JP6193103B2 - Semiconductor electrical property measuring device, semiconductor electrical property measuring method, semiconductor electrical property measuring device control device, and computer program. - Google Patents
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Description
本発明は半導体の電気特性の測定装置、半導体の電気特性の測定方法、半導体の電気特性の測定装置の制御装置、およびコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a semiconductor electrical property measuring device, a semiconductor electrical property measuring method, a semiconductor electrical property measuring device control device, and a computer program.
テラヘルツ光を用いて半導体中のキャリア密度、移動度、および電気抵抗率といった電気特性値を測定する方法として特許文献１および２に記載の技術がある。
As a method of measuring electrical property values such as carrier density, mobility, and electrical resistivity in a semiconductor using terahertz light, there are techniques described in
しかし、特許文献１および２に記載の技術では、高精度な測定ができなかった。
However, the techniques described in
本発明は、半導体中のキャリア密度、移動度、および電気抵抗率のいずれかの電気特性値をテラヘルツ光を用いて高精度で測定するものである。 The present invention measures the electrical property value of any one of carrier density, mobility, and electrical resistivity in a semiconductor with high accuracy using terahertz light.
本発明によれば、
半導体からなる、測定対象とする試料の、求めようとする電気特性を示す値が含まれるレンジを保持するレンジ記憶部と、テラヘルツ光の周波数毎に、前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する計算値記憶部とを有する記憶部と、
前記電気特性を示す値が含まれるレンジにおける感度を考慮して、前記電気特性を示す値の測定に用いる測定周波数を選択する選択部と、
前記試料にテラヘルツ光を照射した際の反射率を測定する反射率測定部と、
前記計算値記憶部に保持された前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記選択部により選択された前記測定周波数について前記反射率測定部が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出する算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置が提供される。
According to the present invention,
A range storage unit that holds a range including a value indicating an electrical characteristic of a sample to be measured, which is made of a semiconductor, and a value indicating and reflecting the electrical characteristic of the semiconductor for each frequency of terahertz light A storage unit having a calculated value storage unit that holds information indicating a relationship with the calculated value of the rate;
In consideration of sensitivity in a range that includes the value indicating the electrical characteristics, a selection unit that selects a measurement frequency used for measuring the value indicating the electrical characteristics;
A reflectance measuring unit for measuring the reflectance when the sample is irradiated with terahertz light;
The reflectance measuring unit measures the information indicating the relationship between the value indicating the electrical characteristics of the semiconductor and the calculated value of reflectance held in the calculated value storage unit, and the measurement frequency selected by the selecting unit. There is provided an apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor, comprising: a calculating unit that calculates a value indicating the electrical characteristics of the sample based on the reflectance R exp .
本発明によれば、
半導体からなる、測定対象とする試料の、求めようとする電気特性を示す値が含まれるレンジにおける感度を考慮して、測定に用いるテラヘルツ光の周波数を測定周波数として選択し、
前記試料に、選択された前記測定周波数のテラヘルツ光を照射した際の、反射率Ｒｅｘｐを測定し、
前記測定周波数における前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出し、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含む半導体の電気特性の測定方法が提供される。
According to the present invention,
Taking into account the sensitivity in the range that contains the value indicating the electrical characteristics of the sample to be measured, made of a semiconductor, select the frequency of the terahertz light used for measurement as the measurement frequency,
A reflectance R exp is measured when the sample is irradiated with terahertz light of the selected measurement frequency;
Calculating the value indicating the electrical characteristics of the sample based on the information indicating the relationship between the value indicating the electrical characteristics of the semiconductor and the calculated value of reflectance at the measurement frequency, and the reflectance R exp ;
A method for measuring electrical characteristics of a semiconductor is provided in which the value indicating the electrical characteristics includes any of carrier density, mobility, and electrical resistivity.
本発明によれば、
半導体からなる、測定対象とする試料にテラヘルツ光を照射した際の反射率を測定する反射率測定部を備える半導体の電気特性の測定装置の制御装置であって、
前記試料の、求めようとする電気特性を示す値が含まれるレンジを保持するレンジ記憶部と、テラヘルツ光の周波数毎に、前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する計算値記憶部とを有する記憶部と、
前記電気特性を示す値が含まれるレンジにおける感度を考慮して、前記電気特性を示す値の測定に用いる測定周波数を選択する選択部と、
前記計算値記憶部に保持された、前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記選択部により選択された前記測定周波数について前記反射率測定部が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出する算出部を備え、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含む半導体の電気特性の測定装置の制御装置が提供される。
According to the present invention,
A control device for a semiconductor electrical property measuring device comprising a reflectance measuring unit that measures the reflectance when a sample to be measured is irradiated with terahertz light, comprising a semiconductor,
A relationship between a value indicating the electrical characteristics of the semiconductor and a calculated value of the reflectance for each frequency of the terahertz light, and a range storage unit that holds a range including a value indicating the electrical characteristics to be obtained of the sample. A storage unit having a calculated value storage unit that holds information indicating
In consideration of sensitivity in a range that includes the value indicating the electrical characteristics, a selection unit that selects a measurement frequency used for measuring the value indicating the electrical characteristics;
The reflectance measurement unit holds information about a relationship between a value indicating the electrical characteristics of the semiconductor and a calculated value of reflectance held in the calculated value storage unit, and the measurement frequency selected by the selection unit. A calculation unit that calculates a value indicating the electrical characteristics of the sample based on the measured reflectance R exp ;
A control device for a semiconductor electrical property measuring device including a value indicating the electrical property includes any of carrier density, mobility, and electrical resistivity.
本発明によれば、
半導体からなる、測定対象とする試料にテラヘルツ光を照射した際の反射率を測定する反射率測定部を備える半導体の電気特性の測定装置の、制御装置を実現するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに
前記試料の、求めようとする電気特性を示す値が含まれるレンジを保持するレンジ記憶手段と、テラヘルツ光の周波数毎に、前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する計算値記憶手段とを有する記憶手段、
前記電気特性を示す値が含まれるレンジにおける感度を考慮して、前記電気特性を示す値の測定に用いる測定周波数を選択する選択手段、
前記計算値記憶手段に保持された前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記選択手段により選択された前記測定周波数について前記反射率測定部が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出する算出手段として機能させ、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含むコンピュータプログラムが提供される。
According to the present invention,
A computer program for realizing a control device of a semiconductor electrical property measuring device including a reflectance measuring unit that measures reflectance when a sample to be measured is irradiated with terahertz light, which is made of a semiconductor,
A range storage means for holding a range including a value indicating the electrical property to be obtained of the sample in the computer, a value indicating the electrical property of the semiconductor and a calculated reflectance value for each frequency of terahertz light Storage means having calculated value storage means for holding information indicating the relationship between
Selecting means for selecting a measurement frequency used for measuring the value indicating the electrical characteristics in consideration of the sensitivity in the range including the value indicating the electrical characteristics;
The reflectance measurement unit measures the information indicating the relationship between the value indicating the electrical characteristic of the semiconductor held in the calculated value storage means and the calculated value of reflectance, and the measurement frequency selected by the selection means. Functioning as a calculation means for calculating a value indicating the electrical characteristics of the sample based on the reflectance R exp
A computer program is provided in which the value indicating the electrical characteristic includes any of carrier density, mobility, and electrical resistivity.
