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JP7643000B2 - Capacitance-voltage characteristic measuring method and capacitance-voltage characteristic measuring device - Google Patents
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JP7643000B2 - Capacitance-voltage characteristic measuring method and capacitance-voltage characteristic measuring device - Google Patents

Capacitance-voltage characteristic measuring method and capacitance-voltage characteristic measuring device Download PDF

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Description

本発明は、静電容量-電圧特性測定方法および静電容量-電圧特性測定装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitance-voltage characteristic measuring method and a capacitance-voltage characteristic measuring device.

電子デバイスの回路やディスプレイには、材料として絶縁体が用いられている。例えば、絶縁体が基板として用いられる場合、絶縁体からなる基板上に半導体素子および配線等が設けられ、これにより、電子デバイスやディスプレイの回路が形成される。このような基板としての絶縁体は、回路内での意図せぬ短絡が発生しないように、半導体素子同士、配線同士、半導体素子および配線等の各間を絶縁している。 Insulators are used as materials in the circuits and displays of electronic devices. For example, when an insulator is used as a substrate, semiconductor elements and wiring are provided on a substrate made of the insulator, thereby forming the circuits of the electronic device or display. Such an insulator substrate insulates the semiconductor elements from each other, the wiring from each other, and the semiconductor elements and wiring from each other, to prevent unintended short circuits from occurring within the circuit.

上記のように基板等の材料として用いられた絶縁体では、電子デバイスやディスプレイの長期駆動に伴って電荷が発生する場合がある。この場合、絶縁体中に蓄積された電荷が半導体素子の動作に影響を及ぼしてしまい、これに起因して、電子デバイスやディスプレイの信頼性を低下させる恐れがある。 As described above, insulators used as materials for substrates, etc., can generate electric charges when electronic devices or displays are operated for a long period of time. In such cases, the electric charges accumulated in the insulator can affect the operation of semiconductor elements, which can reduce the reliability of the electronic device or display.

特に、ディスプレイの基板(例えばフレキシブル基板)を構成する絶縁体では、ディスプレイの駆動時に発光素子等から光が照射され、この結果、光励起による電荷が、当該絶縁体中に発生して蓄積される。このように絶縁体中に蓄積された電荷は、ディスプレイの基板上に設けられた半導体素子、例えば、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)の動作を変化させて、ディスプレイの信頼性(動作の安定性)を低下させる原因となる。具体的には、上記絶縁体中の電荷の影響により、TFTの駆動電圧(閾値電圧)が変化し、これに起因して、発光素子の発光輝度が経時変化したり、電源をOFFにしても発光素子の微弱な発光が意図せず持続する等、ディスプレイとしての正常な動作が損なわれてしまう。 In particular, in the insulator constituting the display substrate (e.g., flexible substrate), light is irradiated from light-emitting elements, etc., when the display is driven, and as a result, photoexcitation-induced charges are generated and accumulated in the insulator. The charges thus accumulated in the insulator change the operation of semiconductor elements, such as thin film transistors (TFTs), provided on the display substrate, and cause a decrease in the reliability (operational stability) of the display. Specifically, the influence of the charges in the insulator causes the driving voltage (threshold voltage) of the TFT to change, which causes the emission brightness of the light-emitting element to change over time, or the light-emitting element to unintentionally continue to emit weak light even when the power is turned off, thereby impairing normal operation of the display.

なお、対象物についての電荷の評価に関する従来技術として、例えば、対象とする半導体ウェハと導電性測定プローブとの接触によってキャパシタを形成し、この半導体ウェハに光を照射した後に当該キャパシタの静電容量を測定し、この静電容量の経時変化に基づいて半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定するものがある(特許文献1参照)。また、MOSダイオードに電圧を印加して、当該MOSダイオード内の半導体(Si)と酸化膜(SiO)との界面にトラップされた状態の電荷の量を評価するものもある(非特許文献1参照)。 As a conventional technique for evaluating electric charges on an object, for example, there is a technique in which a capacitor is formed by contacting a semiconductor wafer to be measured with a conductivity measuring probe, the semiconductor wafer is irradiated with light, and then the capacitance of the capacitor is measured, and the charge carrier lifetime of the semiconductor wafer is measured based on the change in capacitance over time (see Patent Document 1). There is also a technique in which a voltage is applied to a MOS diode to evaluate the amount of electric charges trapped at the interface between the semiconductor (Si) and the oxide film (SiO 2 ) in the MOS diode (see Non-Patent Document 1).

特開2004-146831号公報JP 2004-146831 A

S.M.ジィー著、「半導体デバイス(第2版)-基礎理論とプロセス技術-」、産業図書株式会社、2015年3月30日、p.161-166S. M. Gee, "Semiconductor Devices (2nd Edition) - Basic Theory and Process Technology -", Sangyo Tosho Co., Ltd., March 30, 2015, pp. 161-166

