半導体の欠陥評価方法
【課題】ワイドギャップ半導体においても、ＣＰＭ測定による欠陥密度の精度の高い評価を可能とする。
【解決手段】ワイドギャップ半導体のバンドギャップの波長（λＥｇ）以下、所定の波長範囲以上におけるＣＰＭ測定で得られた照射光量から導出した吸収係数と、別途測定したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下の所定の波長範囲以上における吸収係数とのフィッティング値Ｆ（ｘ）を０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下とする。
【解決手段】ワイドギャップ半導体のバンドギャップの波長（λＥｇ）以下、所定の波長範囲以上におけるＣＰＭ測定で得られた照射光量から導出した吸収係数と、別途測定したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下の所定の波長範囲以上における吸収係数とのフィッティング値Ｆ（ｘ）を０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイドギャップ半導体において、ＣＰＭ測定装置を用いた半導体の欠陥評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶テレビに代表される表示装置には非晶質シリコンを用いたトランジスタが用いられて来たが、シリコン半導体に代わる材料として酸化物半導体が注目されている。例えば、アクティブマトリクス型の表示装置におけるトランジスタのチャネル領域として、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎを含む非晶質酸化物を用い、該非晶質酸化物の電子キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３未満としたものが開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、酸化物半導体を用いたトランジスタにはいくつかの問題がある。その一つは特性の不安定性であり、可視光および紫外光を照射することでしきい値電圧が変化することが指摘されている（非特許文献１参照。）。また、トランジスタの信頼性の面では、バイアス−熱ストレス試験によって特性が変化してしまうという問題が指摘されている（非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５５２８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐ． Ｂａｒｑｕｉｎｈａ， Ａ． Ｐｉｍｅｎｔｅｌ， Ａ． Ｍａｒｑｕｅｓ， Ｌ． Ｐｅｒｅｉｒａ， Ｒ． Ｍａｒｔｉｎｓ， Ｅ． Ｆｏｒｔｕｎａｔｏ、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＵＶ ａｎｄ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ＴＦＴｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｏｌｉｄｓ ３５２ （２００６） １７５６−１７６０
【非特許文献２】Ｋｗａｎｇ−Ｈｅｅ Ｌｅｅ， Ｊｉ Ｓｉｍ Ｊｕｎｇ， Ｋｙｏｕｎｇ Ｓｅｏｋ Ｓｏｎ， Ｊｏｏｎ Ｓｅｏｋ Ｐａｒｋ， Ｔａｅ Ｓａｎｇ Ｋｉｍ， Ｒｉｎｏ Ｃｈｏｉ， Ｊａｅ Ｋｙｅｏｎｇ Ｊｅｏｎｇ， Ｊａｎｇ−Ｙｅｏｎ Ｋｗｏｎ， Ｂｏｎｗｏｎ Ｋｏｏ， ａｎｄ Ｓａｎｇｙｕｎ Ｌｅｅ、「Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｎ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｂｉａｓ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｇａ−Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」、ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ９５， （２００９） ２３２１０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体の欠陥評価方法の一つとして、一定光電流測定法（ＣＰＭ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）が知られている。
【０００７】
ＣＰＭ測定は、試料に設けられた第１の電極および第２の電極間に電圧を印加した状態で光電流値が一定となるように端子間の試料面に照射する光量を調整し、照射光量から吸光係数を導出することを各波長にて行うものである。ＣＰＭ測定において、試料に欠陥があるとき、欠陥の存在する準位に応じたエネルギー（波長より換算）における吸光係数が増加する。この吸光係数の増加分に定数を掛けることにより、試料の欠陥密度を導出することができる。
【０００８】
酸化物半導体は、バンドギャップの大きい、ワイドギャップ半導体の一つである。これまで、ワイドギャップ半導体の欠陥密度を、ＣＰＭ測定によって精度高く評価することは困難であった。
【０００９】
そこで、ワイドギャップ半導体においても、欠陥密度をＣＰＭ測定によって精度高く評価することを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ワイドギャップ半導体のバンドギャップの波長（λＥｇ）以下、所定の波長範囲以上において、ＣＰＭ測定で得られた照射光量から導出した吸収係数と、別途測定したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長範囲以上における吸収係数とのフィッティング値Ｆ（ｘ）を０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるようにｇ（ｈν）を変更していく。
【００１１】
フィッティング値Ｆ（ｘ）は数式（１）で定義する。
【００１２】
【数１】
【００１３】
数式（１）において、ｆ（ｈν）は、別途測定したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長範囲以上における吸収係数である。また、ｇ（ｈν）は、ＣＰＭ測定で導出したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長範囲以上における照射光量を試料の形状および光学的特性で規格化した規格化照射光量に任意数を乗じたものである。
【００１４】
