも前記特性測定半導体に、直流バイアス電圧を印加し、該直流バイアス電圧に前記交流電圧源からの交流電圧を重畳して印加することを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の半導体の電気特性測定装置。

8 . 前記特性測定半導体に照射する光がパルス光であることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の半導体の.電気特性測定装置。

9 . 前記特性測定半導体に照射する光が定常光であることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の半導体の電気特性測定装置。

1 0 . 前記電極に液体金属電極を用いることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の半導体の電気特性測定装置。