ところで、電子デバイスの回路やディスプレイに用いられる基板等の絶縁材料としては、光励起による電荷の発生量(蓄積量)がより少ない絶縁体を選択することが好ましい。このような絶縁体の選択は、光励起によって絶縁体中に発生した電荷量を評価し、この評価結果に基づいて行うことが重要である。また、上記電荷量の評価を行うためには、評価対象とする絶縁体に光を照射し、この光照射後の絶縁体を含むキャパシタ構造について、静電容量-電圧特性(以下、CV特性と適宜いう)を測定することが必要不可欠である。しかしながら、上述した従来技術では、光照射後の絶縁体を含むキャパシタ構造のCV特性を測定する手法について全く開示されておらず、故に、光励起による絶縁体中の電荷量の評価に必要不可欠な上記CV特性を測定することが困難である。 As insulating materials for substrates and the like used in circuits and displays of electronic devices, it is preferable to select insulators that generate less charge (accumulation amount) due to photoexcitation. It is important to evaluate the amount of charge generated in the insulator due to photoexcitation and select such an insulator based on the evaluation results. In addition, in order to evaluate the amount of charge, it is essential to irradiate the insulator to be evaluated with light and measure the capacitance-voltage characteristics (hereinafter referred to as CV characteristics) of the capacitor structure including the insulator after the light irradiation. However, the above-mentioned conventional technology does not disclose any method for measuring the CV characteristics of the capacitor structure including the insulator after the light irradiation, and therefore it is difficult to measure the above-mentioned CV characteristics that are essential for evaluating the amount of charge in the insulator due to photoexcitation.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光照射後の絶縁体を含むキャパシタ構造のCV特性を容易に測定することができる静電容量-電圧特性測定方法および静電容量-電圧特性測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a capacitance-voltage characteristic measuring method and a capacitance-voltage characteristic measuring device that can easily measure the CV characteristics of a capacitor structure that includes an insulator after light irradiation.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る静電容量-電圧特性測定方法は、絶縁体の層と半導体の層とを含む積層体に前記絶縁体の層側から光を照射し、光励起によって前記絶縁体中に電荷を発生させる光照射工程と、前記絶縁体の層側から前記積層体に接触する第1の電極と、前記半導体の層側から前記積層体に接触する第2の電極と、光照射後の前記積層体とを含む光照射後のキャパシタ構造の静電容量-電圧特性を測定する測定工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the capacitance-voltage characteristic measuring method according to the present invention is characterized by including a light irradiation step in which a laminate including an insulator layer and a semiconductor layer is irradiated with light from the insulator layer side to generate charges in the insulator by photoexcitation, and a measurement step in which the capacitance-voltage characteristics of a capacitor structure after light irradiation is measured, the capacitor structure including a first electrode contacting the laminate from the insulator layer side, a second electrode contacting the laminate from the semiconductor layer side, and the laminate after light irradiation.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定方法は、上記の発明において、前記積層体における前記絶縁体の層と前記半導体の層との間には、前記絶縁体に比して電気抵抗の高い電荷遮断層が介在する、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristic measuring method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a charge blocking layer having a higher electrical resistance than the insulator is interposed between the insulator layer and the semiconductor layer in the laminate.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定方法は、上記の発明において、前記第1の電極は、前記積層体に照射される前記光に対して透明な透明電極であり、前記光照射工程は、前記第1の電極と前記第2の電極と光照射前の前記積層体とによって形成される光照明前のキャパシタ構造の前記積層体に対し、前記第1の電極を介して前記絶縁体の層側から前記光を照射する、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristic measuring method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the first electrode is a transparent electrode that is transparent to the light irradiated onto the laminate, and the light irradiation step irradiates the laminate of a pre-illumination capacitor structure formed by the first electrode, the second electrode, and the laminate before light irradiation with the light from the insulator layer side via the first electrode.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定方法は、上記の発明において、前記第1の電極は、前記積層体に対して離間可能に接触する可動型の電極であり、前記光照射工程は、前記積層体から前記第1の電極を離間させて、前記積層体に前記絶縁体の層側から前記光を照射し、前記測定工程は、前記第1の電極と前記第2の電極と光照射後の前記積層体とによって光照射後の前記キャパシタ構造を形成し、光照射後の前記キャパシタ構造の静電容量-電圧特性を測定する、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristic measuring method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the first electrode is a movable electrode that is in contact with the laminate and can be separated from it, the light irradiation process separates the first electrode from the laminate and irradiates the laminate with the light from the insulating layer side, and the measurement process forms the capacitor structure after light irradiation using the first electrode, the second electrode, and the laminate after light irradiation, and measures the capacitance-voltage characteristic of the capacitor structure after light irradiation.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定方法は、上記の発明において、前記可動型の電極は、水銀プローブである、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristic measuring method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the movable electrode is a mercury probe.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定装置は、絶縁体の層と半導体の層とを含む積層体に対して、前記絶縁体の層側から接触する第1の電極と、前記積層体に対して、前記半導体の層側から接触する第2の電極と、前記積層体に対して、前記絶縁体の層側から光を照射する光源と、前記第1の電極と前記第2の電極と光照射後の前記積層体とを含む光照射後のキャパシタ構造に対して、直流バイアス電圧を印加する直流電源と、光照射後の前記キャパシタ構造に対して交流電圧を印加する交流電源と、光照射後の前記キャパシタ構造の静電容量-電圧特性を測定する測定部と、少なくとも前記光源と前記積層体と前記第1の電極と前記第2の電極とが収容される暗室を形成する筐体と、を備えることを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristic measuring device according to the present invention is characterized by comprising: a first electrode that contacts a laminate including an insulating layer and a semiconductor layer from the insulating layer side; a second electrode that contacts the laminate from the semiconductor layer side; a light source that irradiates the laminate with light from the insulating layer side; a DC power source that applies a DC bias voltage to a capacitor structure after light irradiation that includes the first electrode, the second electrode, and the laminate after light irradiation; an AC power source that applies an AC voltage to the capacitor structure after light irradiation; a measuring unit that measures the capacitance-voltage characteristic of the capacitor structure after light irradiation; and a housing that forms a darkroom in which at least the light source, the laminate, the first electrode, and the second electrode are housed.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記積層体は、前記絶縁体の層と前記半導体の層との間に介在し、前記絶縁体に比して高い電気抵抗を有する電荷遮断層をさらに含む、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristics measuring device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the laminate further includes a charge blocking layer interposed between the insulating layer and the semiconductor layer and having a higher electrical resistance than the insulating layer.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記第1の電極は、前記光源からの前記光に対して透明な透明電極であり、前記光源は、前記第1の電極と前記第2の電極と光照射前の前記積層体とによって形成される光照射前のキャパシタ構造の前記積層体に対し、前記第1の電極を介して前記絶縁体の層側から前記光を照射する、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristic measuring device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the first electrode is a transparent electrode that is transparent to the light from the light source, and the light source irradiates the light from the insulator layer side through the first electrode onto the laminate of the pre-illumination capacitor structure formed by the first electrode, the second electrode, and the pre-illumination laminate.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記第1の電極は、前記積層体に対して離間可能に接触する可動型の電極であり、前記可動型の電極は、前記光源によって前記積層体に前記光が照射される際に前記積層体から離間し、光照射後の前記積層体に接触する、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristics measuring device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the first electrode is a movable electrode that is in contact with the laminate and can be separated from it, and the movable electrode separates from the laminate when the light source irradiates the laminate with light, and contacts the laminate after the light irradiation.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記可動型の電極は、水銀プローブである、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristics measuring device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the movable electrode is a mercury probe.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記光源からの前記光の波長を変化させる波長変更部をさらに備える、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristics measuring device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, it further comprises a wavelength changing unit that changes the wavelength of the light from the light source.

また、本発明に係る静電容量-電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記半導体の層は、前記第2の電極に設けられている、ことを特徴とする。 The capacitance-voltage characteristics measuring device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the semiconductor layer is provided on the second electrode.

本発明によれば、光照射後の絶縁体を含むキャパシタ構造のCV特性を容易に測定することができるという効果を奏する。 The present invention has the effect of easily measuring the CV characteristics of a capacitor structure that includes an insulator after light irradiation.

図1は、本発明の実施形態1に係るCV特性測定装置の一構成例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a CV characteristic measuring device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態1において測定されるキャパシタ構造のCV特性の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the CV characteristics of a capacitor structure measured in the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態1に係るCV特性測定方法が適用された光励起電荷量測定方法の一例を示すフロー図である。FIG. 3 is a flow chart showing an example of a photoexcited charge quantity measuring method to which the CV characteristic measuring method according to the first embodiment of the present invention is applied. 図4は、本発明の実施形態2に係るCV特性測定装置の一構成例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a CV characteristic measuring device according to the second embodiment of the present invention. 図5は、本発明の実施形態3に係るCV特性測定装置の一構成例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a CV characteristic measuring device according to the third embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施形態4に係るCV特性測定装置の一構成例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a CV characteristic measuring device according to the fourth embodiment of the present invention. 図7は、本発明の実施例1におけるCV特性の測定結果の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the measurement results of the CV characteristics in the first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の実施例2におけるCV特性の測定結果の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of the measurement results of the CV characteristics in the second embodiment of the present invention.

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、目的や用途に応じて種々に変更して実施することができる。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。 The following describes in detail the form for carrying out the present invention. However, the present invention is not limited to the following embodiment, and can be carried out with various modifications according to the purpose and application. It should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationships and ratios of each element may differ from the actual ones. The drawings may also include parts with different dimensional relationships and ratios. In addition, the same components are given the same reference numerals in each drawing.