具体的には、試料の形状とは実効的に光の照射を受ける面積に相当し、光学的特性とは試料の透過率に相当する。
【００１５】
前述の所定の波長は、λＥｇに３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下を引いた値とする。例えばλＥｇ−５０ｎｍとする。
【００１６】
また、フィッティング値Ｆ（ｘ）の算出は、λＥｇ以下、所定の波長以上において３点以上１０点以下、例えば５点の波長を用いて行う。
【００１７】
ｇ（ｈν）は、ＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じて得られる。なお、規格化照射光量を規格化照射光量から導出されるフォトン数と読み替えても構わない。このとき、λＥｇ以下、所定の波長以上において、別途測定した吸収係数とのフィッティング値Ｆ（ｘ）が０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるよう規格化照射光量に任意数を乗じる。
【００１８】
以上のように、フィッティング値Ｆ（ｘ）を上述の範囲とすることで、ワイドギャップ半導体の欠陥密度を精度高く評価することができる。具体的には、１×１０１５個／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１４個／ｃｍ３以下の欠陥密度を評価することが可能となる。
【００１９】
ここで、ワイドギャップ半導体とは、バンドギャップが２．２ｅＶ以上６．０ｅＶ以下、２．５ｅＶ以上５．０ｅＶ以下または２．８ｅＶ以上４．０ｅＶ以下の半導体をいう。
【００２０】
半導体としては、例えば、酸化物半導体、有機半導体または化合物半導体（酸化物半導体を除く）などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２１】
ワイドギャップ半導体においても、欠陥密度を精度高く評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一態様である測定方法を説明するフロー図。
【図２】本発明の一態様であるＣＰＭ測定装置の模式図。
【図３】酸化物半導体膜のＣＰＭ測定から導出した吸収係数を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。なお、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００２４】
電圧は、ある電位と、基準の電位（例えばグラウンド電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換えることが可能である。
【００２５】
本明細書においては、「接続する」と表現される場合であっても、現実の回路においては、物理的な接続部分がなく、配線が延在している場合だけのこともある。
【００２６】
なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順または積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
【００２８】
まず、ＣＰＭ測定装置について図２を用いて説明する。
【００２９】
図２は、ＣＰＭ測定装置の模式図である。簡単のため、光の経路を矢印で、配線などを実線で示す。ランプ２０１から照射された光がモノクロメータ２０２、フィルタ２０３およびビームスプリッタ２０４を介して試料２０５に入射する。なお、フィルタ２０３が設けられない場合やフィルタ２０３が複数枚設けられる場合もある。ビームスプリッタ２０４では、光を透過および反射させ、透過光を試料２０５へ、反射光をフォトダイオード２１０へ、それぞれ入射させる。ただし、必ずしも透過光が試料２０５へ、反射光がフォトダイオード２１０へ入射するわけではなく、逆にしても構わない。
【００３０】
ランプ２０１として、例えばキセノンランプ、水銀ランプおよびハロゲンランプなどを用いればよい。なお、ランプ２０１として、前述のランプを組み合わせて用いてもよい。好ましくはキセノンランプを用いる。
【００３１】
モノクロメータ２０２は、広範囲の波長の光から狭い範囲の波長のみを取り出すことができれば何を用いても構わない。
【００３２】
フィルタ２０３は、減光（ＮＤ：Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ、ウェッジフィルタおよびカットフィルタから選ばれた一種以上を用いればよい。カットフィルタとは、特定の範囲の波長を通し、他の波長を減衰させる機能を有する光学フィルタをいう。また、それぞれのフィルタを複数種用いてもよい。こうすることで、照射光量または／および照射波長の制御性を高めることができる。
【００３３】
フォトダイオード２１０によって照射された光を電流に変えた後、ロックインアンプ２０９によって電流を計測し、計算機２０８によって照射光量を見積もることができる。
【００３４】
試料２０５は、ワイドギャップ半導体、第１の電極および第２の電極が設けられている。第１の電極および第２の電極は直流電源２０６に抵抗を介して接続され、抵抗と並列してロックインアンプ２０７によって光電流値を計測することができる。なお、得られた光電流値は、計算機２０８を介して、フィルタ２０３にフィードバックされ、光電流値が高すぎる場合、フィルタ２０３の透過率を下げ、照射光量を低減させる。また、光電流値が低すぎる場合は、フィルタ２０３の透過率を上げ、照射光量を増加させる。
【００３５】
なお、ロックインアンプ２０７およびロックインアンプ２０９は、入力された信号のうち、特定の周波数の信号を増幅して検出し、出力する機能を有する。そのため、ノイズなどの影響が低減され、高感度に信号を検出することが可能となる。
【００３６】
試料２０５に設けられた第１の電極および第２の電極は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕ、それらの窒化物、酸化物ならびに合金から一以上選択し、単層でまたは積層で用いればよい。または、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、ＩｎおよびＳｎから選ばれた複数種の材料を含む透明導電膜を用いてもよい。好ましくは、ワイドギャップ半導体との界面に絶縁膜を形成しない材料を選択する。
【００３７】
第１の電極および第２の電極は、同一層かつ同一材料とすると試料の作製が簡便となり好ましい。
【００３８】
なお、第１の電極および第２の電極は、矩形または櫛歯状の形状とすればよい。このほか、第１の電極および第２の電極の形状は、適宜変形して形成することができる。
【００３９】