本発明によれば、半導体中のキャリア密度、移動度、電気抵抗率といった電気特性値をテラヘルツ光を用いて高精度で測定できる。 According to the present invention, electrical characteristic values such as carrier density, mobility, and electrical resistivity in a semiconductor can be measured with high accuracy using terahertz light.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
なお、以下に示す説明において、半導体の電気特性の測定装置１０の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。半導体の電気特性の測定装置１０の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
In the following description, each component of the semiconductor electrical
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の構成例を示す図である。本実施形態によれば半導体の電気特性の測定装置１０は、記憶部１１０、選択部１２０、反射率測定部１４０、および算出部１５０を備える。記憶部１１０は、レンジ記憶部１１２および計算値記憶部１１４を備える。レンジ記憶部１１２は、半導体からなる、測定対象とする試料２０（図３参照）の、求めようとする電気特性を示す値が含まれるレンジを保持する。計算値記憶部１１４は、テラヘルツ光の周波数毎に、半導体の電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する。選択部１２０は、電気特性を示す値が含まれるレンジにおける感度を考慮して、電気特性を示す値の測定に用いる測定周波数を選択する。反射率測定部１４０は、試料２０（図３参照）にテラヘルツ光を照射した際の反射率を測定する。算出部１５０は、計算値記憶部１１４に保持された半導体の電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および選択部１２０により選択された測定周波数について反射率測定部１４０が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて試料２０（図３参照）の電気特性を示す値を算出する。以下で詳細に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a semiconductor electrical
電気特性を示す値としては、電気抵抗率を含むことができる。また、電気特性を示す値としては、移動度を含むことができる。また、電気特性を示す値としては、キャリア密度を含むことができる。半導体の電気特性の測定装置１０は、キャリア密度、移動度、および電気抵抗率のうち、いずれか１つまたは２つを測定する装置とすることもできるし、全てを測定する装置とすることもできる。以下では、電気特性を示す値を電気特性値と呼ぶ。
The value indicating electrical characteristics can include electrical resistivity. In addition, the value indicating the electrical characteristics can include mobility. The value indicating the electrical characteristics can include carrier density. The semiconductor electrical
本実施形態に係る記憶部１１０は、レンジ感度記憶部１１６をさらに有する。レンジ感度記憶部１１６は、電気特性値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持する。選択部１２０はレンジ記憶部１１２から試料２０の電気特性値が含まれるレンジを取得するとともに、レンジ感度記憶部１１６から、レンジ記憶部１１２から取得した電気特性値が含まれるレンジと対応するレンジにおける、周波数と感度との関係を示す情報を取得し、各周波数での感度を比較し、比較の結果に基づいて測定周波数を選択する。
The
図２は、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の動作フローを例示する図である。レンジ感度記憶部１１６には、電気特性値について、予め定められた複数のレンジと、周波数と、その各レンジおよび周波数における感度との関係を示す情報（たとえば式、テーブル）が保持されている。また、レンジ記憶部１１２には、測定対象とする試料２０の、求めようとする電気特性値が含まれるレンジが予め保持されている。レンジ記憶部１１２が保持するレンジは、試料２０について予め測定されたり見積もられたりした値に基づいて予め保持させることができる。また、計算値記憶部１１４には、テラヘルツ光の周波数毎に、半導体の電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報（たとえば式、テーブル）が予め保持されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation flow of the semiconductor electrical
電気特性値としてのキャリア密度と、周波数と、反射率の計算値との関係は、特許文献１に記載の方法を用いて求めることができる。そして、周波数毎のキャリア密度と反射率の計算値との関係を示す情報を計算値記憶部１１４に保持させることができる。またさらに、キャリア密度のレンジと、周波数と、感度との関係を求め、その情報をレンジ感度記憶部１１６に保持させることができる。
The relationship between the carrier density, the frequency, and the calculated value of the reflectance as the electric characteristic value can be obtained using the method described in
電気特性値としての移動度と、周波数と、反射率の計算値との関係は、特許文献２に記載の方法を用いて求めることができる。そして、周波数毎の移動度と反射率の計算値との関係を示す情報を計算値記憶部１１４に保持させることができる。またさらに、移動度のレンジと、周波数と、感度との関係を求め、その情報をレンジ感度記憶部１１６に保持させることができる。
The relationship among the mobility, the frequency, and the calculated value of the reflectance as the electric characteristic value can be obtained using the method described in Patent Document 2. Then, information indicating the relationship between the mobility for each frequency and the calculated value of the reflectance can be held in the calculated
電気特性値としての電気抵抗率と、周波数と、反射率の計算値との関係は、特許文献２に記載の方法を用いて求めることができる。そして、周波数毎の電気抵抗率と反射率の計算値との関係を示す情報を計算値記憶部１１４に保持させることができる。またさらに、電気抵抗率のレンジと、周波数と、感度との関係を求め、その情報をレンジ感度記憶部１１６に保持させることができる。
The relationship between the electrical resistivity as the electrical characteristic value, the frequency, and the calculated value of the reflectance can be obtained using the method described in Patent Document 2. Information indicating the relationship between the electrical resistivity for each frequency and the calculated value of the reflectance can be held in the calculated
まず、選択部１２０は、予め定められたレンジのうち、試料２０の電気特性値がどのレンジに含まれるのかを示す情報を、レンジ記憶部１１２から取得する。また、選択部１２０は、レンジ感度記憶部１１６から、試料２０の電気特性値が含まれるレンジに対応するレンジにおける、周波数と感度との関係を示す情報を取得する。この周波数と感度との関係は、複数の周波数と、その各周波数における感度との関係を示している。そして、選択部１２０は、レンジ感度記憶部１１６から取得した情報において、周波数毎の感度を比較し、最も感度の良い周波数を測定に用いる測定周波数として選択する。（ステップＳ３０１）
First, the
なお、感度の指標は、たとえば電気特性値の変化量に対する反射率の変化量の比率、つまり電気特性値に対する反射率の傾きの絶対値であったり、試料の同一位置で繰り返し測定を行う際の結果のばらつきの大きさ、つまり繰り返し測定の安定性であったりしてよい。繰り返し測定の安定性は、実測に基づいて予め求め、レンジ感度記憶部１１６に保持させても良い。ただし、感度の指標はこれらに限定されるものではない。
Note that the sensitivity index is, for example, the ratio of the change amount of the reflectance to the change amount of the electrical characteristic value, that is, the absolute value of the slope of the reflectance with respect to the electrical property value, or when repeatedly measuring at the same position of the sample. It may be the magnitude of the dispersion of results, that is, the stability of repeated measurement. The stability of repeated measurement may be obtained in advance based on actual measurement and held in the range
本実施形態に係るレンジ感度記憶部１１６が保持する感度は、電気特性値の変化量に対する反射率の変化量の比率を含む。そして、選択部１２０は、試料２０の電気特性値が含まれるレンジにおいて、その比率が大きい周波数を、測定周波数として選択する。ただし、このような例に限定されるものではない。
The sensitivity held by the range
選択部１２０で選択された測定周波数を示す情報は、反射率測定部１４０に入力され、反射率測定部１４０では測定周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射して反射率Ｒｅｘｐが測定される。（ステップＳ３０２）反射率測定部１４０からは照射した測定周波数と、測定された反射率Ｒｅｘｐの値を示す情報が算出部１５０へ入力される。算出部１５０は、予め計算値記憶部１１４に保持された電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報（たとえば式、テーブル）を計算値記憶部１１４から読み出し、測定周波数において、測定された反射率Ｒｅｘｐの値に対応する電気特性値を、試料２０の電気特性値として算出する（ステップＳ３０３）。なおこのとき、算出部１５０は、計算値記憶部１１４から、測定周波数についての、電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報を読み出す。
Information indicating the measurement frequency selected by the
次に、反射率測定部１４０の構成について詳細に説明する。
図３は、反射率測定部１４０の構成例を示す図である。反射率測定部１４０は、照射部１４２、検出部１４４、および反射率算出部１４６を備える。照射部１４２は、試料２０にテラヘルツ光を照射する。検出部１４４は、試料２０から反射されたテラヘルツ光の強度を検出する。反射率算出部１４６は、照射したテラヘルツ光の強度および反射されたテラヘルツ光の強度に基づいて試料２０におけるテラヘルツ光の反射率を算出する。
Next, the configuration of the
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the
反射率測定部１４０は、試料保持部１４１と、ミラー１４８，１４９をさらに備える。
The
試料２０は試料保持部１４１に保持される。照射部１４２から出力されたテラヘルツ光はミラー１４８を介して試料２０に照射される。そしてテラヘルツ光は試料２０で反射されて、ミラー１４９を介して検出部１４４の受光面へ入射する。検出部１４４では、検出部１４４の受光面に入射したテラヘルツ光の強度を反射強度として検出し、その反射強度を示す情報を反射率算出部１４６へ入力する。反射率算出部１４６は、照射したテラヘルツ光の強度に対する反射強度の比を反射率として算出する。照射したテラヘルツ光の強度としては、たとえば、金ミラーを試料保持部１４１に保持させ、試料２０に照射するのと同じテラヘルツ光を照射して測定した反射光の強度を用いることができる。なお、反射率測定部１４０の構造はこの例に限定されない。
The
測定対象としての半導体には、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＧａＩｎＮ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＳｂ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、Ｓｉ、Ｇｅ等が使用できる。半導体は、不純物がドープされていてもよい。ドープする不純物（添加物）は、ｐ型、ｎ型の種類によらず何でも良い。たとえば、ｎ型（ドナー）として珪素、窒素またはリン等を用いることができる。ｐ型として珪素、ホウ素等を用いることができる。 The semiconductors to be measured include GaN, SiC, GaAs, GaAlN (aluminum gallium nitride), GaP, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe CdTe, AlGaP, AlGaAs, AlGaSb, GaInN, GaInP, GaInAs, GaInSb, AlInN, AlInP, AlInAs, AlInSb, Si, Ge, and the like can be used. The semiconductor may be doped with impurities. Any impurity (additive) to be doped may be used regardless of the type of p-type or n-type. For example, silicon, nitrogen, phosphorus, or the like can be used as the n-type (donor). Silicon, boron, or the like can be used as the p-type.
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態では、求めようとする電気特性値が含まれるレンジに基づいて、感度を考慮してテラヘルツの周波数を選択し、測定を行う。このことによって、半導体中のキャリア密度、移動度、電気抵抗率といった電気特性値をテラヘルツ光を用いて高精度で測定できる。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
In the present embodiment, based on the range including the electrical characteristic value to be obtained, the terahertz frequency is selected in consideration of sensitivity, and measurement is performed. As a result, electrical characteristic values such as carrier density, mobility, and electrical resistivity in a semiconductor can be measured with high accuracy using terahertz light.
図４は、特許文献１に開示されたＳｉＣの反射率とキャリア密度の関係を示す図である。本図から、たとえば０．５×１０１７〜１．５×１０１７ｃｍ−３（ｃｍ−３は、ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を意味する）のキャリア密度の帯域において、反射率の傾きが０．４％／１０１７ｃｍ−３であり、０．５×１０１８〜１．５×１０１８ｃｍ−３のキャリア密度の帯域において、反射率の傾きが１．９％／１０１８ｃｍ−３であることが読み取れる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the reflectance of SiC disclosed in
図５はＳｉＣの反射率と移動度の関係を示す図である。特許文献２に開示された方法で、図４のキャリア密度を移動度に変換して得た。図５から、５０〜３５０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の移動度の帯域における反射率の傾きは０．０５％／ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であることが読み取れる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the reflectance of SiC and the mobility. It was obtained by converting the carrier density of FIG. 4 into mobility by the method disclosed in Patent Document 2. From Figure 5, the slope of the reflectance in band mobility of 50~350cm 2 V -1 s -1 it can be read to be 0.05% / cm 2 V -1 s -1.
図６はＳｉＣの反射率と電気抵抗率の関係を示す図である。特許文献２に開示された方法で、図４のキャリア密度を電気抵抗率に変換して得た。図６から、０．０１４〜１７Ωｃｍの電気抵抗率の帯域における反射率の傾きは０．９１％／Ωｃｍであることが読み取れる。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the reflectance of SiC and the electrical resistivity. It was obtained by converting the carrier density of FIG. 4 into electrical resistivity by the method disclosed in Patent Document 2. From FIG. 6, it can be read that the slope of the reflectance in the electric resistivity band of 0.014 to 17 Ωcm is 0.91% / Ωcm.