<実施形態1>
(CV特性測定装置)
まず、本発明の実施形態1に係るCV特性測定装置について説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るCV特性測定装置の一構成例を示す模式図である。本実施形態1に係るCV特性測定装置1は、対象とする絶縁体中の光励起による電荷量の評価を行うためのCV特性を測定する装置(静電容量-電圧特性測定装置)の一例である。図1に示すように、CV特性測定装置1は、透明電極2aと、支持電極2bと、光源3と、直流バイアス電源4と、交流電源5と、測定部8を構成する静電容量測定器6および電圧計7と、筐体9とを備える。
<Embodiment 1>
(CV characteristic measuring device)
First, a CV characteristics measurement device according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a configuration of the CV characteristics measurement device according to the first embodiment of the present invention. The CV characteristics measurement device 1 according to the first embodiment is an example of a device (capacitance-voltage characteristics measurement device) that measures CV characteristics to evaluate the amount of charge caused by photoexcitation in a target insulator. As shown in FIG. 1, the CV characteristics measurement device 1 includes a transparent electrode 2a, a supporting electrode 2b, a light source 3, a DC bias power supply 4, an AC power supply 5, a capacitance measuring device 6 and a voltmeter 7 that constitute a measurement unit 8, and a housing 9.

透明電極2aおよび支持電極2bは、本実施形態1におけるCV特性の測定対象であるキャパシタ構造10を形成するための一対の電極の一例である。本実施形態1では、図1に示すように、透明電極2aと支持電極2bとの間に積層体15をその層厚方向に挟むことにより、キャパシタ構造10が形成される。積層体15は、少なくとも、光励起による電荷量の評価の対象とする絶縁体11の層と、CV特性の定量的な測定を可能にするための半導体12の層とを含む積層体の一例である。具体的には、本実施形態1において、積層体15は、図1に示すように、絶縁体11の層と半導体12の層とからなる。例えば、積層体15は、半導体12の層の上に絶縁体11の層を積層することによって形成される。 The transparent electrode 2a and the support electrode 2b are an example of a pair of electrodes for forming a capacitor structure 10, which is the object of measurement of CV characteristics in this embodiment 1. In this embodiment 1, as shown in FIG. 1, the laminate 15 is sandwiched between the transparent electrode 2a and the support electrode 2b in the layer thickness direction to form the capacitor structure 10. The laminate 15 is an example of a laminate including at least a layer of an insulator 11 to be evaluated for the amount of charge due to photoexcitation, and a layer of a semiconductor 12 to enable quantitative measurement of the CV characteristics. Specifically, in this embodiment 1, the laminate 15 is composed of a layer of an insulator 11 and a layer of a semiconductor 12, as shown in FIG. 1. For example, the laminate 15 is formed by stacking a layer of an insulator 11 on a layer of a semiconductor 12.

半導体12の層を構成する半導体材料としては、例えば、元素半導体や化合物半導体等の無機半導体、または有機半導体が挙げられる。元素半導体としては、例えば、シリコンまたはゲルマニウム等が挙げられる。化合物半導体としては、例えば、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム等が挙げられる。これらの中でも、当該半導体材料としては、無機半導体が好ましく、熱酸化膜を容易に形成することができるシリコンが特に好ましい。 The semiconductor material constituting the layer of semiconductor 12 may be, for example, an inorganic semiconductor such as an elemental semiconductor or a compound semiconductor, or an organic semiconductor. Elemental semiconductors may be, for example, silicon or germanium. Compound semiconductors may be, for example, zinc selenide, zinc oxide, gallium arsenide, gallium nitride, silicon carbide, silicon germanium, etc. Among these, inorganic semiconductors are preferred as the semiconductor material, and silicon, which can easily form a thermal oxide film, is particularly preferred.

透明電極2aは、絶縁体11の層と半導体12の層とを含む積層体15に対して絶縁体11の層側から接触する第1の電極の一例である。本実施形態1では、図1に示すように、透明電極2aは、積層体15における絶縁体11の上面(絶縁体11の層厚方向上側の面)と面接触するように配置される。また、透明電極2aは、配線等を介して、直流バイアス電源4、交流電源5および測定部8(本実施形態1では静電容量測定器6および電圧計7)と電気的に接続されている。透明電極2aは、光源3から発せられる光3aに対して透明な電極であり、例えば酸化インジウムスズ(ITO)等の透明導電膜によって構成される。 The transparent electrode 2a is an example of a first electrode that contacts the laminate 15 including the layer of the insulator 11 and the layer of the semiconductor 12 from the layer side of the insulator 11. In this embodiment 1, as shown in FIG. 1, the transparent electrode 2a is arranged so as to be in surface contact with the upper surface of the insulator 11 in the laminate 15 (the upper surface in the layer thickness direction of the insulator 11). The transparent electrode 2a is also electrically connected to the DC bias power supply 4, the AC power supply 5, and the measurement unit 8 (the capacitance meter 6 and the voltmeter 7 in this embodiment 1) via wiring or the like. The transparent electrode 2a is an electrode that is transparent to the light 3a emitted from the light source 3, and is composed of a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO).

支持電極2bは、絶縁体11の層と半導体12の層とを含む積層体15に対して半導体12の層側から接触する第2の電極の一例である。本実施形態1では、図1に示すように、支持電極2bは、積層体15における半導体12の下面(半導体12の層厚方向下側の面)と面接触するように配置される。図1には図示されていないが、支持電極2bは、載置台(ステージ)等の支持部の上に設けられ、積層体15を下方から支持し得るように構成されている。また、支持電極2bは、配線等を介して、直流バイアス電源4、交流電源5および測定部8の電圧計7と電気的に接続されている。支持電極2bは、例えば銅等の導電性金属膜によって構成され、その面直方向(積層体15の層厚方向)に透明電極2aと対向する。本実施形態1において、この支持電極2bの上面には、積層体15における半導体12の層が載置される。一方、支持電極2bの上面には半導体12の層が予め設けられていてもよく、この支持電極2bに設けられた半導体12の層上に絶縁体11の層を積層(載置)することによって積層体15が形成されてもよい。 The support electrode 2b is an example of a second electrode that contacts the laminate 15 including the layer of the insulator 11 and the layer of the semiconductor 12 from the layer side of the semiconductor 12. In this embodiment 1, as shown in FIG. 1, the support electrode 2b is arranged so as to be in surface contact with the lower surface of the semiconductor 12 in the laminate 15 (the lower surface in the layer thickness direction of the semiconductor 12). Although not shown in FIG. 1, the support electrode 2b is provided on a support such as a mounting table (stage) and is configured to support the laminate 15 from below. In addition, the support electrode 2b is electrically connected to the DC bias power supply 4, the AC power supply 5, and the voltmeter 7 of the measurement unit 8 via wiring or the like. The support electrode 2b is made of a conductive metal film such as copper, and faces the transparent electrode 2a in the direction perpendicular to its surface (the layer thickness direction of the laminate 15). In this embodiment 1, the layer of the semiconductor 12 in the laminate 15 is placed on the upper surface of the support electrode 2b. On the other hand, a layer of semiconductor 12 may be provided in advance on the upper surface of support electrode 2b, and stack 15 may be formed by stacking (placing) a layer of insulator 11 on the layer of semiconductor 12 provided on support electrode 2b.