試料２０５に設けられるワイドギャップ半導体は、酸化物半導体膜（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系材料など）、有機化合物、シリコン系化合物（炭化シリコンなど）、炭素系化合物（ダイアモンドなど）などとすればよい。
【００４０】
次に、ＣＰＭ測定方法を図１を用いて説明する。
【００４１】
図１はＣＰＭ測定方法のフロー図である。ステップＳ１０１で測定開始し、ステップＳ１０２で測定条件（波長範囲、チョッパー周波数、定電流値）を任意に決定する。波長範囲、定電流値は、ＣＰＭ測定の対象となるワイドギャップ半導体の種類によって適宜選択する必要がある。波長範囲はワイドギャップ半導体のバンドギャップなどから決定する。例えば、バンドギャップが２．８ｅＶ以上４．０ｅＶ以下のワイドギャップ半導体であれば、波長範囲は２００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下とすればよい。チョッパー周波数は、光照射および遮光の切り替え速度に対応する。チョッパー周波数は、ワイドギャップ半導体の光応答性から選択すればよい。ＣＰＭ測定においては、光照射によるチャージアップが問題となることがある。その場合、チョッパー周波数を低くすることで光照射によるチャージアップの影響を低減することができる。定電流値は予備測定によって前もって決定しておく。
【００４２】
定電流値の決定は、測定を予定している波長範囲から任意の波長を数点選択して行う。波長は、測定を予定している波長範囲において、偏りなく選択すると好ましい。次に、試料２０５の第１の電極および第２の電極間に電圧を印加し、装置の最大照射光量近傍にて選択した各波長おける光電流値を測定する。得られた光電流値のうち、もっとも小さかった値よりも５％から３０％程度小さい電流値を定電流値に定める。
【００４３】
次に、ステップＳ１０３にて、試料２０５の第１の電極および第２の電極間に電圧を印加する。第１の電極および第２の電極間の電圧は例えば０．１Ｖ以上５０Ｖ以下とする。
【００４４】
次に、ステップＳ１０４にて初期の照射光量を決定する。初期の照射光量は、例えば、装置の最大照射光量とすればよい。
【００４５】
次に、ステップＳ１０５では、チョッパーによって点滅させた光を試料２０５へ照射する。この点滅の周期はチョッパー周波数によって選択でき、ロックインアンプ２０７を用いることでチョッパー周波数と同様の周波数を持つ微弱な光電流値を検出することが可能となる。
【００４６】
ステップＳ１０５で検出された光電流値が、ステップＳ１０２で決定した任意の光電流値の一定範囲内（例えば、プラスマイナス１０％以内）となっているかをステップＳ１０６にて判断する。検出された光電流値が、任意に決定した光電流値の一定範囲外（例えば、プラスマイナス１０％外）のとき、ステップＳ１０７にて照射光量を変更する。なお、ステップＳ１０６で判断する光電流値の範囲は、狭めるとＣＰＭ測定の精度が高まり、広げるとＣＰＭ測定の精度が下がる。ただし、ステップＳ１０６で判断する光電流値の範囲が狭いほど、光電流値の制御に時間が掛かり、ＣＰＭ測定の時間が長くなってしまう。
【００４７】
照射光量の変更には、ＮＤフィルタまたは／およびウェッジフィルタなどを用いればよい。
【００４８】
ステップＳ１０７にて照射光量を変更した場合、再びステップＳ１０５に戻り、光電流値を検出する。検出された光電流値がステップＳ１０２で決定した任意の光電流値のプラスマイナス１０％以内となっているかをステップＳ１０６にて判断する。検出された光電流値が、任意に決定した光電流値のプラスマイナス１０％外のとき、ステップＳ１０７にて照射光量を変更する。これを、ステップＳ１０２で決定した光電流値のプラスマイナス１０％以内となるまで繰り返し行う。
【００４９】
ステップＳ１０６にて、検出された光電流値が、ステップＳ１０２で決定した任意の光電流値のプラスマイナス１０％以内と判断された場合、ステップＳ１０８に移り、任意の波長範囲の測定が全て行われているか判断する。任意の波長範囲の測定が全て行われていないと判断された場合、ステップＳ１０９にて照射光の波長を変更し、ステップＳ１０５に戻す。
【００５０】
なお、照射光の波長に応じてカットフィルタを設けると好ましい。なお、ステップＳ１０９にて照射光の波長を変更するのに伴い、最適な波長範囲を有するカットフィルタへの変更ステップを追加してもよい。カットフィルタを最適な波長範囲を有するカットフィルタに変更することによって、迷光の影響を低減でき、ＣＰＭ測定を精度高く行うことが可能となる。
【００５１】
ステップＳ１０５〜ステップＳ１０９を繰り返し、ステップＳ１０８にて波長範囲の測定が全て行われていると判断されると、ステップＳ１１０に移り、ＣＰＭ測定を終了する。
【００５２】
以上がＣＰＭ測定方法の一例である。
【００５３】
こうして得られた波長ごとの照射光量を試料の形状および光学的特性によって規格化した規格化照射光量とする。規格化照射光量に任意数を乗じ、概略ワイドギャップ半導体のλＥｇ以下の範囲において、別途測定した波長ごとの吸収係数とフィッティングすることで吸収係数として扱うことが可能となる。
【００５４】
なお、波長ごとの吸収係数は、分光エリプソメトリー、または分光光度計による透過率および反射率などの測定から導出すればよい。
【００５５】
ＣＰＭ測定から得られる吸収係数は、電流値の測定から導出しているため、フォトン数の測定が困難となるほどの微量な光の吸収を評価することが可能となる。そのため、ＣＰＭ測定は、分光エリプソメトリー、分光光度計などと比較し、ワイドギャップ半導体のλＥｇ以下の範囲において、吸収係数を精度高く導出することができる。
【００５６】
従って、ワイドギャップ半導体のバンドギャップ内における低密度の欠陥準位についても、精度高く評価することができる。
【００５７】
なお、ＣＰＭ測定で得られる値は定電流値となるときの照射光量として記録される。そのため、規格化照射光量としてから吸収係数を導出することになる。具体的には、試料への照射面積、試料の透過率を用いて算出すればよい。
【００５８】
一般的には、ＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じたものを、別途測定された吸収係数と適切な範囲でフィッティングを行うことで吸収係数を導出している。その際に、ＣＰＭ測定から導出した吸収係数と、別途測定された吸収係数とが、ワイドギャップ半導体のλＥｇ以下の範囲において、１点、２点程度一致しているのみの場合や、ごく僅かなエネルギー範囲においてのみ一致しているのみの場合では、ＣＰＭ測定から導出した吸収係数は、実際の吸収係数を表しているとは言い難く、当然ながら評価される欠陥密度も精度も低いものとなる。
【００５９】