このように、特許文献１および２の方法では、キャリア密度、移動度、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が小さく、感度が低いため、高精度な測定ができなかった。一方、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０では、感度を考慮して周波数を選択することで高精度な測定が可能である。
As described above, in the methods of
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の構成例を示す図である。本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、レンジ測定部１６０、指標提示部１７２、指標入力部１７４、指標指定部１７６、および精度制御部１８０を備える点と、反射率測定部１４０が反射率Ｒｅｘｐを補正する点を除いて、第１の実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０と同じである。以下に詳細に説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the semiconductor electrical
本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、試料２０の電気特性値が含まれるレンジを測定するレンジ測定部１６０をさらに備える。レンジ記憶部１１２は、レンジ測定部１６０で測定された電気特性値が含まれるレンジを保持する。半導体の電気特性の測定装置１０がレンジ測定部１６０を備えることによって、事前に試料２０の電気特性値が含まれるレンジが分からなくても、レンジを求めて精度良く測定できる。
The semiconductor electrical
また、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、指標提示部１７２、指標入力部１７４、および指標指定部１７６を備える。指標提示部１７２は、複数の感度の指標を提示する。指標入力部１７４は、複数の感度の指標のうち、測定周波数を選択する際に考慮する感度の指標の入力を受け付ける。指標指定部１７６は、選択部１２０に、測定周波数を選択する際に考慮する感度の指標を示す情報を入力する。また、レンジ感度記憶部１１６は、複数の感度の指標毎に電気特性値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持している。半導体の電気特性の測定装置１０がこのような指標提示部１７２、指標入力部１７４、および指標指定部１７６を備えることにより、考慮したい感度の指標に応じて、適した測定を行うことができる。
In addition, the semiconductor electrical
また、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、精度制御部１８０を備える。精度制御部１８０は、選択部１２０で選択された測定周波数において、試料２０の同一点で電気特性値の繰り返し測定を行うよう反射率測定部１４０および算出部１５０を制御する。そして精度制御部１８０は、繰り返し測定の結果のばらつきの大きさを算出する。ばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも大きい場合、精度制御部１８０は、電気特性値が含まれるレンジを再度測定するよう、レンジ測定部１６０を制御する。一方、ばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも小さい場合、精度制御部１８０は、繰り返し測定の結果の平均値を、電気特性値の測定結果として出力する。半導体の電気特性の測定装置１０がこのような精度制御部１８０を有することにより、より確実に高い精度での測定ができる。
In addition, the semiconductor electrical
次に、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の動作の流れを説明する。図８は、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の動作フローを例示する図である。
Next, an operation flow of the semiconductor electrical
まず、レンジ測定部１６０により、試料２０の求めようとする電気特性値が大まかに見積もられ、予め定められた複数のレンジのうち、いずれのレンジに含まれるかが求められる（ステップＳ４０１）。求められたレンジを示す情報は、レンジ記憶部１１２に入力され、保持される。
First, the
また、指標提示部１７２では、複数の感度の指標が選択肢として利用者に提示される。利用者は、測定において考慮したい感度の指標を、指標入力部１７４を通して指標指定部１７６に入力する（ステップＳ４０３）。指標指定部１７６は、入力された感度の指標を示す情報を、選択部１２０に入力する。なお、レンジ感度記憶部１１６は、指標提示部１７２で提示される複数の感度の指標毎に、電気特性値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持している。
The index presenting unit 172 presents a plurality of sensitivity indices as options to the user. The user inputs an index of sensitivity to be considered in the measurement to the
そして選択部１２０は、予め定められたレンジのうち、試料２０の電気特性値がどのレンジに含まれるのかを示す情報を、レンジ記憶部１１２から取得する。また、選択部１２０は、レンジ感度記憶部１１６から、試料２０の電気特性値が含まれるレンジに対応するレンジにおける、指標指定部１７６から入力された感度の指標についての、周波数と感度との関係を示す情報を取得する。この周波数と感度との関係は、複数の周波数と、その各周波数における感度との関係を示している。そして、選択部１２０は、レンジ感度記憶部１１６から取得した情報において、周波数毎の感度を比較し、最も感度の良い周波数を測定に用いる測定周波数として選択する（ステップＳ４０５）。
And the
なお、感度の指標は、たとえば電気特性値の変化量に対する反射率の変化量の比率、つまり電気特性値に対する反射率の傾きの絶対値であったり、試料の同一位置で繰り返し測定を行う際の結果のばらつきの大きさ、つまり繰り返し測定の安定性であったりしてよい。繰り返し測定の安定性は、実測に基づいて予め求め、レンジ感度記憶部１１６に保持させても良い。ただし、感度の指標はこれらに限定されるものではない。
Note that the sensitivity index is, for example, the ratio of the change amount of the reflectance to the change amount of the electrical characteristic value, that is, the absolute value of the slope of the reflectance with respect to the electrical property value, or when repeatedly measuring at the same position of the sample. It may be the magnitude of the dispersion of results, that is, the stability of repeated measurement. The stability of repeated measurement may be obtained in advance based on actual measurement and held in the range
選択された測定周波数を示す情報は、反射率測定部１４０に入力され、反射率測定部１４０では測定周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射して反射率Ｒｅｘｐの測定が行われる。ここで、精度の確認のため、測定は同一周波数、同一位置で複数回行われる（ステップＳ４０７）。
Information indicating the selected measurement frequency is input to the
そして、精度制御部１８０は、同一の測定周波数で、試料２０の同一の測定位置を予め定められた回数、繰り返し測定するよう反射率測定部１４０を制御する。なお、繰り返し測定の回数は、利用者により利用の際に入力される構成としても良い。このとき、反射率を複数回測定した後に、全ての反射率を算出部１５０に入力しても良いし、反射率を一回測定する度に、算出部１５０に入力しても良い。
Then, the
ここで、本実施形態では、反射率測定部１４０は、参照帯域に含まれる参照周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射した際の反射率Ｒｒｅｆを用いて、測定周波数における反射率Ｒｅｘｐを補正する。ここで参照帯域とは、反射率が半導体の電気特性値に依存して変化しない周波数帯域を示す。（ステップＳ４０９）
Here, in the present embodiment, the
図９は、参照帯域について説明するための図である。本図は計算から導いたＧａＮ（窒化ガリウム）の周波数に対する反射率の関係を示している。グラフの横軸は照射するテラヘルツ光の周波数、縦軸は反射率を示し、キャリア密度が１．０×１０１６ｃｍ−３、１．０×１０１８ｃｍ−３、および５．０×１０１８ｃｍ−３の場合について示している。周波数が１７ＴＨｚ以上２０ＴＨｚ以下の帯域では、テラヘルツ光は、キャリア密度の変化によらず全反射する。 FIG. 9 is a diagram for explaining the reference band. This figure shows the relationship of reflectance to frequency of GaN (gallium nitride) derived from calculation. The horizontal axis of the graph indicates the frequency of the terahertz light to be irradiated, the vertical axis indicates the reflectance, and the carrier density is 1.0 × 10 16 cm −3 , 1.0 × 10 18 cm −3 , and 5.0 × 10 18. The case of cm −3 is shown. In the frequency band of 17 THz or more and 20 THz or less, the terahertz light is totally reflected regardless of the change in carrier density.
このように反射率が半導体のキャリア密度に依存して変化しない周波数帯域を参照帯域と呼び、参照帯域に含まれる周波数を参照周波数と呼ぶ。試料２０の電気特性値が含まれるレンジ内において、参照周波数のテラヘルツ光は、電気特性値の変化によらず全反射する。
A frequency band in which the reflectance does not change depending on the carrier density of the semiconductor is called a reference band, and a frequency included in the reference band is called a reference frequency. Within the range in which the electrical property value of the
反射率測定部１４０は、測定周波数における反射率Ｒｅｘｐを、参照周波数における反射率Ｒｒｅｆを用いて補正する。具体的には、反射率測定部１４０は、参照周波数における反射率Ｒｒｅｆに対する測定周波数における反射率Ｒｅｘｐの比を、新たな補正された反射率Ｒｅｘｐとして算出し、出力する。
The
反射率Ｒｒｅｆを用いて、測定周波数における反射率Ｒｅｘｐを補正することにより、照射するテラヘルツ光の強度のゆらぎの影響を反射率Ｒｅｘｐから除去できる。したがって、反射率Ｒｅｘｐをより高い精度で測定でき、その結果、電気特性値をより高い精度で測定できる。 By correcting the reflectance R exp at the measurement frequency using the reflectance R ref , the influence of fluctuations in the intensity of the terahertz light to be irradiated can be removed from the reflectance R exp . Therefore, the reflectance R exp can be measured with higher accuracy, and as a result, the electrical characteristic value can be measured with higher accuracy.