光源3は、光励起によって絶縁体11中に電荷を発生させるための光源の一例である。図1に示すように、光源3は、積層体15に対して、絶縁体11の層側から光3aを照射する。本実施形態1では、光源3は、光照射前のキャパシタ構造10の積層体15に対し、透明電極2aを介して絶縁体11の層側から光3aを照射する。光照射前のキャパシタ構造10は、透明電極2aと支持電極2bと光照射前の積層体15とによって形成されるキャパシタ構造である。光源3は、上記のような積層体15に対する光3aの照射により、積層体15の絶縁体11に光3aを照射し、これにより、絶縁体11中に光励起による電荷を発生させる。このように光励起によって発生した電荷は、主に、絶縁体11に蓄積される。 The light source 3 is an example of a light source for generating charges in the insulator 11 by photoexcitation. As shown in FIG. 1, the light source 3 irradiates the laminate 15 with light 3a from the layer side of the insulator 11. In this embodiment 1, the light source 3 irradiates the laminate 15 of the capacitor structure 10 before light irradiation with light 3a from the layer side of the insulator 11 through the transparent electrode 2a. The capacitor structure 10 before light irradiation is a capacitor structure formed by the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, and the laminate 15 before light irradiation. The light source 3 irradiates the insulator 11 of the laminate 15 with light 3a by irradiating the laminate 15 as described above with light 3a, thereby generating charges by photoexcitation in the insulator 11. The charges generated by photoexcitation in this way are mainly stored in the insulator 11.

このような光源3としては、例えば、キセノン光源、ハロゲン光源、クリプトン光源、重水素タングステン光源、タングステンハロゲン光源、アルゴン光源等、複数の波長帯域が含まれる光を発する光源が用いられてもよいし、単一波長帯域の光を発するLEDライト等の単一波長光源が用いられてもよい。中でも、光源3としては、単一波長光源が好ましい。また、光源3による光3aの強度は、光照射前後で絶縁体11の電荷量の変化が確認でき、且つ、絶縁体11がダメージを受けない程度の強度であることが好ましい。 As such a light source 3, for example, a light source that emits light including multiple wavelength bands, such as a xenon light source, a halogen light source, a krypton light source, a deuterium tungsten light source, a tungsten halogen light source, an argon light source, etc., may be used, or a single-wavelength light source that emits light of a single wavelength band, such as an LED light, may be used. Among these, a single-wavelength light source is preferable as the light source 3. In addition, it is preferable that the intensity of the light 3a from the light source 3 is such that the change in the amount of charge of the insulator 11 before and after light irradiation can be confirmed, and that the insulator 11 is not damaged.

直流バイアス電源4は、CV特性の測定対象に対して直流バイアス電圧を印加する直流電源の一例である。本実施形態1では、図1に示すように、直流バイアス電源4は、直流バイアス電圧の出力を所定の範囲で変更可能な出力可変型の直流電源によって構成され、CV特性の測定対象であるキャパシタ構造10に対して直流バイアス電圧を印加し得るように回路構成される。直流バイアス電源4は、光源3が絶縁体11に光3aを照射する前である場合、透明電極2aと支持電極2bと光照射前の積層体15とを含む光照射前のキャパシタ構造10に対して直流バイアス電圧を印加する。直流バイアス電源4は、光源3が絶縁体11に光3aを照射した後である場合、透明電極2aと支持電極2bと光照射後の積層体15とを含む光照射後のキャパシタ構造10に対して直流バイアス電圧を印加する。上記いずれの場合であっても、直流バイアス電源4は、予め設定された所定の電圧範囲内で直流バイアス電圧の出力を連続的または断続的に変えながら、キャパシタ構造10に対して直流バイアス電圧を印加する。 The DC bias power supply 4 is an example of a DC power supply that applies a DC bias voltage to a measurement target of CV characteristics. In this embodiment 1, as shown in FIG. 1, the DC bias power supply 4 is configured by an output variable DC power supply that can change the output of the DC bias voltage within a predetermined range, and is circuit-configured so as to apply a DC bias voltage to a capacitor structure 10 that is a measurement target of CV characteristics. When the light source 3 is before irradiating the insulator 11 with light 3a, the DC bias power supply 4 applies a DC bias voltage to the capacitor structure 10 before light irradiation, which includes the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, and the laminate 15 before light irradiation. When the light source 3 is after irradiating the insulator 11 with light 3a, the DC bias power supply 4 applies a DC bias voltage to the capacitor structure 10 after light irradiation, which includes the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, and the laminate 15 after light irradiation. In either case, the DC bias power supply 4 applies a DC bias voltage to the capacitor structure 10 while continuously or intermittently changing the output of the DC bias voltage within a preset voltage range.

交流電源5は、CV特性の測定対象に対して交流電圧を印加する交流電源の一例である。本実施形態1では、図1に示すように、交流電源5は、CV特性の測定対象であるキャパシタ構造10に対して交流電圧を印加し得るように回路構成される。交流電源5は、光源3が絶縁体11に光3aを照射する前である場合、透明電極2aと支持電極2bと光照射前の積層体15とを含む光照射前のキャパシタ構造10に対して交流電圧を印加する。交流電源5は、光源3が絶縁体11に光3aを照射した後である場合、透明電極2aと支持電極2bと光照射後の積層体15とを含む光照射後のキャパシタ構造10に対して交流電圧を印加する。 The AC power source 5 is an example of an AC power source that applies an AC voltage to a measurement target of CV characteristics. In this embodiment 1, as shown in FIG. 1, the AC power source 5 is configured in a circuit so as to apply an AC voltage to a capacitor structure 10, which is a measurement target of CV characteristics. Before the light source 3 irradiates the insulator 11 with light 3a, the AC power source 5 applies an AC voltage to the capacitor structure 10 before light irradiation, which includes the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, and the laminate 15 before light irradiation. After the light source 3 irradiates the insulator 11 with light 3a, the AC power source 5 applies an AC voltage to the capacitor structure 10 after light irradiation, which includes the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, and the laminate 15 after light irradiation.

測定部8は、光源3が絶縁体11に光3aを照射する前である場合、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性を測定し、光源3が絶縁体11に光3aを照射した後である場合、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性を測定する。本実施形態1では、図1に示すように、測定部8は、静電容量測定器6と電圧計7とによって構成される。 The measurement unit 8 measures the CV characteristics of the capacitor structure 10 before the light source 3 irradiates the insulator 11 with light 3a, and measures the CV characteristics of the capacitor structure 10 after the light source 3 irradiates the insulator 11 with light 3a. In this embodiment 1, as shown in FIG. 1, the measurement unit 8 is composed of a capacitance measuring device 6 and a voltmeter 7.

