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EVALUATION METHOD FOR INTERFACE OF CRYSTAL GROWTH LAYER BY MICROSCOPIC PHOTO-RESPONSE METHOD

Patent code P170014057
File No. FU677
Posted date Apr 26, 2017
Application number P2016-145940
Publication number P2018-018869A
Date of filing Jul 26, 2016
Date of publication of application Feb 1, 2018
Inventor
  • (In Japanese)塩島 謙次
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人福井大学
Title EVALUATION METHOD FOR INTERFACE OF CRYSTAL GROWTH LAYER BY MICROSCOPIC PHOTO-RESPONSE METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain higher technology for evaluating crystals by use of a microscopic photo-response method and to evaluate different physical phenomena on an interface.
SOLUTION: When the presence of at least two barrier wall heights is determined in a photo-response spectrum obtained by irradiating an interface with laser light, the interface is irradiated with a laser beam I having photon energy hν1 and a laser beam II having photon energy hν2. These laser beams are selected in such a manner that, by using a variation point (hνs) where a photoyield (Y) varies by each barrier wall height (qφB1, qφB2,...), the photon energy hν1 satisfies hνs<hν1<hνb and the photon energy hν2 satisfies hνb<hν2<hνp, where hνb represents an initiation point of basic absorption and hνp represents a peak value of the photoyield Y. While the interface is scanned with each of the laser beams I, II, a two-dimensional distribution of the photoyield Y and/or a photocurrent image on the interface are obtained for each of the laser beams I, II.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

本発明の発明者は、金属/半導体界面及び半導体/半導体界面を非破壊で評価する方法として、1989年に「顕微光応答法」(ケンビヒカリオウトウホウ)を提案した(非特許文献1~4参照)。
「顕微光応答法」とは、図6に示すように、例えば半導体110の表面に金属(ショットキー電極112)を形成した試料100において、金属(ショットキー電極112)と半導体110との界面113にバンドギャップ(Eg)以下のレーザー光Lを半導体110側から照射すると、内部光電子放出効果によって金属(ショットキー電極112)と半導体110の裏面の電極(オーミック電極115)との間に光電流が発生するという現象を利用したものである。

「顕微光応答法」では、半導体110のバンドキャップ(禁制帯幅:Eg)よりも小さく、界面113の障壁高さ(qφΒ)よりも大きい条件(qφΒ<hν<Eg)を満たす光子エネルギー(hν)のレーザー光Lを界面113に集光しながら照射し、発生する光電流の値を測定する。単位フォトン数当たりの光電流を光電子収率(Photoyield:Y)とすると、Yは光子エネルギーに対してファウラーの式(Y=(hν-qφΒ2)を満足する。そして、レーザー光Lを試料100に対してX-Y方向に走査させることで得られる光電子収率Yのばらつきから、界面113の不均一性が評価できる。また、X-Y平面における前記のばらつきから、図7(a)に示すような光電流像を得ることができる。このようにして得られた顕微光応答法による光電流像は、実証のために得た図7(b)の顕微鏡像と高精度に一致している。

さらに、光子エネルギー(qφΒ<hν<Egの要件を満たすhν1,hν2・・・)の異なる複数のレーザー光を照射して光電子収率Yを測定し、図8に示すように光電子収率Yの平方根をプロットしたものが光応答(Photoresponce:PR)スペクトルである。そして、光子エネルギーhν1,hν2・・・ごとの複数のプロットを結ぶ直線とX軸との交点を、界面の障壁高さ(eV)として得ることができる。
なお、半導体/半導体のヘテロ界面では、両半導体のバンドギャップ(Eg1,Eg2)に対し、Eg1<hν<Eg2となる光子エネルギーhνのレーザー光を用いることで、金属/半導体の界面と同様に評価を行うことができる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、ショットキー電極と半導体結晶成長層との界面を顕微光応答法により評価する界面評価方法に関し、前記界面における異なる物理現象を評価できるように改良された顕微光応答法による結晶成長層の界面評価方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
顕微光応答法によって半導体結晶成長層の界面を評価する方法において、
前記界面にレーザー光を照射することによって得られた光応答スペクトルから二以上の障壁高さ(qφB1<qφB2<・・・)が存在すると判断した場合に、
各々の障壁高さ(qφB1,qφB2,・・,qφBn,qφBn+1・・・)によって光電子収率(Photoyield:Y)が変位する変位点(hνs)を境として、前記変位点(hνs)と基礎吸収の開始点(hνb)との間のhνs<hν1<hνbとなる光子エネルギーhν1のレーザー光Iと、hνb<hν2<hνp(hνp:光電子収率Yのピーク値)となる光子エネルギーhν2のレーザー光IIとを前記界面に照射し、
レーザー光I,IIのそれぞれを前記界面に対して相対的にX-Y方向に走査させながら、前記レーザー光I,IIのそれぞれについて前記界面における二次元的な光電子収率Yの分布及び/又は光電流像を得ること、
を特徴とする顕微光応答法による結晶成長層の界面評価方法。

【請求項2】
 
前記界面がNiショットキー電極と3C-SiC結晶成長層との界面である場合に、前記レーザー光Iとして赤色レーザー光を用い、前記レーザー光IIとして緑色レーザー光を用いたことを特徴とする請求項1に記載の顕微光応答法による結晶成長層の界面評価方法。

【請求項3】
 
前記半導体結晶成長層の表面に電気的に接続された第一の回路及び裏面に電気的に接続された第二の回路と、前記第一の回路と前記第二の回路とを選択的に切り換える切換手段とを有する光電流測定手段を準備し、
前記表面にレーザー光を照射したときに前記第一の回路を流れる光電流値を測定した後、
前記切換手段によって前記第二の回路を選択し、
前記裏面にレーザー光を照射したときに前記第二の回路を流れる光電流値を測定すること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の顕微光応答法による結晶成長層の界面評価方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016145940thum.jpg
State of application right Published
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