そこで、ワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長以上におけるＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じたもの（ｇ（ｈν））と、別途測定したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長以上における吸収係数ｆ（ｈν）との、数式（１）におけるフィッティング値Ｆ（ｘ）を０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるようにｇ（ｈν）を変更していく。なお、数式（１）については前述の説明を参酌する。
【００６０】
【数２】
【００６１】
なお、前述の所定の波長以上は、λＥｇから３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下を引いた値とする。例えばλＥｇ−５０ｎｍとする。
【００６２】
また、フィッティング値の算出は、λＥｇ以下、所定の波長以上において３点以上１０点以下、例えば５点の波長を用いて行う。
【００６３】
ｇ（ｈν）は、ＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じて得られる。このとき、λＥｇ以下、所定の波長以上において、別途測定した吸収係数とのフィッティング値Ｆ（ｘ）が０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるよう規格化照射光量に任意数を乗じる。
【００６４】
以上のように、フィッティング値を上述の範囲とすることで、ワイドギャップ半導体の欠陥密度を精度高く評価することができる。具体的には、１×１０１５個／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１４個／ｃｍ３以下の欠陥密度を評価することが可能となる。
【００６５】
本実施の形態は、適宜他の実施例などと組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【００６６】
本実施例では、ワイドギャップ半導体である酸化物半導体の吸収係数をＣＰＭ測定から導出する方法について説明する。
【００６７】
測定する試料は、ガラス基板上に酸化シリコン膜を３００ｎｍの厚さで成膜し、酸化シリコン膜上に酸化物半導体膜を２００ｎｍの厚さで成膜し、酸化物半導体膜上に一対のタングステン電極を１００ｎｍの厚さで形成し、酸化物半導体膜および一対のタングステン電極を覆って酸化アルミニウム膜を１００ｎｍの厚さで成膜した後、酸化アルミニウム膜の一部をエッチングし、一対のタングステン電極を露出させることで作製した。
【００６８】
ここで、酸化物半導体膜として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を用いた。
【００６９】
ＣＰＭ測定は、図１に示すフローに従って行った。なお、測定範囲は２００ｎｍ〜１２００ｎｍである。
【００７０】
次に、酸化物半導体膜のλＥｇ以下、所定の波長以上において、分光光度計から導出した吸収係数と、ＣＰＭ測定で得られた波長ごとの規格化照射光量と、が概略一致するよう規格化照射光量に任意数を乗じた。
【００７１】
次に、数式（１）を用いて、酸化物半導体膜のλＥｇ以下、所定の波長以上において、分光光度計から導出した吸収係数ｆ（ｈν）と、ＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じたｇ（ｈν）と、がフィッティング値Ｆ（ｘ）が０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるまで、任意数を変更した。
【００７２】
こうして、Ｆ（ｘ）が０．０８８となったところで、ＣＰＭ測定で導出した吸収係数と定めた。結果を図３に示す。なお、図３では、波長をエネルギーに換算した値を横軸に示す。
【００７３】
図３に示すとおり、λＥｇ以下、所定の波長以上（バンドギャップ以上のエネルギー範囲）で、分光光度計から導出した吸収係数（破線）と、ＣＰＭ測定から導出した吸収係数（実線）と、がよくフィッティングしていることがわかる。
【００７４】
そのため、本実施例におけるＣＰＭ測定から導出した吸収係数から、精度高く酸化物半導体膜の欠陥密度を評価できることがわかる。
【符号の説明】
【００７５】
Ｓ１０１ ステップ
Ｓ１０２ ステップ
Ｓ１０３ ステップ
Ｓ１０４ ステップ
Ｓ１０５ ステップ
Ｓ１０６ ステップ
Ｓ１０７ ステップ
Ｓ１０８ ステップ
Ｓ１０９ ステップ
Ｓ１１０ ステップ
２０１ ランプ
２０２ モノクロメータ
２０３ フィルタ
２０４ ビームスプリッタ
２０５ 試料
２０６ 直流電源
２０７ ロックインアンプ
２０８ 計算機
２０９ ロックインアンプ
２１０ フォトダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイドギャップ半導体において、ＣＰＭ測定装置を用いた半導体の欠陥評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶テレビに代表される表示装置には非晶質シリコンを用いたトランジスタが用いられて来たが、シリコン半導体に代わる材料として酸化物半導体が注目されている。例えば、アクティブマトリクス型の表示装置におけるトランジスタのチャネル領域として、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎを含む非晶質酸化物を用い、該非晶質酸化物の電子キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３未満としたものが開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、酸化物半導体を用いたトランジスタにはいくつかの問題がある。その一つは特性の不安定性であり、可視光および紫外光を照射することでしきい値電圧が変化することが指摘されている（非特許文献１参照。）。また、トランジスタの信頼性の面では、バイアス−熱ストレス試験によって特性が変化してしまうという問題が指摘されている（非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５５２８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐ． Ｂａｒｑｕｉｎｈａ， Ａ． Ｐｉｍｅｎｔｅｌ， Ａ． Ｍａｒｑｕｅｓ， Ｌ． Ｐｅｒｅｉｒａ， Ｒ． Ｍａｒｔｉｎｓ， Ｅ． Ｆｏｒｔｕｎａｔｏ、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＵＶ ａｎｄ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ＴＦＴｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｏｌｉｄｓ ３５２ （２００６） １７５６−１７６０