静電容量測定器6は、キャパシタ構造10のCV特性における静電容量Cを測定するための装置である。詳細には、静電容量測定器6は、LCRメータ等によって構成され、図1に示すように、交流信号を読み取ってキャパシタ構造10の静電容量Cを測定し得るように回路構成される。静電容量測定器6は、光源3が絶縁体11に光3aを照射する前である場合、直流バイアス電源4からの直流バイアス電圧の印加と交流電源5からの交流電圧の印加とによって積層体15に電荷が蓄積されるキャパシタ構造10の静電容量Cを測定する。また、静電容量測定器6は、光源3が絶縁体11に光3aを照射した後である場合、直流バイアス電源4からの直流バイアス電圧の印加と交流電源5からの交流電圧の印加と光源3からの光3aの照射とによって積層体15に電荷が蓄積されるキャパシタ構造10の静電容量Cを測定する。上記いずれの場合も、静電容量測定器6は、所定の電圧範囲内で変化させながらキャパシタ構造10に印加される直流バイアス電圧の各値に対応して、キャパシタ構造10の静電容量Cを測定する。また、静電容量測定器6は、測定した静電容量Cを表示する。 The capacitance measuring device 6 is a device for measuring the capacitance C in the CV characteristics of the capacitor structure 10. In detail, the capacitance measuring device 6 is configured with an LCR meter or the like, and is configured as a circuit so as to read an AC signal and measure the capacitance C of the capacitor structure 10 as shown in FIG. 1. The capacitance measuring device 6 measures the capacitance C of the capacitor structure 10 in which a charge is accumulated in the laminate 15 by application of a DC bias voltage from the DC bias power supply 4 and application of an AC voltage from the AC power supply 5 before the light source 3 irradiates the insulator 11 with light 3a. In addition, the capacitance measuring device 6 measures the capacitance C of the capacitor structure 10 in which a charge is accumulated in the laminate 15 by application of a DC bias voltage from the DC bias power supply 4, application of an AC voltage from the AC power supply 5, and irradiation of light 3a from the light source 3 after the light source 3 irradiates the insulator 11 with light 3a. In either case, the capacitance measuring device 6 measures the capacitance C of the capacitor structure 10 corresponding to each value of the DC bias voltage applied to the capacitor structure 10 while changing it within a predetermined voltage range. The capacitance measuring device 6 also displays the measured capacitance C.

電圧計7は、キャパシタ構造10のCV特性における印加電圧Vを測定するための装置である。詳細には、図1に示すように、電圧計7は、キャパシタ構造10を構成する一対の電極(本実施形態1では透明電極2aおよび支持電極2b)と配線を介して並列に接続され、キャパシタ構造10に印加される電圧(印加電圧V)を測定する。例えば、電圧計7は、キャパシタ構造10の印加電圧Vとして、直流バイアス電源4によってキャパシタ構造10に印加される直流バイアス電圧を測定する。また、電圧計7は、測定した印加電圧Vを表示する。 The voltmeter 7 is a device for measuring the applied voltage V in the CV characteristics of the capacitor structure 10. In detail, as shown in FIG. 1, the voltmeter 7 is connected in parallel to a pair of electrodes (the transparent electrode 2a and the support electrode 2b in this embodiment 1) constituting the capacitor structure 10 via wiring, and measures the voltage (applied voltage V) applied to the capacitor structure 10. For example, the voltmeter 7 measures the DC bias voltage applied to the capacitor structure 10 by the DC bias power supply 4 as the applied voltage V of the capacitor structure 10. The voltmeter 7 also displays the measured applied voltage V.

筐体9は、少なくとも、光源3と、光源3による光照射の対象となるキャパシタ構造の積層体、第1の電極および第2の電極とが収容される暗室を形成する筐体の一例である。本実施形態1では、上述したように、光源3による光照射の対象となるキャパシタ構造は、図1に示すキャパシタ構造10であり、このキャパシタ構造10の積層体、第1の電極および第2の電極は、各々、積層体15、透明電極2aおよび支持電極2bである。すなわち、本実施形態1における筐体9は、少なくとも光源3と積層体15と透明電極2aと支持電極2bとが収容される暗室を形成する。より詳細には、筐体9は、光源3からの光3a以外の光(以下、外光と適宜いう)を遮断し得る暗室を形成する中空構造体である。図1に示すように、筐体9による暗室内には、光源3、透明電極2a、支持電極2b、積層体15、直流バイアス電源4、交流電源5、静電容量測定器6および電圧計7等が収容される。これらのうち、積層体15は、筐体9の暗室内に出し入れ可能に収容される。半導体12の層が予め支持電極2bの上に設けられている場合、積層体15のうちの絶縁体11が、筐体9の暗室内に出し入れ可能に収容される。筐体9は、暗室内に光源3、積層体15、透明電極2aおよび支持電極2b等を収容することにより、これらの収容物に対して、外光を遮断することができる。この結果、CV特性の測定対象であるキャパシタ構造10の積層体15(特に絶縁体11)に対して光源3からの光3aを適切に照射することができる。 The housing 9 is an example of a housing that forms a darkroom in which at least the light source 3, the laminate of the capacitor structure that is the target of light irradiation by the light source 3, the first electrode, and the second electrode are accommodated. In this embodiment 1, as described above, the capacitor structure that is the target of light irradiation by the light source 3 is the capacitor structure 10 shown in FIG. 1, and the laminate, the first electrode, and the second electrode of this capacitor structure 10 are the laminate 15, the transparent electrode 2a, and the support electrode 2b, respectively. That is, the housing 9 in this embodiment 1 forms a darkroom in which at least the light source 3, the laminate 15, the transparent electrode 2a, and the support electrode 2b are accommodated. More specifically, the housing 9 is a hollow structure that forms a darkroom that can block light other than the light 3a from the light source 3 (hereinafter, appropriately referred to as external light). As shown in FIG. 1, the darkroom formed by the housing 9 accommodates the light source 3, the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, the laminate 15, the DC bias power supply 4, the AC power supply 5, the capacitance meter 6, and the voltmeter 7. Of these, the laminate 15 is housed in a removable darkroom of the housing 9. When the semiconductor 12 layer is previously provided on the support electrode 2b, the insulator 11 of the laminate 15 is housed in a removable darkroom of the housing 9. By housing the light source 3, the laminate 15, the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, etc. in the darkroom, the housing 9 can block external light from these contents. As a result, the light 3a from the light source 3 can be appropriately irradiated onto the laminate 15 (particularly the insulator 11) of the capacitor structure 10, which is the subject of CV characteristic measurement.

(キャパシタ構造のCV特性)
つぎに、本実施形態1に係るCV特性測定装置1によって測定されるキャパシタ構造10のCV特性について説明する。図2は、本発明の実施形態1において測定されるキャパシタ構造のCV特性の一例を示す図である。図2に示すように、本実施形態1におけるキャパシタ構造10のCV特性は、キャパシタ構造10の静電容量Cと印加電圧Vとの相関関係によって表される。
(CV characteristics of capacitor structure)
Next, a description will be given of the CV characteristics of the capacitor structure 10 measured by the CV characteristic measuring device 1 according to the present embodiment 1. Fig. 2 is a diagram showing an example of the CV characteristics of the capacitor structure measured in the present embodiment 1. As shown in Fig. 2, the CV characteristics of the capacitor structure 10 in the present embodiment 1 are represented by the correlation between the electrostatic capacitance C of the capacitor structure 10 and the applied voltage V.

詳細には、キャパシタ構造10の静電容量Cは、光源3によるキャパシタ構造10の光照射前後の各々において、静電容量測定器6により、キャパシタ構造10の印加電圧Vに対応して測定される。また、キャパシタ構造10の印加電圧Vは、光源3によるキャパシタ構造10の光照射前後の各々において、静電容量測定器6による静電容量Cの測定に伴い、電圧計7によって測定される。光照射前のキャパシタ構造10のCV特性は、静電容量測定器6によって測定された光照射前のキャパシタ構造10の静電容量Cと、電圧計7によって測定された光照射前のキャパシタ構造10の印加電圧Vとの相関関係によって表される。光照射後のキャパシタ構造10のCV特性は、静電容量測定器6によって測定された光照射後のキャパシタ構造10の静電容量Cと、電圧計7によって測定された光照射後のキャパシタ構造10の印加電圧Vとの相関関係によって表される。 In detail, the capacitance C of the capacitor structure 10 is measured by the capacitance measuring device 6 in response to the applied voltage V of the capacitor structure 10 before and after the light irradiation of the capacitor structure 10 by the light source 3. The applied voltage V of the capacitor structure 10 is measured by the voltmeter 7 in conjunction with the measurement of the capacitance C by the capacitance measuring device 6 before and after the light irradiation of the capacitor structure 10 by the light source 3. The CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation are represented by the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 10 before light irradiation measured by the capacitance measuring device 6 and the applied voltage V of the capacitor structure 10 before light irradiation measured by the voltmeter 7. The CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation are represented by the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 10 after light irradiation measured by the capacitance measuring device 6 and the applied voltage V of the capacitor structure 10 after light irradiation measured by the voltmeter 7.