なお、たとえば、特許文献１および２に記載がある二波長のテラヘルツ波を同時に試料２０に照射して測定できる反射率測定装置の構成を用いることで、参照周波数と測定周波数の２つのテラヘルツ光を同時に試料２０に照射し、それぞれの周波数に対する反射率を測定することができ、短時間で高精度な測定が可能である。
In addition, for example, by using the configuration of the reflectance measuring apparatus described in
そして図８に戻り、反射率測定部１４０からは照射した測定周波数と、測定され、補正された反射率Ｒｅｘｐの値を示す情報が算出部１５０へ入力される。算出部１５０は、予め計算値記憶部１１４に保持された電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報（たとえば式、テーブル）を計算値記憶部１１４から読み出し、測定周波数において反射率Ｒｅｘｐの値に対応する電気特性値を算出する。（ステップＳ４１１）
Returning to FIG. 8, the
算出された電気特性値は精度制御部１８０に入力される。精度制御部１８０では繰り返し測定の結果に基づく複数の電気特性値の平均値およびばらつきの大きさを算出する。ばらつきの大きさとして、たとえば複数の電気特性値の標準偏差を用いることができる。もしくは、ばらつきの大きさは、複数の電気特性値のうち、最大値と最小値との差の０．５倍とすることができる。
The calculated electrical characteristic value is input to the
精度制御部１８０は、算出したばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも大きい場合、測定精度が低かったと判定し、試料２０の電気特性値が含まれるレンジを再度測定するようレンジ測定部１６０を制御する。そして、測定周波数の選択、測定などが再度行われる。算出したばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも小さい場合、測定精度が高かったと判定し、得られた電気特性値の平均値を試料２０の電気特性値として出力する。（ステップＳ４１３）なお、ばらつきの大きさの基準値は、利用者により利用の際に入力される構成としても良い。基準値はたとえば、複数の電気特性値の平均値の５％以下の値とすることができる。もしくは、基準値はたとえば、複数の電気特性値の最大値と最小値の平均値（以下、中心の値と呼ぶ）の５％以下の値とすることができる。
If the calculated variation is larger than a predetermined reference value, the
次に、レンジ測定部１６０の構成について詳細に説明する。
図１０は、本実施形態に係るレンジ測定部１６０、反射率測定部１４０および記憶部１１０の構成例を示す図である。ただし、記憶部１１０に含まれるいくつかの記憶部は省略している。本実施形態に係る記憶部１１０は、第１レンジ測定記憶部１１８および第２レンジ測定記憶部１１９をさらに備える。第１レンジ測定記憶部１１８は、半導体の、互いに異なるレンジに属する複数の電気特性値毎に、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する。第２レンジ測定記憶部１１９は、反射率測定部１４０で測定され、周波数に対応づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅを保持する。また、レンジ測定部１６０は、制御部１６２およびレンジ算出部１６８を備える。制御部１６２は、複数の周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射し、反射率Ｒｐｒｅを測定するよう反射率測定部１４０を制御する。レンジ算出部１６８は、周波数に対応づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅと、第１レンジ測定記憶部１１８に保持された、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報とに基づいて、試料２０の電気特性値が含まれるレンジを算出する。
Next, the configuration of the
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the
ただし、レンジ測定部１６０は、本実施形態で説明した構造に限定されるものではなく、求めようとする電気特性値が含まれるレンジを測定する別の装置等でも良い。
However, the
まず、制御部１６２は複数のレンジに亘る複数の周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射して、各周波数における反射率Ｒｐｒｅを測定するよう反射率測定部１４０を制御する。測定された複数の反射率Ｒｐｒｅは、それぞれ測定に用いた周波数と関連づけられて第２レンジ測定記憶部１１９に保持される。周波数に関連づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅの情報は、たとえば、周波数に対する反射率のスペクトルを構成する。第１レンジ測定記憶部１１８には予め、半導体の互いに異なるレンジに属する複数の電気特性値毎に、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係（たとえば式、テーブル）を示す情報が保持されている。レンジ算出部１６８は、第２レンジ測定記憶部１１９から、周波数に関連づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅを読み出し、第１レンジ測定記憶部１１８から、複数の電気特性値毎の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報を読み出し、周波数と反射率Ｒｐｒｅとの関係が周波数と反射率の計算値との関係に最もよく適合する電気特性値を選ぶ。そして、その電気特性値の属するレンジを、試料２０の電気特性値の属するレンジとして算出する。算出されたレンジを示す情報はレンジ記憶部１１２に入力され、測定周波数の選択に利用される。
First, the
なお、キャリア密度毎の、周波数と反射率の計算値との関係は特許文献１に記載の方法を用いて求めることができる。移動度毎の、周波数と反射率の計算値との関係は特許文献２に記載の方法を用いて求めることができる。電気抵抗値毎の、周波数と反射率の計算値との関係は特許文献２に記載の方法を用いて求めることができる。そして、第１レンジ測定記憶部１１８に情報を保持させることができる。
In addition, the relationship between the frequency and the calculated value of the reflectance for each carrier density can be obtained using the method described in
周波数と反射率の関係が適合するかどうかの判定方法としては、たとえば、最も反射率の傾きの絶対値が大きい周波数が互いに近いほど、より適合すると判定することができる。もしくは、各周波数における反射率の計算値と反射率Ｒｐｒｅとの差の平均値が小さいほど、適合すると判定できる。ただし、これらの判定方法に限定されるものではない。 As a method for determining whether or not the relationship between the frequency and the reflectance is suitable, for example, it can be determined that the closer the frequencies having the largest absolute value of the reflectance gradient are, the more suitable the relationship is. Alternatively, it can be determined that the smaller the average value of the difference between the calculated value of the reflectance at each frequency and the reflectance R pre is, the more suitable it is. However, it is not limited to these determination methods.
測定対象としての半導体には、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。 As a semiconductor to be measured, the same semiconductor as in the first embodiment can be used.
なお、本実施形態では、半導体の電気特性の測定装置１０が指標提示部１７２、指標入力部１７４、および指標指定部１７６を備える例について説明したが、この例に限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、予め定められた感度の指標を用いても良い。
In the present embodiment, the example in which the semiconductor electrical
なお、本実施形態においては半導体の電気特性の測定装置１０がレンジ測定部１６０を備える例について説明したが、この例に限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、予め試料２０の電気特性値が含まれるレンジをレンジ記憶部１１２に保持させても良い。
In the present embodiment, the example in which the
なお、本実施形態においては半導体の電気特性の測定装置１０が精度制御部１８０を備える例について説明したが、この例に限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、一度の測定で求めた電気特性値を試料２０の電気特性値として出力しても良い。
In the present embodiment, the example in which the semiconductor electrical
なお、本実施形態においては反射率測定部１４０が反射率Ｒｒｅｆを用いて反射率Ｒｅｘｐを補正する例について説明したが、この例に限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、測定した反射率Ｒｅｘｐをそのまま用いても良い。
In the present embodiment, the example in which the
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described. In this embodiment, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、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もできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
次に、本発明の実施例について説明する。
（第１の実施例）
第１の実施形態と同様の方法で、ｎ型ＳｉＣ（炭化シリコン）のキャリア密度の測定を行った。ただし、第２の実施形態のように、事前に反射率のスペクトルを測定することで、試料のキャリア密度のレンジを求めた。また、参照周波数による反射率Ｒｒｅｆで測定周波数によるＲｅｘｐを補正した。測定周波数を選択する際の感度の指標は、キャリア密度の変化量に対する反射率の変化量の比率（反射率の傾きの絶対値）とした。
Next, examples of the present invention will be described.
(First embodiment)
The carrier density of n-type SiC (silicon carbide) was measured by the same method as in the first embodiment. However, as in the second embodiment, the range of the carrier density of the sample was obtained by measuring the reflectance spectrum in advance. Further, R exp based on the measurement frequency was corrected by the reflectance R ref based on the reference frequency. The sensitivity index when selecting the measurement frequency was the ratio of the reflectance change amount to the carrier density change amount (the absolute value of the reflectance slope).
キャリア密度、移動度、電気抵抗率が不明な、ｎ型ＳｉＣ試料を準備した。試料は直径７６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの円板形状で、未研磨であった。 An n-type SiC sample with unknown carrier density, mobility, and electrical resistivity was prepared. The sample had a disk shape with a diameter of 76 mm and a thickness of 0.4 mm, and was not polished.
図１１は、ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値についてはキャリア密度が１×１０１７ｃｍ−３、１×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、および１×１０２０ｃｍ−３の場合について示している。表１は、本図から読み取れる、各キャリア密度について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が２９．４ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表１より、この試料のキャリア密度は１×１０１８ｃｍ−３付近であることが予想された。よって、１×１０１８ｃｍ−３を含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the frequency and the calculated value of reflectance and the relationship between the frequency and the measured reflectance R pre of n-type SiC. The calculated value of the reflectance is shown for the case of the carrier density of 1 × 10 17 cm -3, 1 × 10 18 cm -3, 1 × 10 19 cm -3, and 1 × 10 20 cm -3. Table 1 shows the frequency with a large absolute value of the slope of the calculated value of the reflectivity and the value of the slope, which can be read from this figure. In the spectrum based on the measured reflectance R pre shown in this figure, since the absolute value of the slope of the reflectance R pre is large at a frequency near 29.4 THz, the carrier density of this sample is 1 × 10 18 from Table 1. It was expected to be near cm −3 . Therefore, it was decided to select a frequency with good sensitivity in the range including 1 × 10 18 cm −3 as the measurement frequency.
図１２は、ｎ型ＳｉＣのキャリア密度と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が２９．１ＴＨｚ、２９．４ＴＨｚ、３３ＴＨｚ、および５０ＴＨｚの場合について示している。表２はキャリア密度のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図１２から求めて示したものである。１×１０１８ｃｍ−３を含む０．５×１０１８〜１．５×１０１８ｃｍ−３のレンジでは、２９．４ＴＨｚで感度が良いため、２９．４ＴＨｚを測定周波数として選択した。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the carrier density of n-type SiC and the calculated value of reflectance. The case where the frequency is 29.1 THz, 29.4 THz, 33 THz, and 50 THz is shown. Table 2 shows the frequency with high sensitivity in several ranges of the carrier density and the slope of the reflectance at that frequency obtained from FIG. In the range of 0.5 × 10 18 to 1.5 × 10 18 cm −3 including 1 × 10 18 cm −3 , the sensitivity is 29.4 THz, so 29.4 THz was selected as the measurement frequency.
次に、２９．４ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。加えて、ｎ型ＳｉＣについて高い反射率を有する参照帯域である２４〜２８ＴＨｚから１つの周波数を選んで反射率Ｒｒｅｆを測定した。そして、反射率Ｒｒｅｆに対する反射率Ｒｅｘｐの比を求め、補正した反射率Ｒｅｘｐとした。このようにして求めた反射率Ｒｅｘｐと、図１２とに基づいて、キャリア密度を求めた。 Next, the reflectance R exp of the sample was measured at a frequency of 29.4 THz. In addition, the reflectance R ref was measured by selecting one frequency from 24-28 THz which is a reference band having a high reflectance for n-type SiC. Then, a ratio of the reflectance R exp to the reflectance R ref was obtained and used as the corrected reflectance R exp . Based on the reflectance R exp thus obtained and FIG. 12, the carrier density was obtained.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、キャリア密度の平均値は１．０４８×１０１８ｃｍ−３、標準偏差は０．０３２×１０１８ｃｍ−３と求められた。測定値の標準偏差（ばらつきの大きさ）は平均値に対して３．０％の大きさであった。平均値に対するばらつきの大きさを、以下、ばらつきの比率と呼ぶ。このように、キャリア密度に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｎ型ＳｉＣ試料のキャリア密度を高い精度で測定できることが確かめられた。 As a result of repeatedly measuring one point in the sample, the average value of the carrier density was determined to be 1.048 × 10 18 cm −3 and the standard deviation was determined to be 0.032 × 10 18 cm −3 . The standard deviation (variation magnitude) of the measured values was 3.0% of the average value. Hereinafter, the magnitude of the variation with respect to the average value is referred to as a variation ratio. As described above, it was confirmed that the carrier density of the n-type SiC sample can be measured with high accuracy by selecting a frequency having a large absolute value of the slope of the reflectance with respect to the carrier density.