【非特許文献２】Ｋｗａｎｇ−Ｈｅｅ Ｌｅｅ， Ｊｉ Ｓｉｍ Ｊｕｎｇ， Ｋｙｏｕｎｇ Ｓｅｏｋ Ｓｏｎ， Ｊｏｏｎ Ｓｅｏｋ Ｐａｒｋ， Ｔａｅ Ｓａｎｇ Ｋｉｍ， Ｒｉｎｏ Ｃｈｏｉ， Ｊａｅ Ｋｙｅｏｎｇ Ｊｅｏｎｇ， Ｊａｎｇ−Ｙｅｏｎ Ｋｗｏｎ， Ｂｏｎｗｏｎ Ｋｏｏ， ａｎｄ Ｓａｎｇｙｕｎ Ｌｅｅ、「Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｎ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｂｉａｓ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｇａ−Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」、ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ９５， （２００９） ２３２１０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体の欠陥評価方法の一つとして、一定光電流測定法（ＣＰＭ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）が知られている。
【０００７】
ＣＰＭ測定は、試料に設けられた第１の電極および第２の電極間に電圧を印加した状態で光電流値が一定となるように端子間の試料面に照射する光量を調整し、照射光量から吸光係数を導出することを各波長にて行うものである。ＣＰＭ測定において、試料に欠陥があるとき、欠陥の存在する準位に応じたエネルギー（波長より換算）における吸光係数が増加する。この吸光係数の増加分に定数を掛けることにより、試料の欠陥密度を導出することができる。
【０００８】
酸化物半導体は、バンドギャップの大きい、ワイドギャップ半導体の一つである。これまで、ワイドギャップ半導体の欠陥密度を、ＣＰＭ測定によって精度高く評価することは困難であった。
【０００９】
そこで、ワイドギャップ半導体においても、欠陥密度をＣＰＭ測定によって精度高く評価することを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ワイドギャップ半導体のバンドギャップの波長（λＥｇ）以下、所定の波長範囲以上において、ＣＰＭ測定で得られた照射光量から導出した吸収係数と、別途測定したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長範囲以上における吸収係数とのフィッティング値Ｆ（ｘ）を０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるようにｇ（ｈν）を変更していく。
【００１１】
フィッティング値Ｆ（ｘ）は数式（１）で定義する。
【００１２】
【数１】
【００１３】
数式（１）において、ｆ（ｈν）は、別途測定したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長範囲以上における吸収係数である。また、ｇ（ｈν）は、ＣＰＭ測定で導出したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長範囲以上における照射光量を試料の形状および光学的特性で規格化した規格化照射光量に任意数を乗じたものである。
【００１４】
具体的には、試料の形状とは実効的に光の照射を受ける面積に相当し、光学的特性とは試料の透過率に相当する。
【００１５】
前述の所定の波長は、λＥｇに３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下を引いた値とする。例えばλＥｇ−５０ｎｍとする。
【００１６】
また、フィッティング値Ｆ（ｘ）の算出は、λＥｇ以下、所定の波長以上において３点以上１０点以下、例えば５点の波長を用いて行う。
【００１７】
ｇ（ｈν）は、ＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じて得られる。なお、規格化照射光量を規格化照射光量から導出されるフォトン数と読み替えても構わない。このとき、λＥｇ以下、所定の波長以上において、別途測定した吸収係数とのフィッティング値Ｆ（ｘ）が０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるよう規格化照射光量に任意数を乗じる。
【００１８】
以上のように、フィッティング値Ｆ（ｘ）を上述の範囲とすることで、ワイドギャップ半導体の欠陥密度を精度高く評価することができる。具体的には、１×１０１５個／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１４個／ｃｍ３以下の欠陥密度を評価することが可能となる。
【００１９】
ここで、ワイドギャップ半導体とは、バンドギャップが２．２ｅＶ以上６．０ｅＶ以下、２．５ｅＶ以上５．０ｅＶ以下または２．８ｅＶ以上４．０ｅＶ以下の半導体をいう。
【００２０】
半導体としては、例えば、酸化物半導体、有機半導体または化合物半導体（酸化物半導体を除く）などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２１】
ワイドギャップ半導体においても、欠陥密度を精度高く評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一態様である測定方法を説明するフロー図。
【図２】本発明の一態様であるＣＰＭ測定装置の模式図。
【図３】酸化物半導体膜のＣＰＭ測定から導出した吸収係数を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。なお、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００２４】
電圧は、ある電位と、基準の電位（例えばグラウンド電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換えることが可能である。
【００２５】
本明細書においては、「接続する」と表現される場合であっても、現実の回路においては、物理的な接続部分がなく、配線が延在している場合だけのこともある。
【００２６】