例えば、図2に示すように、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性は、光照射前のキャパシタ構造10の静電容量Cと印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y1(図2中の実線)によって表される。光照射後のキャパシタ構造10のCV特性は、光照射後のキャパシタ構造10の静電容量Cと印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y2(図2中の破線)によって表される。キャパシタ構造10が光照射前後の何れの場合であっても、相関線Y1、Y2に例示されるように、キャパシタ構造10の静電容量Cは、所定の電圧範囲内で順次変化(増加)する印加電圧Vについて、最大値を含む高い値となる相関と、当該高い値から急峻に低下する相関と、当該急峻な低下後に緩やかに増加または減少、或いは一定の値となる相関とを示す。 For example, as shown in FIG. 2, the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation are represented by a correlation line Y1 (solid line in FIG. 2) showing the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 10 before light irradiation and the applied voltage V. The CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation are represented by a correlation line Y2 (dashed line in FIG. 2) showing the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 10 after light irradiation and the applied voltage V. Regardless of whether the capacitor structure 10 is before or after light irradiation, as exemplified by the correlation lines Y1 and Y2, the capacitance C of the capacitor structure 10 shows a correlation of a high value including a maximum value, a correlation of a steep decline from the high value, and a correlation of a gradual increase or decrease or a constant value after the steep decline.

ここで、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性において、静電容量Cが急峻に低下するときの印加電圧Vは、図2に示す相関線Y1と相関線Y2との比較から明らかなように、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性に比べて増加している。すなわち、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性を表す相関線Y2は、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性を表す相関線Y1に比べて、静電容量Cが急峻に低下するときの印加電圧Vの増加量分、印加電圧Vの増加方向(図2の紙面に向かって右側)にシフトしている。この相関線Y1に対する相関線Y2のシフト現象は、光源3からの光3aがキャパシタ構造10の絶縁体11に照射されることにより、この絶縁体11中に光励起による電荷が発生して蓄積されたことに起因して起こる。 Here, in the CV characteristic of the capacitor structure 10 after light irradiation, the applied voltage V when the capacitance C drops sharply is increased compared to the CV characteristic of the capacitor structure 10 before light irradiation, as is clear from a comparison between the correlation lines Y1 and Y2 shown in FIG. 2. That is, the correlation line Y2 representing the CV characteristic of the capacitor structure 10 after light irradiation is shifted in the increasing direction of the applied voltage V (to the right in the drawing of FIG. 2) by the increase in the applied voltage V when the capacitance C drops sharply, compared to the correlation line Y1 representing the CV characteristic of the capacitor structure 10 before light irradiation. This shift phenomenon of the correlation line Y2 relative to the correlation line Y1 occurs due to the generation and accumulation of charges due to photoexcitation in the insulator 11 when the insulator 11 of the capacitor structure 10 is irradiated with the light 3a from the light source 3.

上述した光照射前および光照射後のキャパシタ構造10の各CV特性を用いれば、光源3からの光3aの照射によって絶縁体11中に励起された電荷の量(以下、光励起電荷量と適宜いう)の導出に必要なフラットバンド電圧やキャパシタ構造10の電荷蓄積状態における静電容量(以下、電荷蓄積状態の静電容量と適宜いう)等のパラメータを得ることができる。具体的には、図2に示すように、光照射前のキャパシタ構造10のフラットバンド電圧VFB1は、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性(相関線Y1参照)において静電容量Cが急峻に低下するときの印加電圧Vから導出することができる。光照射後のキャパシタ構造10のフラットバンド電圧VFB2は、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性(相関線Y2参照)において静電容量Cが急峻に低下するときの印加電圧Vから導出することができる。また、電荷蓄積状態の静電容量CIは、例えば、光照射前のキャパシタ構造10に含まれる半導体12の層に電荷が蓄積された状態における静電容量である。このような電荷蓄積状態の静電容量CIは、キャパシタ構造10の絶縁領域(本実施形態1では絶縁体11の層)の静電容量と一致し、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性において、印加電圧Vに応じて最大値となる時の静電容量Cから導出することができる。 By using the above-mentioned CV characteristics of the capacitor structure 10 before and after light irradiation, parameters such as a flat band voltage required to derive the amount of charge excited in the insulator 11 by irradiation with the light 3a from the light source 3 (hereinafter referred to as the amount of photoexcited charge) and a capacitance in the charge storage state of the capacitor structure 10 (hereinafter referred to as the capacitance in the charge storage state) can be obtained. Specifically, as shown in FIG. 2, the flat band voltage V FB 1 of the capacitor structure 10 before light irradiation can be derived from the applied voltage V when the capacitance C drops sharply in the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation (see correlation line Y1). The flat band voltage V FB 2 of the capacitor structure 10 after light irradiation can be derived from the applied voltage V when the capacitance C drops sharply in the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation (see correlation line Y2). In addition, the capacitance C I in the charge storage state is, for example, a capacitance in a state in which charges are stored in the layer of the semiconductor 12 included in the capacitor structure 10 before light irradiation. The capacitance C I of such a charge storage state coincides with the capacitance of the insulating region of the capacitor structure 10 (the layer of insulator 11 in this embodiment 1), and can be derived from the capacitance C at which the capacitance becomes maximum according to the applied voltage V in the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation.

絶縁体11の光励起電荷量Qは、上述したようにキャパシタ構造10のCV特性から得られた各パラメータをもとに、以下に示す式(1)、(2)に基づいて導出することができる。詳細には、光照射前のキャパシタ構造10のフラットバンド電圧VFB1と、光照射後のキャパシタ構造10のフラットバンド電圧VFB2とを用い、式(1)に基づいてフラットバンド電圧VFB1とフラットバンド電圧VFB2との差の絶対値を算出することにより、光照射前後のキャパシタ構造10のフラットバンド電圧差ΔVFBが導出される。また、式(2)に基づいて、上記フラットバンド電圧差ΔVFBと電荷蓄積状態の静電容量CIとを乗ずることにより、絶縁体11の光励起電荷量Qが導出される。

ΔVFB=|VFB2-VFB1| ・・・(1)
Q=CI×ΔVFB ・・・(2)
The photoexcited charge amount Q of the insulator 11 can be derived based on the following formulas (1) and (2) on the basis of the parameters obtained from the CV characteristics of the capacitor structure 10 as described above. In particular, the flat band voltage VFB1 of the capacitor structure 10 before light irradiation and the flat band voltage VFB2 of the capacitor structure 10 after light irradiation are used, and the absolute value of the difference between the flat band voltage VFB1 and the flat band voltage VFB2 is calculated based on formula (1) to derive the flat band voltage difference ΔVFB of the capacitor structure 10 before and after light irradiation. In addition, the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 is derived by multiplying the flat band voltage difference ΔVFB by the capacitance C I in the charge storage state based on formula (2).