（第２の実施例）
第１の実施例と同様の方法で、第１の実施例と同一の試料について移動度の測定を行った。
(Second embodiment)
The mobility was measured for the same sample as in the first example by the same method as in the first example.
図１３は、ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値については移動度が３４０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、２１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、４０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、および５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の場合について示している。表３は、本図から読み取れる、各移動度について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が２９．４ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表３よりこの試料の移動度は２１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１付近であることが予想された。よって、２１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the frequency and the calculated value of the reflectance of n-type SiC, and the relationship between the frequency and the measured reflectance R pre . Mobility for the calculation value of the reflectance is 340cm 2 V -1 s -1, 210cm 2 V -1 s -1, shows the case of 40cm 2 V -1 s -1, and 5cm 2 V -1 s -1 ing. Table 3 shows the frequency at which the absolute value of the slope of the calculated value of the reflectance is large and the value of the slope, which can be read from this figure. In the spectrum based on the measured reflectance R pre shown in this figure, since the absolute value of the slope of the reflectance R pre is large at a frequency near 29.4 THz, the mobility of this sample is 210 cm 2 V −1 from Table 3. It was expected to be near s- 1 . Therefore, it was decided to select a frequency with good sensitivity in the range including 210 cm 2 V −1 s −1 as the measurement frequency.
図１４は、ｎ型ＳｉＣの移動度と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が２９．１ＴＨｚ、２９．４ＴＨｚ、３３ＴＨｚ、および５０ＴＨｚの場合について示している。表４は移動度のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図１４から求めて示したものである。２１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を含む１５０〜２５０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１のレンジでは、２９．４ＴＨｚで感度が良いため、２９．４ＴＨｚを測定周波数として選択した。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the mobility of n-type SiC and the calculated value of reflectance. The case where the frequency is 29.1 THz, 29.4 THz, 33 THz, and 50 THz is shown. Table 4 shows the frequency with high sensitivity in several ranges of mobility and the slope of the reflectance at that frequency obtained from FIG. The range of 150~250cm 2 V -1 s -1 comprising 210cm 2 V -1 s -1, the sensitivity is good at 29.4THz, was selected 29.4THz as measurement frequency.
次に、２９．４ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。加えて、ｎ型ＳｉＣについて高い反射率を有する参照帯域である２４〜２８ＴＨｚから１つの周波数を選んで反射率Ｒｒｅｆを測定した。そして、反射率Ｒｒｅｆに対する反射率Ｒｅｘｐの比を求め、補正した反射率Ｒｅｘｐとした。このようにして求めた反射率Ｒｅｘｐと、図１４とに基づいて、移動度を求めた。 Next, the reflectance R exp of the sample was measured at a frequency of 29.4 THz. In addition, the reflectance R ref was measured by selecting one frequency from 24-28 THz which is a reference band having a high reflectance for n-type SiC. Then, a ratio of the reflectance R exp to the reflectance R ref was obtained and used as the corrected reflectance R exp . The mobility was obtained based on the reflectance R exp thus obtained and FIG.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、移動度の平均値は２０６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は２ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１と求められ、、測定値のばらつきの比率は０．９％であった。このように、移動度に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｎ型ＳｉＣ試料の移動度を高い精度で測定できることが確かめられた。 As a result of repeatedly measuring one point in the sample, the average value of the mobility was found to be 206 cm 2 V −1 s −1 , the standard deviation was found to be 2 cm 2 V −1 s −1, and the variation ratio of the measured values was 0. It was 9%. As described above, it was confirmed that the mobility of the n-type SiC sample can be measured with high accuracy by selecting a frequency having a large absolute value of the slope of the reflectance with respect to the mobility.
（第３の実施例）
第１の実施例と同様の方法で、第１の実施例と同一の試料について電気抵抗率の測定を行った。
(Third embodiment)
In the same manner as in the first example, the electrical resistivity was measured for the same sample as in the first example.
図１５は、ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値については電気抵抗率が０．１８Ωｃｍ、０．０３Ωｃｍ、０．０１４Ωｃｍ、および０．０１３Ωｃｍの場合について示している。表５は、本図から読み取れる、各電気抵抗率について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が２９．４ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表５より、この試料の電気抵抗率は０．０３Ωｃｍ付近であることが予想された。よって、０．０３Ωｃｍを含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。 FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the frequency and the calculated value of the reflectance of n-type SiC, and the relationship between the frequency and the measured reflectance R pre . The calculated values of the reflectivity are shown when the electrical resistivity is 0.18 Ωcm, 0.03 Ωcm, 0.014 Ωcm, and 0.013 Ωcm. Table 5 shows the frequencies at which the absolute values of the slopes of the calculated reflectance values are large and the values of the slopes, which can be read from this figure. In the spectrum based on the measured reflectance R pre shown in this figure, since the absolute value of the slope of the reflectance R pre is large at a frequency near 29.4 THz, the electrical resistivity of this sample is 0.03 Ωcm from Table 5. It was expected to be near. Therefore, a frequency with good sensitivity in a range including 0.03 Ωcm is selected as the measurement frequency.
図１６は、ｎ型ＳｉＣの電気抵抗率と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が２９．１ＴＨｚ、２９．４ＴＨｚ、３３ＴＨｚ、および５０ＴＨｚの場合について示している。表６は電気抵抗率のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図１６から求めて示したものである。０．０３Ωｃｍを含む０．０２〜０．０４Ωｃｍのレンジでは、２９．４ＴＨｚで感度が良いため、２９．４ＴＨｚを測定周波数として選択した。 FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the calculated electrical resistivity and reflectance of n-type SiC. The case where the frequency is 29.1 THz, 29.4 THz, 33 THz, and 50 THz is shown. Table 6 shows the frequency with high sensitivity in several ranges of the electrical resistivity and the slope of the reflectance at the frequency obtained from FIG. In the range of 0.02 to 0.04 Ωcm including 0.03 Ωcm, 29.4 THz was selected as the measurement frequency because the sensitivity was good at 29.4 THz.
次に、２９．４ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。加えて、ｎ型ＳｉＣについて高い反射率を有する参照帯域である２４〜２８ＴＨｚから１つの周波数を選んで反射率Ｒｒｅｆを測定した。そして、反射率Ｒｒｅｆに対する反射率Ｒｅｘｐの比を求め、補正した反射率Ｒｅｘｐとした。このようにして求めた反射率Ｒｅｘｐと、図１６とに基づいて、電気抵抗率を求めた。 Next, the reflectance R exp of the sample was measured at a frequency of 29.4 THz. In addition, the reflectance R ref was measured by selecting one frequency from 24-28 THz which is a reference band having a high reflectance for n-type SiC. Then, a ratio of the reflectance R exp to the reflectance R ref was obtained and used as the corrected reflectance R exp . Based on the reflectance R exp thus obtained and FIG. 16, the electrical resistivity was obtained.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、電気抵抗率の平均値は２．８９×１０−２Ωｃｍ、標準偏差は０．０５×１０−２Ωｃｍと求められ、測定値のばらつきの比率は１．７％であった。このように、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｎ型ＳｉＣ試料の電気抵抗率を高い精度で測定できることが確かめられた。 As a result of repeatedly measuring one point in the sample, the average value of the electrical resistivity was found to be 2.89 × 10 −2 Ωcm, the standard deviation was found to be 0.05 × 10 −2 Ωcm, and the variation ratio of the measured values was 1. 7%. Thus, it was confirmed that the electrical resistivity of the n-type SiC sample can be measured with high accuracy by selecting a frequency having a large absolute value of the slope of the reflectance relative to the electrical resistivity.
（第４の実施例）
第１の実施例と同様の方法で、ｐ型Ｓｉ（シリコン）のキャリア密度の測定を行った。ただし、参照周波数における反射率Ｒｒｅｆを用いた反射率Ｒｅｘｐの補正は行わなかった。キャリア密度、移動度、電気抵抗率が不明な、ｐ型Ｓｉ試料を準備した。試料は直径１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板形状で、表面は研磨済みであった。
(Fourth embodiment)
The carrier density of p-type Si (silicon) was measured by the same method as in the first example. However, the correction of the reflectance R exp using the reflectance R ref at the reference frequency was not performed. A p-type Si sample with unknown carrier density, mobility, and electrical resistivity was prepared. The sample had a disk shape with a diameter of 100 mm and a thickness of 0.5 mm, and the surface had been polished.
図１７は、ｐ型Ｓｉ（シリコン）の、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値についてはキャリア密度が１×１０１７ｃｍ−３、１×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、および１×１０２０ｃｍ−３の場合について示している。表７は、本図から読み取れる、各キャリア密度について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が１９ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表７より、この試料のキャリア密度は１×１０２０ｃｍ−３付近であることが予想された。よって、１×１０２０ｃｍ−３を含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。 FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the frequency and the calculated reflectance of p-type Si (silicon), and the relationship between the frequency and the measured reflectance R pre . The calculated value of the reflectance is shown for the case of the carrier density of 1 × 10 17 cm -3, 1 × 10 18 cm -3, 1 × 10 19 cm -3, and 1 × 10 20 cm -3. Table 7 shows the frequencies at which the absolute value of the slope of the calculated reflectance value is large and the value of the slope, which can be read from the figure. In the spectrum based on the measured reflectance R pre shown in this figure, since the absolute value of the slope of the reflectance R pre is large near a frequency of 19 THz, the carrier density of this sample is 1 × 10 20 cm − according to Table 7. It was expected to be around 3 . Therefore, it was decided to select a frequency with high sensitivity in a range including 1 × 10 20 cm −3 as the measurement frequency.