なお、第１、第２として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順または積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
【００２８】
まず、ＣＰＭ測定装置について図２を用いて説明する。
【００２９】
図２は、ＣＰＭ測定装置の模式図である。簡単のため、光の経路を矢印で、配線などを実線で示す。ランプ２０１から照射された光がモノクロメータ２０２、フィルタ２０３およびビームスプリッタ２０４を介して試料２０５に入射する。なお、フィルタ２０３が設けられない場合やフィルタ２０３が複数枚設けられる場合もある。ビームスプリッタ２０４では、光を透過および反射させ、透過光を試料２０５へ、反射光をフォトダイオード２１０へ、それぞれ入射させる。ただし、必ずしも透過光が試料２０５へ、反射光がフォトダイオード２１０へ入射するわけではなく、逆にしても構わない。
【００３０】
ランプ２０１として、例えばキセノンランプ、水銀ランプおよびハロゲンランプなどを用いればよい。なお、ランプ２０１として、前述のランプを組み合わせて用いてもよい。好ましくはキセノンランプを用いる。
【００３１】
モノクロメータ２０２は、広範囲の波長の光から狭い範囲の波長のみを取り出すことができれば何を用いても構わない。
【００３２】
フィルタ２０３は、減光（ＮＤ：Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ、ウェッジフィルタおよびカットフィルタから選ばれた一種以上を用いればよい。カットフィルタとは、特定の範囲の波長を通し、他の波長を減衰させる機能を有する光学フィルタをいう。また、それぞれのフィルタを複数種用いてもよい。こうすることで、照射光量または／および照射波長の制御性を高めることができる。
【００３３】
フォトダイオード２１０によって照射された光を電流に変えた後、ロックインアンプ２０９によって電流を計測し、計算機２０８によって照射光量を見積もることができる。
【００３４】
試料２０５は、ワイドギャップ半導体、第１の電極および第２の電極が設けられている。第１の電極および第２の電極は直流電源２０６に抵抗を介して接続され、抵抗と並列してロックインアンプ２０７によって光電流値を計測することができる。なお、得られた光電流値は、計算機２０８を介して、フィルタ２０３にフィードバックされ、光電流値が高すぎる場合、フィルタ２０３の透過率を下げ、照射光量を低減させる。また、光電流値が低すぎる場合は、フィルタ２０３の透過率を上げ、照射光量を増加させる。
【００３５】
なお、ロックインアンプ２０７およびロックインアンプ２０９は、入力された信号のうち、特定の周波数の信号を増幅して検出し、出力する機能を有する。そのため、ノイズなどの影響が低減され、高感度に信号を検出することが可能となる。
【００３６】
試料２０５に設けられた第１の電極および第２の電極は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、ＰｔおよびＡｕ、それらの窒化物、酸化物ならびに合金から一以上選択し、単層でまたは積層で用いればよい。または、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、ＩｎおよびＳｎから選ばれた複数種の材料を含む透明導電膜を用いてもよい。好ましくは、ワイドギャップ半導体との界面に絶縁膜を形成しない材料を選択する。
【００３７】
第１の電極および第２の電極は、同一層かつ同一材料とすると試料の作製が簡便となり好ましい。
【００３８】
なお、第１の電極および第２の電極は、矩形または櫛歯状の形状とすればよい。このほか、第１の電極および第２の電極の形状は、適宜変形して形成することができる。
【００３９】
試料２０５に設けられるワイドギャップ半導体は、酸化物半導体膜（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系材料など）、有機化合物、シリコン系化合物（炭化シリコンなど）、炭素系化合物（ダイアモンドなど）などとすればよい。
【００４０】
次に、ＣＰＭ測定方法を図１を用いて説明する。
【００４１】
図１はＣＰＭ測定方法のフロー図である。ステップＳ１０１で測定開始し、ステップＳ１０２で測定条件（波長範囲、チョッパー周波数、定電流値）を任意に決定する。波長範囲、定電流値は、ＣＰＭ測定の対象となるワイドギャップ半導体の種類によって適宜選択する必要がある。波長範囲はワイドギャップ半導体のバンドギャップなどから決定する。例えば、バンドギャップが２．８ｅＶ以上４．０ｅＶ以下のワイドギャップ半導体であれば、波長範囲は２００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下とすればよい。チョッパー周波数は、光照射および遮光の切り替え速度に対応する。チョッパー周波数は、ワイドギャップ半導体の光応答性から選択すればよい。ＣＰＭ測定においては、光照射によるチャージアップが問題となることがある。その場合、チョッパー周波数を低くすることで光照射によるチャージアップの影響を低減することができる。定電流値は予備測定によって前もって決定しておく。
【００４２】
定電流値の決定は、測定を予定している波長範囲から任意の波長を数点選択して行う。波長は、測定を予定している波長範囲において、偏りなく選択すると好ましい。次に、試料２０５の第１の電極および第２の電極間に電圧を印加し、装置の最大照射光量近傍にて選択した各波長おける光電流値を測定する。得られた光電流値のうち、もっとも小さかった値よりも５％から３０％程度小さい電流値を定電流値に定める。
【００４３】
次に、ステップＳ１０３にて、試料２０５の第１の電極および第２の電極間に電圧を印加する。第１の電極および第２の電極間の電圧は例えば０．１Ｖ以上５０Ｖ以下とする。
【００４４】
次に、ステップＳ１０４にて初期の照射光量を決定する。初期の照射光量は、例えば、装置の最大照射光量とすればよい。
【００４５】
次に、ステップＳ１０５では、チョッパーによって点滅させた光を試料２０５へ照射する。この点滅の周期はチョッパー周波数によって選択でき、ロックインアンプ２０７を用いることでチョッパー周波数と同様の周波数を持つ微弱な光電流値を検出することが可能となる。
【００４６】
ステップＳ１０５で検出された光電流値が、ステップＳ１０２で決定した任意の光電流値の一定範囲内（例えば、プラスマイナス１０％以内）となっているかをステップＳ１０６にて判断する。検出された光電流値が、任意に決定した光電流値の一定範囲外（例えば、プラスマイナス１０％外）のとき、ステップＳ１０７にて照射光量を変更する。なお、ステップＳ１０６で判断する光電流値の範囲は、狭めるとＣＰＭ測定の精度が高まり、広げるとＣＰＭ測定の精度が下がる。ただし、ステップＳ１０６で判断する光電流値の範囲が狭いほど、光電流値の制御に時間が掛かり、ＣＰＭ測定の時間が長くなってしまう。