ΔV FB = | V FB 2 - V FB 1 | ... (1)
Q=C I ×ΔV FB ...(2)

(キャパシタ構造のCV特性の測定方法)
つぎに、本発明の実施形態1に係るCV特性測定方法について説明する。図3は、本発明の実施形態1に係るCV特性測定方法が適用された光励起電荷量測定方法の一例を示すフロー図である。この光励起電荷量測定方法は、対象とする絶縁体11中に蓄積される光励起による電荷量(すなわち光励起電荷量Q)を測定する方法であり、例えば図3に示すステップS101~S106の各工程を順次行うことによって実現される。本実施形態1に係るCV特性測定方法は、上記絶縁体11の光励起電荷量Qの測定に必要なキャパシタ構造10のCV特性を測定する方法であり、上述したCV特性測定装置1(図1参照)を用いて例えば図3に示す少なくともステップS103、S104の各工程を行うことによって実現される。
(Method of measuring CV characteristics of capacitor structure)
Next, a CV characteristic measuring method according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a flow chart showing an example of a photoexcited charge measuring method to which the CV characteristic measuring method according to the first embodiment of the present invention is applied. This photoexcited charge measuring method is a method for measuring the charge amount (i.e., the photoexcited charge amount Q) due to photoexcitation accumulated in the target insulator 11, and is realized, for example, by sequentially performing each process of steps S101 to S106 shown in FIG. 3. The CV characteristic measuring method according to the first embodiment is a method for measuring the CV characteristics of the capacitor structure 10 required for measuring the photoexcited charge amount Q of the insulator 11, and is realized, for example, by performing at least each process of steps S103 and S104 shown in FIG. 3 using the above-mentioned CV characteristic measuring device 1 (see FIG. 1).

詳細には、図3に示すように、本実施形態1に係るCV特性測定方法では、まず、第1のCV特性測定工程が行われる(ステップS101)。この第1のCV特性測定工程は、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性を測定する工程である。本実施形態1において、光照射前のキャパシタ構造10は、絶縁体11の層側から積層体15に接触する透明電極2aと、半導体12の層側から積層体15に接触する支持電極2bと、光照射前の積層体15とを含むキャパシタ構造である。例えば、ステップS101では、CV特性測定装置1の透明電極2aと支持電極2bとの間に光照射前の積層体15が配置され、これにより、光照射前のキャパシタ構造10が形成される。積層体15は、ステップS101の前の段階において、半導体12の層上に絶縁体11の層を積層することによって予め形成されてもよいし、ステップS101の工程内において半導体12の層上に絶縁体11の層を積層することによって形成されてもよい。 3, in the CV characteristic measurement method according to the present embodiment 1, first, a first CV characteristic measurement step is performed (step S101). This first CV characteristic measurement step is a step of measuring the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation. In the present embodiment 1, the capacitor structure 10 before light irradiation is a capacitor structure including a transparent electrode 2a that contacts the laminate 15 from the layer side of the insulator 11, a support electrode 2b that contacts the laminate 15 from the layer side of the semiconductor 12, and the laminate 15 before light irradiation. For example, in step S101, the laminate 15 before light irradiation is disposed between the transparent electrode 2a and the support electrode 2b of the CV characteristic measurement device 1, thereby forming the capacitor structure 10 before light irradiation. The laminate 15 may be formed in advance by stacking a layer of the insulator 11 on the layer of the semiconductor 12 in a stage before step S101, or may be formed by stacking a layer of the insulator 11 on the layer of the semiconductor 12 during the process of step S101.

ステップS101において、CV特性測定装置1は、静電容量測定器6および電圧計7によって光照射前のキャパシタ構造10のCV特性を測定する。この際、静電容量測定器6は、直流バイアス電源4からの直流バイアス電圧の印加と交流電源5からの交流電圧の印加とによって積層体15に電荷が蓄積された状態のキャパシタ構造10の静電容量Cを、所定の電圧範囲内で変化しながらキャパシタ構造10に印加される直流バイアス電圧の各値に対応して測定する。電圧計7は、直流バイアス電源4によって光照射前のキャパシタ構造10に印加される直流バイアス電圧を、この光照射前のキャパシタ構造10の印加電圧Vとして測定する。光照射前のキャパシタ構造10のCV特性は、この静電容量測定器6による光照射前のキャパシタ構造10の静電容量Cと、この電圧計7による光照射前のキャパシタ構造10の印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y1(図2参照)によって表される。当該相関線Y1は、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性の測定結果として、例えば静電容量測定器6またはCV特性測定装置1が備える表示部(図示せず)等に表示される。 In step S101, the CV characteristic measuring device 1 measures the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation using the capacitance measuring device 6 and the voltmeter 7. At this time, the capacitance measuring device 6 measures the capacitance C of the capacitor structure 10 in a state in which charges are stored in the laminate 15 by applying a DC bias voltage from the DC bias power supply 4 and an AC voltage from the AC power supply 5, corresponding to each value of the DC bias voltage applied to the capacitor structure 10 while changing within a predetermined voltage range. The voltmeter 7 measures the DC bias voltage applied to the capacitor structure 10 before light irradiation by the DC bias power supply 4 as the applied voltage V of the capacitor structure 10 before light irradiation. The CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation are represented by a correlation line Y1 (see FIG. 2) showing the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 10 before light irradiation measured by the capacitance measuring device 6 and the applied voltage V of the capacitor structure 10 before light irradiation measured by the voltmeter 7. The correlation line Y1 is displayed, for example, on a display unit (not shown) provided in the capacitance measuring device 6 or the CV characteristic measuring device 1 as a measurement result of the CV characteristic of the capacitor structure 10 before light irradiation.

上述したステップS101の実行後、図3に示すように、第1のフラットバンド電圧導出工程が行われる(ステップS102)。この第1のフラットバンド電圧導出工程は、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性におけるフラットバンド電圧VFB1を導出する工程である。 After the above-mentioned step S101 is performed, a first flat band voltage deriving step is performed (step S102) as shown in Fig. 3. This first flat band voltage deriving step is a step of deriving a flat band voltage VFB1 in the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation.

ステップS102において、フラットバンド電圧VFB1は、上述したステップS101で測定された光照射前のキャパシタ構造10のCV特性をもとに導出される。詳細には、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性の測定結果である上記相関線Y1において静電容量Cが急峻に低下するときの印加電圧Vが、フラットバンド電圧VFB1として導出される。このフラットバンド電圧VFB1の導出処理は、例えば、静電容量測定器6またはCV特性測定装置1が備える演算処理部(図示せず)等によって実行することができる。 In step S102, the flat band voltage V FB 1 is derived based on the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation measured in the above-mentioned step S101. In detail, the applied voltage V when the capacitance C drops sharply on the correlation line Y1, which is the measurement result of the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation, is derived as the flat band voltage V FB 1. The process of deriving this flat band voltage V FB 1 can be executed by, for example, an arithmetic processing unit (not shown) provided in the capacitance measuring instrument 6 or the CV characteristics measuring device 1.