図１８は、ｐ型Ｓｉのキャリア密度と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が０．１ＴＨｚ、１ＴＨｚ、５ＴＨｚ、および１９ＴＨｚの場合について示している。表８はキャリア密度のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図１８から求めて示したものである。１×１０２０ｃｍ−３を含む０．５×１０２０〜１．５×１０２０ｃｍ−３のレンジでは、１９ＴＨｚで感度が良いため、１９ＴＨｚを測定周波数として選択した。 FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the carrier density of p-type Si and the calculated value of reflectance. The case where the frequency is 0.1 THz, 1 THz, 5 THz, and 19 THz is shown. Table 8 shows the frequency with high sensitivity in several ranges of the carrier density and the slope of the reflectance at the frequency obtained from FIG. In the range of 0.5 × 10 20 to 1.5 × 10 20 cm −3 including 1 × 10 20 cm −3 , 19 THz was selected as the measurement frequency because the sensitivity was good at 19 THz.
次に、１９ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。測定した反射率Ｒｅｘｐと、図１８とに基づいて、キャリア密度を求めた。 Next, the reflectance R exp of the sample was measured at a frequency of 19 THz. Based on the measured reflectance R exp and FIG. 18, the carrier density was obtained.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、キャリア密度の平均値は０．８３９×１０２０ｃｍ−３、標準偏差は０．０１７×１０２０ｃｍ−３と求められ、測定値のばらつきの比率は２．０％であった。このように、キャリア密度に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｐ型Ｓｉ試料のキャリア密度を高い精度で測定できることが確かめられた。 As a result of repeatedly measuring one point in the sample, the average value of the carrier density was found to be 0.839 × 10 20 cm −3 and the standard deviation was 0.017 × 10 20 cm −3, and the variation ratio of the measured values was 2 0.0%. Thus, it was confirmed that the carrier density of the p-type Si sample can be measured with high accuracy by selecting a frequency having a large absolute value of the slope of the reflectance with respect to the carrier density.
（第５の実施例）
第４の実施例と同様の方法で、第４の実施例と同一の試料について移動度の測定を行った。
(Fifth embodiment)
The mobility was measured for the same sample as in the fourth example by the same method as in the fourth example.
図１９は、ｐ型Ｓｉの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値については移動度が５２．９ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、５２．６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、４９．６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、および３１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の場合について示している。表９は、本図から読み取れる、各移動度について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が１９ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表９より、この試料の移動度は３１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１付近であることが予想された。よって、３１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。 FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the frequency and the calculated value of the reflectance of p-type Si, and the relationship between the frequency and the measured reflectance R pre . Regarding the calculated values of reflectance, the mobility is 52.9 cm 2 V −1 s −1 , 52.6 cm 2 V −1 s −1 , 49.6 cm 2 V −1 s −1 , and 31.5 cm 2 V −. The case of 1 s −1 is shown. Table 9 shows the frequency with a large absolute value of the slope of the calculated reflectance value for each mobility and the value of the slope, which can be read from FIG. In the spectrum based on the measured reflectance R pre shown in this figure, since the absolute value of the slope of the reflectance R pre is large near a frequency of 19 THz, from Table 9, the mobility of this sample is 31.5 cm 2 V − It was expected to be around 1 s -1 . Therefore, it was decided to select a frequency with good sensitivity in a range including 31.5 cm 2 V −1 s −1 as the measurement frequency.
図２０は、ｐ型Ｓｉの移動度と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が０．１ＴＨｚ、０．５ＴＨｚ、５ＴＨｚ、および１９ＴＨｚの場合について示している。表１０は移動度のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図２０から求めて示したものである。３１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を含む３５〜４５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１のレンジでは、１９ＴＨｚで感度が良いため、１９ＴＨｚを測定周波数として選択した。 FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the mobility of p-type Si and the calculated value of reflectance. The case where the frequency is 0.1 THz, 0.5 THz, 5 THz, and 19 THz is shown. Table 10 shows the frequency with high sensitivity in several ranges of mobility and the slope of the reflectance at that frequency obtained from FIG. The range of 35~45cm 2 V -1 s -1 comprising 31.5cm 2 V -1 s -1, the sensitivity is good at 19THz, it was selected 19THz as measurement frequency.
次に、１９ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。測定した反射率Ｒｅｘｐと、図２０とに基づいて、移動度を求めた。 Next, the reflectance R exp of the sample was measured at a frequency of 19 THz. Based on the measured reflectance R exp and FIG. 20, the mobility was obtained.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、移動度の平均値は３３．８ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は０．２ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１と求められ、測定値のばらつきの比率は０．５％であった。このように、移動度に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｐ型Ｓｉ試料の移動度を高い精度で測定できることが確かめられた。 Repeated measurement results one point in the sample, the mean value of mobility 33.8cm 2 V -1 s -1, the standard deviation was determined to 0.2cm 2 V -1 s -1, a ratio of the variation of the measured values Was 0.5%. As described above, it was confirmed that the mobility of the p-type Si sample can be measured with high accuracy by selecting a frequency having a large absolute value of the slope of the reflectance with respect to the mobility.
（第６の実施例）
第４の実施例と同様の方法で、第４の実施例と同一の試料について電気抵抗率の測定を行った。
(Sixth embodiment)
In the same manner as in the fourth example, the electrical resistivity of the same sample as in the fourth example was measured.
図２１は、ｐ型Ｓｉの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値については電気抵抗率が１．１７Ωｃｍ、０．１１Ωｃｍ、０．０１２Ωｃｍ、および０．００２Ωｃｍの場合について示している。表１１は、本図から読み取れる、各電気抵抗率について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が１９ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表１１より、この試料の電気抵抗率は０．００２Ωｃｍ付近であることが予想された。よって、０．００２Ωｃｍを含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。 FIG. 21 is a diagram illustrating the relationship between the frequency and the calculated value of the reflectance of p-type Si, and the relationship between the frequency and the measured reflectance R pre . The calculated values of the reflectivity are shown when the electrical resistivity is 1.17 Ωcm, 0.11 Ωcm, 0.012 Ωcm, and 0.002 Ωcm. Table 11 shows the frequency at which the absolute value of the slope of the calculated reflectance value is large for each electrical resistivity, and the value of the slope, which can be read from this figure. In the spectrum based on the measured reflectance R pre shown in this figure, since the absolute value of the slope of the reflectance R pre is large at a frequency near 19 THz, from Table 11, the electrical resistivity of this sample is around 0.002 Ωcm. It was expected to be. Therefore, a frequency with good sensitivity in the range including 0.002 Ωcm is selected as the measurement frequency.
図２２は、ｐ型Ｓｉの電気抵抗率と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が０．１ＴＨｚ、０．５ＴＨｚ、５ＴＨｚ、および１９ＴＨｚの場合について示している。表１２は電気抵抗率のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図２２から求めて示したものである。０．００２Ωｃｍを含む０．００１〜０．００５Ωｃｍのレンジでは、１９ＴＨｚで感度が良いため、１９ＴＨｚを測定周波数として選択した。 FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the calculated electrical resistivity and reflectance of p-type Si. The case where the frequency is 0.1 THz, 0.5 THz, 5 THz, and 19 THz is shown. Table 12 shows the frequency with high sensitivity in several ranges of electrical resistivity and the slope of the reflectance at that frequency obtained from FIG. In the range of 0.001 to 0.005 Ωcm including 0.002 Ωcm, the sensitivity was good at 19 THz, so 19 THz was selected as the measurement frequency.
次に、１９ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。測定した反射率Ｒｅｘｐと、図２２とに基づいて、電気抵抗率を求めた。 Next, the reflectance R exp of the sample was measured at a frequency of 19 THz. Based on the measured reflectance R exp and FIG. 22, the electrical resistivity was obtained.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、電気抵抗率の平均値は２．２１×１０−３Ωｃｍ、標準偏差は０．０２×１０−３Ωｃｍと求められ、測定値のばらつきの比率は０．９％であった。このように、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｐ型Ｓｉ試料の電気抵抗率を高い精度で測定できることが確かめられた。 Repeated measurement results one point in the sample, the mean value of the electrical resistivity 2.21 × 10 -3 Ωcm, a standard deviation is calculated to be 0.02 × 10 -3 Ωcm, the ratio of the variation of the measured value zero. It was 9%. Thus, it was confirmed that the electrical resistivity of the p-type Si sample can be measured with high accuracy by selecting a frequency having a large absolute value of the slope of the reflectance relative to the electrical resistivity.
（第１の比較例）
第１の比較例では、第１の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いてキャリア密度の測定を行った。本比較例に係るキャリア密度の測定方法は、測定周波数を３３ＴＨｚとした点以外は、第１の実施例と同じ測定方法である。
(First comparative example)
In the first comparative example, the carrier density was measured using a different frequency as the measurement frequency for the same sample as the first example. The carrier density measurement method according to this comparative example is the same measurement method as in the first example except that the measurement frequency is 33 THz.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、キャリア密度の平均値は１．７１×１０１８ｃｍ−３、標準偏差は１．５１×１０１８ｃｍ−３と求められ、測定値のばらつきの比率は８８％であった。このように、キャリア密度に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｎ型ＳｉＣ試料のキャリア密度を高い精度で測定できない。 As a result of repeatedly measuring one point in the sample, the average value of the carrier density was determined to be 1.71 × 10 18 cm −3 and the standard deviation was 1.51 × 10 18 cm −3, and the variation ratio of the measured values was 88 %Met. Thus, the carrier density of the n-type SiC sample cannot be measured with high accuracy at a frequency where the absolute value of the slope of the reflectance with respect to the carrier density is small.