【００４７】
照射光量の変更には、ＮＤフィルタまたは／およびウェッジフィルタなどを用いればよい。
【００４８】
ステップＳ１０７にて照射光量を変更した場合、再びステップＳ１０５に戻り、光電流値を検出する。検出された光電流値がステップＳ１０２で決定した任意の光電流値のプラスマイナス１０％以内となっているかをステップＳ１０６にて判断する。検出された光電流値が、任意に決定した光電流値のプラスマイナス１０％外のとき、ステップＳ１０７にて照射光量を変更する。これを、ステップＳ１０２で決定した光電流値のプラスマイナス１０％以内となるまで繰り返し行う。
【００４９】
ステップＳ１０６にて、検出された光電流値が、ステップＳ１０２で決定した任意の光電流値のプラスマイナス１０％以内と判断された場合、ステップＳ１０８に移り、任意の波長範囲の測定が全て行われているか判断する。任意の波長範囲の測定が全て行われていないと判断された場合、ステップＳ１０９にて照射光の波長を変更し、ステップＳ１０５に戻す。
【００５０】
なお、照射光の波長に応じてカットフィルタを設けると好ましい。なお、ステップＳ１０９にて照射光の波長を変更するのに伴い、最適な波長範囲を有するカットフィルタへの変更ステップを追加してもよい。カットフィルタを最適な波長範囲を有するカットフィルタに変更することによって、迷光の影響を低減でき、ＣＰＭ測定を精度高く行うことが可能となる。
【００５１】
ステップＳ１０５〜ステップＳ１０９を繰り返し、ステップＳ１０８にて波長範囲の測定が全て行われていると判断されると、ステップＳ１１０に移り、ＣＰＭ測定を終了する。
【００５２】
以上がＣＰＭ測定方法の一例である。
【００５３】
こうして得られた波長ごとの照射光量を試料の形状および光学的特性によって規格化した規格化照射光量とする。規格化照射光量に任意数を乗じ、概略ワイドギャップ半導体のλＥｇ以下の範囲において、別途測定した波長ごとの吸収係数とフィッティングすることで吸収係数として扱うことが可能となる。
【００５４】
なお、波長ごとの吸収係数は、分光エリプソメトリー、または分光光度計による透過率および反射率などの測定から導出すればよい。
【００５５】
ＣＰＭ測定から得られる吸収係数は、電流値の測定から導出しているため、フォトン数の測定が困難となるほどの微量な光の吸収を評価することが可能となる。そのため、ＣＰＭ測定は、分光エリプソメトリー、分光光度計などと比較し、ワイドギャップ半導体のλＥｇ以下の範囲において、吸収係数を精度高く導出することができる。
【００５６】
従って、ワイドギャップ半導体のバンドギャップ内における低密度の欠陥準位についても、精度高く評価することができる。
【００５７】
なお、ＣＰＭ測定で得られる値は定電流値となるときの照射光量として記録される。そのため、規格化照射光量としてから吸収係数を導出することになる。具体的には、試料への照射面積、試料の透過率を用いて算出すればよい。
【００５８】
一般的には、ＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じたものを、別途測定された吸収係数と適切な範囲でフィッティングを行うことで吸収係数を導出している。その際に、ＣＰＭ測定から導出した吸収係数と、別途測定された吸収係数とが、ワイドギャップ半導体のλＥｇ以下の範囲において、１点、２点程度一致しているのみの場合や、ごく僅かなエネルギー範囲においてのみ一致しているのみの場合では、ＣＰＭ測定から導出した吸収係数は、実際の吸収係数を表しているとは言い難く、当然ながら評価される欠陥密度も精度も低いものとなる。
【００５９】
そこで、ワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長以上におけるＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じたもの（ｇ（ｈν））と、別途測定したワイドギャップ半導体のλＥｇ以下、所定の波長以上における吸収係数ｆ（ｈν）との、数式（１）におけるフィッティング値Ｆ（ｘ）を０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるようにｇ（ｈν）を変更していく。なお、数式（１）については前述の説明を参酌する。
【００６０】
【数２】
【００６１】
なお、前述の所定の波長以上は、λＥｇから３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下を引いた値とする。例えばλＥｇ−５０ｎｍとする。
【００６２】
また、フィッティング値の算出は、λＥｇ以下、所定の波長以上において３点以上１０点以下、例えば５点の波長を用いて行う。
【００６３】
ｇ（ｈν）は、ＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じて得られる。このとき、λＥｇ以下、所定の波長以上において、別途測定した吸収係数とのフィッティング値Ｆ（ｘ）が０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるよう規格化照射光量に任意数を乗じる。
【００６４】
以上のように、フィッティング値を上述の範囲とすることで、ワイドギャップ半導体の欠陥密度を精度高く評価することができる。具体的には、１×１０１５個／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１４個／ｃｍ３以下の欠陥密度を評価することが可能となる。
【００６５】
本実施の形態は、適宜他の実施例などと組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【００６６】
本実施例では、ワイドギャップ半導体である酸化物半導体の吸収係数をＣＰＭ測定から導出する方法について説明する。
【００６７】
測定する試料は、ガラス基板上に酸化シリコン膜を３００ｎｍの厚さで成膜し、酸化シリコン膜上に酸化物半導体膜を２００ｎｍの厚さで成膜し、酸化物半導体膜上に一対のタングステン電極を１００ｎｍの厚さで形成し、酸化物半導体膜および一対のタングステン電極を覆って酸化アルミニウム膜を１００ｎｍの厚さで成膜した後、酸化アルミニウム膜の一部をエッチングし、一対のタングステン電極を露出させることで作製した。
【００６８】
ここで、酸化物半導体膜として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を用いた。
【００６９】