（第２の比較例）
第２の比較例では、第２の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いて移動度の測定を行った。本比較例に係る移動度の測定方法は、測定周波数を３３ＴＨｚとした点以外は、第２の実施例と同じ測定方法である。
(Second comparative example)
In the second comparative example, the mobility was measured for the same sample as the second example using a different frequency as the measurement frequency. The mobility measurement method according to this comparative example is the same measurement method as in the second example except that the measurement frequency is 33 THz.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、移動度の平均値は２０７ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は１０４ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１と求められ、測定値のばらつきの比率は５０％であった。このように、移動度に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｎ型ＳｉＣ試料の移動度を高い精度で測定できない。 As a result of repeatedly measuring one point in the sample, the average value of the mobility was 207 cm 2 V −1 s −1 , the standard deviation was 104 cm 2 V −1 s −1, and the variation ratio of the measured values was 50%. there were. Thus, the mobility of the n-type SiC sample cannot be measured with high accuracy at a frequency where the absolute value of the slope of the reflectance with respect to the mobility is small.
（第３の比較例）
第３の比較例では、第３の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いて電気抵抗率の測定を行った。本比較例に係る電気抵抗率の測定方法は、測定周波数を３３ＴＨｚとした点以外は、第３の実施例と同じ測定方法である。
(Third comparative example)
In the third comparative example, the electrical resistivity was measured for the same sample as the third example using a different frequency as the measurement frequency. The electrical resistivity measurement method according to this comparative example is the same measurement method as in the third example except that the measurement frequency is 33 THz.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、電気抵抗率の平均値は３．４８×１０−２Ωｃｍ、標準偏差は６．８７×１０−２Ωｃｍと求められ、測定値のばらつきの比率は１９７％であった。このように、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｎ型ＳｉＣ試料の電気抵抗率を高い精度で測定できない。 As a result of repeated measurement of one point in the sample, the average value of electrical resistivity was found to be 3.48 × 10 −2 Ωcm, the standard deviation was 6.87 × 10 −2 Ωcm, and the ratio of variation in measured values was 197% Met. Thus, the electrical resistivity of the n-type SiC sample cannot be measured with high accuracy at a frequency where the absolute value of the slope of the reflectance with respect to the electrical resistivity is small.
（第４の比較例）
第４の比較例では、第４の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いてキャリア密度の測定を行った。本比較例に係るキャリア密度の測定方法は、測定周波数を５ＴＨｚとした点以外は、第４の実施例と同じ測定方法である。
(Fourth comparative example)
In the fourth comparative example, the carrier density of the same sample as that of the fourth example was measured using a different frequency as the measurement frequency. The carrier density measurement method according to this comparative example is the same measurement method as in the fourth example except that the measurement frequency is 5 THz.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、キャリア密度の平均値は０．４４６×１０２０ｃｍ−３、標準偏差は０．６７２×１０２０ｃｍ−３と求められ、測定値のばらつきの比率は１５０％であった。このように、キャリア密度に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｐ型Ｓｉ試料のキャリア密度を高い精度で測定できない。 As a result of repeatedly measuring one point in the sample, the average value of the carrier density was found to be 0.446 × 10 20 cm −3 and the standard deviation was 0.672 × 10 20 cm −3, and the variation ratio of the measured values was 150 %Met. Thus, the carrier density of the p-type Si sample cannot be measured with high accuracy at a frequency where the absolute value of the slope of the reflectance with respect to the carrier density is small.
（第５の比較例）
第５の比較例では、第５の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いて移動度の測定を行った。本比較例に係る移動度の測定方法は、測定周波数を５ＴＨｚとした点以外は、第５の実施例と同じ測定方法である。
(Fifth comparative example)
In the fifth comparative example, the mobility of the same sample as that of the fifth example was measured using a different frequency as the measurement frequency. The mobility measurement method according to this comparative example is the same measurement method as in the fifth example except that the measurement frequency is 5 THz.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、移動度の平均値は４２．４ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は５．９ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１と求められ、測定値のばらつきの比率は１３％であった。このように、移動度に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｐ型Ｓｉ試料の移動度を高い精度で測定できない。 Repeated measurement results one point in the sample, the mean value of mobility 42.4cm 2 V -1 s -1, the standard deviation was determined to 5.9cm 2 V -1 s -1, a ratio of the variation of the measured values Was 13%. Thus, the mobility of the p-type Si sample cannot be measured with high accuracy at a frequency where the absolute value of the slope of the reflectance with respect to the mobility is small.
（第６の比較例）
第６の比較例では、第６の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いて電気抵抗率の測定を行った。本比較例に係る電気抵抗率の測定方法は、測定周波数を５ＴＨｚとした点以外は、第６の実施例と同じ測定方法である。
(Sixth comparative example)
In the sixth comparative example, the electrical resistivity was measured for the same sample as in the sixth example using a different frequency as the measurement frequency. The electrical resistivity measurement method according to this comparative example is the same measurement method as in the sixth example except that the measurement frequency is 5 THz.
試料中の一点を繰り返し測定した結果、電気抵抗率の平均値は４．９７×１０−３Ωｃｍ、標準偏差は２．０１×１０−３Ωｃｍと求められ、測定値のばらつきの比率は４０％であった。このように、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｐ型Ｓｉ試料の電気抵抗率を高い精度で測定できない。 As a result of repeatedly measuring one point in the sample, the average value of the electrical resistivity was found to be 4.97 × 10 −3 Ωcm, the standard deviation was 2.01 × 10 −3 Ωcm, and the variation ratio of the measured value was 40%. Met. Thus, the electrical resistivity of the p-type Si sample cannot be measured with high accuracy at a frequency where the absolute value of the slope of the reflectance with respect to the electrical resistivity is small.
１０ 測定装置
１１０ 記憶部
１１２ レンジ記憶部
１１４ 計算値記憶部
１１６ レンジ感度記憶部
１１８ 第１レンジ測定記憶部
１１９ 第２レンジ測定記憶部
１２０ 選択部
１４０ 反射率測定部
１４１ 試料保持部
１４２ 照射部
１４４ 検出部
１４６ 反射率算出部
１４８，１４９ ミラー
１５０ 算出部
１６０ レンジ測定部
１６２ 制御部
１６８ レンジ算出部
１７２ 指標提示部
１７４ 指標入力部
１７６ 指標指定部
１８０ 精度制御部
２０ 試料
10
Claims (15)
前記電気特性を示す値が含まれるレンジにおける感度を考慮して、前記電気特性を示す値の測定に用いる測定周波数を選択する選択部と、
前記試料にテラヘルツ光を照射した際の反射率を測定する反射率測定部と、
前記計算値記憶部に保持された前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記選択部により選択された前記測定周波数について前記反射率測定部が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出する算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置。 A range storage unit that holds a range including a value indicating an electrical characteristic of a sample to be measured, which is made of a semiconductor, and a value indicating and reflecting the electrical characteristic of the semiconductor for each frequency of terahertz light A storage unit having a calculated value storage unit that holds information indicating a relationship with the calculated value of the rate;
In consideration of sensitivity in a range that includes the value indicating the electrical characteristics, a selection unit that selects a measurement frequency used for measuring the value indicating the electrical characteristics;
A reflectance measuring unit for measuring the reflectance when the sample is irradiated with terahertz light;
The reflectance measuring unit measures the information indicating the relationship between the value indicating the electrical characteristics of the semiconductor and the calculated value of reflectance held in the calculated value storage unit, and the measurement frequency selected by the selecting unit. An apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor, comprising: a calculation unit that calculates a value indicating the electrical characteristics of the sample based on the reflectance R exp .
前記電気特性を示す値は電気抵抗率を含む半導体の電気特性の測定装置。 The apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor according to claim 1,
The value indicating the electrical characteristics is a measurement apparatus for electrical characteristics of a semiconductor including electrical resistivity.
前記電気特性を示す値は移動度を含む半導体の電気特性の測定装置。 The apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor according to claim 1 or 2,
The value indicating the electrical characteristics is a measurement apparatus for electrical characteristics of a semiconductor including mobility.
前記電気特性を示す値はキャリア密度を含む半導体の電気特性の測定装置。 In the measuring device of the electrical property of the semiconductor according to any one of claims 1 to 3,
The value indicating the electrical characteristics is a measurement apparatus for electrical characteristics of a semiconductor including carrier density.
前記記憶部は、前記電気特性を示す値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持するレンジ感度記憶部をさらに有し、
前記選択部は前記レンジ記憶部から前記試料の前記電気特性を示す値が含まれるレンジを取得するとともに、前記レンジ感度記憶部から、前記レンジ記憶部から取得した前記電気特性を示す値が含まれるレンジと対応するレンジにおける、周波数と感度との関係を示す情報を取得し、各周波数での感度を比較し、比較の結果に基づいて前記測定周波数を選択する半導体の電気特性の測定装置。 In the measuring device of the electrical property of the semiconductor according to any one of claims 1 to 4,
The storage unit further includes a range sensitivity storage unit that holds information indicating a relationship between a range of values indicating the electrical characteristics, a frequency, and sensitivity,
The selection unit acquires a range including a value indicating the electrical characteristic of the sample from the range storage unit, and includes a value indicating the electrical characteristic acquired from the range storage unit from the range sensitivity storage unit. An apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor that acquires information indicating a relationship between frequency and sensitivity in a range corresponding to the range, compares the sensitivity at each frequency, and selects the measurement frequency based on the comparison result.
前記レンジ感度記憶部が保持する感度は、前記電気特性を示す値の変化量に対する反射率の変化量の比率を含み、
前記選択部は、前記試料の前記電気特性を示す値が含まれるレンジにおいて、当該比率が大きい周波数を、前記測定周波数として選択する半導体の電気特性の測定装置。 The apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor according to claim 5,
The sensitivity held by the range sensitivity storage unit includes a ratio of a change amount of reflectance to a change amount of a value indicating the electrical characteristics,
The selection unit is a semiconductor electrical property measurement device that selects a frequency having a large ratio as the measurement frequency in a range including a value indicating the electrical property of the sample.
複数の感度の指標を提示する指標提示部と、
前記複数の感度の指標のうち、前記測定周波数を選択する際に考慮する感度の指標の入力を受け付ける指標入力部と、
前記選択部に、前記測定周波数を選択する際に考慮する感度の指標を示す情報を入力する指標指定部をさらに備え、
前記レンジ感度記憶部は、前記複数の感度の指標毎に前記電気特性を示す値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持している半導体の電気特性の測定装置。 The apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor according to claim 5 or 6,
An indicator presenting section for presenting multiple sensitivity indicators;
An index input unit for receiving an input of a sensitivity index to be considered when selecting the measurement frequency among the plurality of sensitivity indices;
The selection unit further includes an index designation unit that inputs information indicating an index of sensitivity to be considered when selecting the measurement frequency,
The said range sensitivity memory | storage part is a semiconductor electrical property measuring device holding the information which shows the relationship of the range of the value which shows the said electrical property, the frequency, and the sensitivity for every said several sensitivity parameter | index.
前記試料の前記電気特性を示す値が含まれるレンジを測定するレンジ測定部をさらに備え、
前記レンジ記憶部は、前記レンジ測定部で測定された前記電気特性を示す値が含まれるレンジを保持する半導体の電気特性の測定装置。 In the measuring device of the electrical property of the semiconductor according to any one of claims 1 to 7,
A range measuring unit for measuring a range including a value indicating the electrical characteristics of the sample;
The said range memory | storage part is a measuring device of the electrical property of the semiconductor holding the range containing the value which shows the said electrical property measured by the said range measurement part.
前記記憶部は、
前記半導体の、互いに異なるレンジに属する複数の前記電気特性を示す値毎に、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する第１レンジ測定記憶部と、
前記反射率測定部で測定され、周波数に対応づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅを保持する第２レンジ測定記憶部を備え、
前記レンジ測定部は、
複数の周波数のテラヘルツ光を前記試料に照射し、前記反射率Ｒｐｒｅを測定するよう前記反射率測定部を制御する制御部と、
前記周波数に対応づけられた複数の前記反射率Ｒｐｒｅと、前記第１レンジ測定記憶部に保持された、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報とに基づいて、前記試料の前記電気特性を示す値が含まれるレンジを算出するレンジ算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置。 The apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor according to claim 8,
The storage unit
A first range measurement storage unit that holds information indicating a relationship between a frequency of the terahertz light to be irradiated and a calculated value of the reflectance for each value indicating the plurality of electrical characteristics belonging to different ranges of the semiconductor;
A second range measurement storage unit that holds a plurality of reflectances R pre measured by the reflectance measuring unit and associated with frequencies;
The range measuring unit is
A control unit that controls the reflectance measurement unit to irradiate the sample with terahertz light having a plurality of frequencies and measure the reflectance R pre ;
Based on a plurality of the reflectances R pre associated with the frequencies and information indicating the relationship between the frequency of the terahertz light to be irradiated and the calculated value of the reflectance, which is held in the first range measurement storage unit. A semiconductor electrical property measurement apparatus comprising: a range calculation unit that calculates a range including a value indicating the electrical property of the sample.
精度制御部をさらに備え、
前記精度制御部は、前記選択部で選択された前記測定周波数において、前記試料の同一点で前記電気特性を示す値の繰り返し測定を行うよう前記反射率測定部および前記算出部を制御し、前記繰り返し測定の結果のばらつきの大きさを算出し、
前記精度制御部は、
前記ばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも大きい場合、前記電気特性を示す値が含まれるレンジを再度測定するよう、前記レンジ測定部を制御し、
前記ばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも小さい場合、前記繰り返し測定の結果の平均値を、前記電気特性を示す値の測定結果として出力する半導体の電気特性の測定装置。 The apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor according to claim 8 or 9,
Further comprising an accuracy control unit,
The accuracy control unit controls the reflectance measurement unit and the calculation unit to repeatedly measure a value indicating the electrical characteristics at the same point of the sample at the measurement frequency selected by the selection unit; Calculate the magnitude of variation in the results of repeated measurements,
The accuracy controller is
When the magnitude of the variation is larger than a predetermined reference value, the range measuring unit is controlled to measure again the range including the value indicating the electrical characteristics,
An apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor, which outputs an average value of results of repeated measurement as a measurement result of a value indicating the electrical characteristics when the magnitude of the variation is smaller than a predetermined reference value.
前記反射率測定部は、
前記試料にテラヘルツ光を照射する照射部と、
前記試料から反射されたテラヘルツ光の強度を検出する検出部と、
前記照射したテラヘルツ光の強度および前記反射されたテラヘルツ光の強度に基づいて前記試料におけるテラヘルツ光の反射率を算出する反射率算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置。 In the measuring device of the electrical property of the semiconductor according to any one of claims 1 to 10,
The reflectance measuring unit is
An irradiation unit for irradiating the sample with terahertz light;
A detection unit for detecting the intensity of the terahertz light reflected from the sample;
An apparatus for measuring electrical characteristics of a semiconductor, comprising: a reflectance calculating unit that calculates the reflectance of the terahertz light in the sample based on the intensity of the irradiated terahertz light and the intensity of the reflected terahertz light.
反射率が前記半導体の前記電気特性を示す値に依存して変化しない周波数帯域を参照帯域としたとき、
前記反射率測定部は、前記参照帯域に含まれる参照周波数のテラヘルツ光を前記試料に照射した際の反射率Ｒｒｅｆを用いて、前記測定周波数における前記反射率Ｒｅｘｐを補正する半導体の電気特性の測定装置。 In the measuring device of the electrical property of the semiconductor according to any one of claims 1 to 11,
When the reference band is a frequency band where the reflectance does not change depending on the value indicating the electrical characteristics of the semiconductor,
The reflectance measurement unit corrects the reflectance R exp at the measurement frequency using the reflectance R ref when the sample is irradiated with terahertz light having a reference frequency included in the reference band. Measuring device.
前記試料に、選択された前記測定周波数のテラヘルツ光を照射した際の、反射率Ｒｅｘｐを測定し、
前記測定周波数における前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出し、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含む半導体の電気特性の測定方法。 Taking into account the sensitivity in the range that contains the value indicating the electrical characteristics of the sample to be measured, made of a semiconductor, select the frequency of the terahertz light used for measurement as the measurement frequency,
A reflectance R exp is measured when the sample is irradiated with terahertz light of the selected measurement frequency;
Calculating the value indicating the electrical characteristics of the sample based on the information indicating the relationship between the value indicating the electrical characteristics of the semiconductor and the calculated value of reflectance at the measurement frequency, and the reflectance R exp ;
The value indicating the electrical characteristics is a method for measuring electrical characteristics of a semiconductor including any of carrier density, mobility, and electrical resistivity.
前記試料の、求めようとする電気特性を示す値が含まれるレンジを保持するレンジ記憶部と、テラヘルツ光の周波数毎に、前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する計算値記憶部とを有する記憶部と、
前記電気特性を示す値が含まれるレンジにおける感度を考慮して、前記電気特性を示す値の測定に用いる測定周波数を選択する選択部と、
前記計算値記憶部に保持された、前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記選択部により選択された前記測定周波数について前記反射率測定部が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出する算出部を備え、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含む半導体の電気特性の測定装置の制御装置。 A control device for a semiconductor electrical property measuring device comprising a reflectance measuring unit that measures the reflectance when a sample to be measured is irradiated with terahertz light, comprising a semiconductor,
A relationship between a value indicating the electrical characteristics of the semiconductor and a calculated value of the reflectance for each frequency of the terahertz light, and a range storage unit that holds a range including a value indicating the electrical characteristics to be obtained of the sample. A storage unit having a calculated value storage unit that holds information indicating
In consideration of sensitivity in a range that includes the value indicating the electrical characteristics, a selection unit that selects a measurement frequency used for measuring the value indicating the electrical characteristics;
The reflectance measurement unit holds information about a relationship between a value indicating the electrical characteristics of the semiconductor and a calculated value of reflectance held in the calculated value storage unit, and the measurement frequency selected by the selection unit. A calculation unit that calculates a value indicating the electrical characteristics of the sample based on the measured reflectance R exp ;
The value indicating the electrical property is a control device for a semiconductor electrical property measuring device including any of carrier density, mobility, and electrical resistivity.
コンピュータに
前記試料の、求めようとする電気特性を示す値が含まれるレンジを保持するレンジ記憶手段と、テラヘルツ光の周波数毎に、前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する計算値記憶手段とを有する記憶手段、
前記電気特性を示す値が含まれるレンジにおける感度を考慮して、前記電気特性を示す値の測定に用いる測定周波数を選択する選択手段、
前記計算値記憶手段に保持された前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記選択手段により選択された前記測定周波数について前記反射率測定部が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出する算出手段として機能させ、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含むコンピュータプログラム。 A computer program for realizing a control device of a semiconductor electrical property measuring device including a reflectance measuring unit that measures reflectance when a sample to be measured is irradiated with terahertz light, which is made of a semiconductor,
A range storage means for holding a range including a value indicating the electrical property to be obtained of the sample in the computer, a value indicating the electrical property of the semiconductor and a calculated reflectance value for each frequency of terahertz light Storage means having calculated value storage means for holding information indicating the relationship between
Selecting means for selecting a measurement frequency used for measuring the value indicating the electrical characteristics in consideration of the sensitivity in the range including the value indicating the electrical characteristics;
The reflectance measurement unit measures the information indicating the relationship between the value indicating the electrical characteristic of the semiconductor held in the calculated value storage means and the calculated value of reflectance, and the measurement frequency selected by the selection means. Functioning as a calculation means for calculating a value indicating the electrical characteristics of the sample based on the reflectance R exp
The value indicating the electrical characteristics is a computer program including any of carrier density, mobility, and electrical resistivity.
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