ＣＰＭ測定は、図１に示すフローに従って行った。なお、測定範囲は２００ｎｍ〜１２００ｎｍである。
【００７０】
次に、酸化物半導体膜のλＥｇ以下、所定の波長以上において、分光光度計から導出した吸収係数と、ＣＰＭ測定で得られた波長ごとの規格化照射光量と、が概略一致するよう規格化照射光量に任意数を乗じた。
【００７１】
次に、数式（１）を用いて、酸化物半導体膜のλＥｇ以下、所定の波長以上において、分光光度計から導出した吸収係数ｆ（ｈν）と、ＣＰＭ測定で得られた規格化照射光量に任意数を乗じたｇ（ｈν）と、がフィッティング値Ｆ（ｘ）が０．０００１以上１以下、好ましくは０．０００１以上０．１以下となるまで、任意数を変更した。
【００７２】
こうして、Ｆ（ｘ）が０．０８８となったところで、ＣＰＭ測定で導出した吸収係数と定めた。結果を図３に示す。なお、図３では、波長をエネルギーに換算した値を横軸に示す。
【００７３】
図３に示すとおり、λＥｇ以下、所定の波長以上（バンドギャップ以上のエネルギー範囲）で、分光光度計から導出した吸収係数（破線）と、ＣＰＭ測定から導出した吸収係数（実線）と、がよくフィッティングしていることがわかる。
【００７４】
そのため、本実施例におけるＣＰＭ測定から導出した吸収係数から、精度高く酸化物半導体膜の欠陥密度を評価できることがわかる。
【符号の説明】
【００７５】
Ｓ１０１ ステップ
Ｓ１０２ ステップ
Ｓ１０３ ステップ
Ｓ１０４ ステップ
Ｓ１０５ ステップ
Ｓ１０６ ステップ
Ｓ１０７ ステップ
Ｓ１０８ ステップ
Ｓ１０９ ステップ
Ｓ１１０ ステップ
２０１ ランプ
２０２ モノクロメータ
２０３ フィルタ
２０４ ビームスプリッタ
２０５ 試料
２０６ 直流電源
２０７ ロックインアンプ
２０８ 計算機
２０９ ロックインアンプ
２１０ フォトダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンドギャップが２．２ｅＶ以上６．０ｅＶ以下の半導体上の一対の電極を有する試料に対し、
前記一対の電極間に電圧を印加し、
前記半導体に周期的に任意の波長の光を当て、前記任意の波長の光を当てているときに前記一対の電極間を流れる光電流値を検出し、
前記光電流値が定電流値になるように照射光量を変え、
前記任意の波長および前記照射光量を記録し、
前記半導体のバンドギャップの波長以下、前記バンドギャップの波長より５０ｎｍ小さい波長以上で示された波長範囲における前記照射光量を前記試料に対して規格化した規格化照射光量と、分光エリプソメトリー、または分光光度計による透過率および反射率の測定から導出した前記波長範囲における前記半導体の吸収係数と、が数式（１）に示すＦ（ｘ）が０．０００１以上１以下となるよう、前記規格化照射光量に任意数を乗じて吸収係数を導出することを特徴とする半導体の欠陥評価方法。
【数１】
（ただし、λＥｇは前記半導体のバンドギャップに対応する波長を示し、ｆ（ｈν）は前記別途導出した前記波長範囲における前記半導体の吸収係数を示し、ｇ（ｈν）は前記半導体の前記波長範囲における前記規格化照射光量に前記任意数を乗じたものを示す。）
【請求項２】
請求項１において、
前記光電流値が前記定電流値から一定範囲内であるときは、前記任意の波長および前記照射光量を記録し、かつ前記任意の波長を変更し、
前記光電流値が前記定電流値から一定範囲外であるときは、前記任意の波長の光を減光し、
あらかじめ定めた波長範囲において、前記任意の波長の光の波長および前記照射光量を記録することを特徴とする半導体の欠陥評価方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記半導体が、酸化物半導体であることを特徴とする半導体の欠陥評価方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記半導体が、有機半導体または化合物半導体（酸化物半導体を除く）であることを特徴とする半導体の欠陥評価方法。
【請求項１】
バンドギャップが２．２ｅＶ以上６．０ｅＶ以下の半導体上の一対の電極を有する試料に対し、
前記一対の電極間に電圧を印加し、
前記半導体に周期的に任意の波長の光を当て、前記任意の波長の光を当てているときに前記一対の電極間を流れる光電流値を検出し、
前記光電流値が定電流値になるように照射光量を変え、
前記任意の波長および前記照射光量を記録し、
前記半導体のバンドギャップの波長以下、前記バンドギャップの波長より５０ｎｍ小さい波長以上で示された波長範囲における前記照射光量を前記試料に対して規格化した規格化照射光量と、分光エリプソメトリー、または分光光度計による透過率および反射率の測定から導出した前記波長範囲における前記半導体の吸収係数と、が数式（１）に示すＦ（ｘ）が０．０００１以上１以下となるよう、前記規格化照射光量に任意数を乗じて吸収係数を導出することを特徴とする半導体の欠陥評価方法。
【数１】
（ただし、λＥｇは前記半導体のバンドギャップに対応する波長を示し、ｆ（ｈν）は前記別途導出した前記波長範囲における前記半導体の吸収係数を示し、ｇ（ｈν）は前記半導体の前記波長範囲における前記規格化照射光量に前記任意数を乗じたものを示す。）
【請求項２】
請求項１において、
前記光電流値が前記定電流値から一定範囲内であるときは、前記任意の波長および前記照射光量を記録し、かつ前記任意の波長を変更し、
前記光電流値が前記定電流値から一定範囲外であるときは、前記任意の波長の光を減光し、
あらかじめ定めた波長範囲において、前記任意の波長の光の波長および前記照射光量を記録することを特徴とする半導体の欠陥評価方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記半導体が、酸化物半導体であることを特徴とする半導体の欠陥評価方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記半導体が、有機半導体または化合物半導体（酸化物半導体を除く）であることを特徴とする半導体の欠陥評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５８７４２（Ｐ２０１３−５８７４２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７５５０８（Ｐ２０１２−１７５５０８）
【出願日】平成２４年８月８日（２０１２．８．８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月８日（２０１２．８．８）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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