上述したステップS102の実行後、図3に示すように、光照射工程が行われる(ステップS103)。この光照射工程は、絶縁体11の層と半導体12の層とを含む積層体15に絶縁体11の層側から光を照射し、光励起によって絶縁体11中に電荷を発生させる工程である。 After the above-mentioned step S102 is performed, a light irradiation step is performed as shown in FIG. 3 (step S103). This light irradiation step is a step in which light is irradiated from the insulator 11 layer side onto the laminate 15 including the insulator 11 layer and the semiconductor 12 layer, and charges are generated in the insulator 11 by photoexcitation.

本実施形態1では、図1に示したように、積層体15に対して絶縁体11の層側から接触する第1の電極は、光源3によって積層体15に照射される光3aに対して透明な透明電極2aである。ステップS103において、CV特性測定装置1の光源3は、光照射前のキャパシタ構造10の積層体15に対し、透明電極2aを介して絶縁体11の層側から光3aを照射する。詳細には、光源3は、上述したステップS101において既にCV特性測定装置1に形成されている光照射前のキャパシタ構造10に対し、透明電極2a側から光3aを照射する。光源3から発せられた光3aは、透明電極2aを透過して積層体15の絶縁体11に到達する。このようにして、光源3は、透明電極2aを介して絶縁体11に光3aを照射する。光源3からの光3aが照射された絶縁体11中には、光励起による電荷が発生する。この光励起による電荷は、主に、絶縁体11中に蓄積される。 In this embodiment 1, as shown in FIG. 1, the first electrode that contacts the laminate 15 from the layer side of the insulator 11 is a transparent electrode 2a that is transparent to the light 3a irradiated to the laminate 15 by the light source 3. In step S103, the light source 3 of the CV characteristic measuring device 1 irradiates the laminate 15 of the capacitor structure 10 before light irradiation with light 3a from the layer side of the insulator 11 through the transparent electrode 2a. In detail, the light source 3 irradiates the capacitor structure 10 before light irradiation that has already been formed in the CV characteristic measuring device 1 in the above-mentioned step S101 with light 3a from the transparent electrode 2a side. The light 3a emitted from the light source 3 penetrates the transparent electrode 2a and reaches the insulator 11 of the laminate 15. In this way, the light source 3 irradiates the light 3a to the insulator 11 through the transparent electrode 2a. In the insulator 11 irradiated with the light 3a from the light source 3, charges are generated due to photoexcitation. The charges due to this photoexcitation are mainly accumulated in the insulator 11.

上述したステップS103の実行後、図3に示すように、第2のCV特性測定工程が行われる(ステップS104)。この第2のCV特性測定工程は、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性を測定する工程である。本実施形態1において、光照射後のキャパシタ構造10は、絶縁体11の層側から積層体15に接触する透明電極2aと、半導体12の層側から積層体15に接触する支持電極2bと、光照射後の積層体15とを含むキャパシタ構造である。ステップS104における光照射後のキャパシタ構造10は、上述した光照射前のキャパシタ構造10に対して光源3からの光3aが照射されたものである。 After the above-mentioned step S103 is performed, as shown in FIG. 3, a second CV characteristic measurement step is performed (step S104). This second CV characteristic measurement step is a step of measuring the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation. In this embodiment 1, the capacitor structure 10 after light irradiation is a capacitor structure including a transparent electrode 2a contacting the laminate 15 from the layer side of the insulator 11, a support electrode 2b contacting the laminate 15 from the layer side of the semiconductor 12, and the laminate 15 after light irradiation. The capacitor structure 10 after light irradiation in step S104 is the capacitor structure 10 before light irradiation described above irradiated with light 3a from the light source 3.

ステップS104において、CV特性測定装置1は、静電容量測定器6および電圧計7によって光照射後のキャパシタ構造10のCV特性を測定する。この際、静電容量測定器6は、直流バイアス電源4からの直流バイアス電圧の印加と交流電源5からの交流電圧の印加と光源3からの光3aの照射とによって積層体15に電荷が蓄積された状態のキャパシタ構造10の静電容量Cを、上述したステップS101と同じ条件の直流バイアス電圧の各値に対応して測定する。電圧計7は、上述したステップS101と同じ条件で直流バイアス電源4によって光照射後のキャパシタ構造10に印加される直流バイアス電圧を、この光照射後のキャパシタ構造10の印加電圧Vとして測定する。光照射後のキャパシタ構造10のCV特性は、この静電容量測定器6による光照射後のキャパシタ構造10の静電容量Cと、この電圧計7による光照射後のキャパシタ構造10の印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y2(図2参照)によって表される。当該相関線Y2は、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性の測定結果として、例えば静電容量測定器6またはCV特性測定装置1が備える表示部(図示せず)等に表示される。 In step S104, the CV characteristic measuring device 1 measures the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation using the capacitance measuring device 6 and the voltmeter 7. At this time, the capacitance measuring device 6 measures the capacitance C of the capacitor structure 10 in a state in which charges are accumulated in the laminate 15 by application of a DC bias voltage from the DC bias power supply 4, application of an AC voltage from the AC power supply 5, and irradiation with light 3a from the light source 3, corresponding to each value of the DC bias voltage under the same conditions as in step S101 described above. The voltmeter 7 measures the DC bias voltage applied to the capacitor structure 10 after light irradiation by the DC bias power supply 4 under the same conditions as in step S101 described above as the applied voltage V of the capacitor structure 10 after light irradiation. The CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation are represented by a correlation line Y2 (see FIG. 2) showing the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 10 after light irradiation by the capacitance measuring device 6 and the applied voltage V of the capacitor structure 10 after light irradiation by the voltmeter 7. The correlation line Y2 is displayed, for example, on a display unit (not shown) provided in the capacitance measuring device 6 or the CV characteristic measuring device 1 as a measurement result of the CV characteristic of the capacitor structure 10 after light irradiation.

上述したステップS104の実行後、図3に示すように、第2のフラットバンド電圧導出工程が行われる(ステップS105)。この第2のフラットバンド電圧導出工程は、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性におけるフラットバンド電圧VFB2を導出する工程である。 After the above-mentioned step S104 is performed, a second flat band voltage deriving step is performed (step S105) as shown in Fig. 3. This second flat band voltage deriving step is a step of deriving a flat band voltage VFB2 in the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation.

ステップS105において、フラットバンド電圧VFB2は、上述したステップS104で測定された光照射後のキャパシタ構造10のCV特性をもとに導出される。詳細には、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性の測定結果である上記相関線Y2において静電容量Cが急峻に低下するときの印加電圧Vが、フラットバンド電圧VFB2として導出される。このフラットバンド電圧VFB2の導出処理は、例えば、静電容量測定器6またはCV特性測定装置1が備える演算処理部(図示せず)等によって実行することができる。 In step S105, the flat band voltage V FB 2 is derived based on the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation measured in the above-mentioned step S104. In detail, the applied voltage V when the capacitance C drops sharply on the correlation line Y2, which is the measurement result of the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation, is derived as the flat band voltage V FB 2. The process of deriving this flat band voltage V FB 2 can be executed by, for example, an arithmetic processing unit (not shown) provided in the capacitance measuring instrument 6 or the CV characteristics measuring device 1.

本実施形態1に係るCV特性測定方法は、上述したステップS101~S105の各工程を含むものである。このCV特性測定方法の各工程を実行後、すなわち、上述したステップS105の実行後、図3に示すように、光励起電荷量導出工程が行われ(ステップS106)、本実施形態1における光励起電荷量測定方法が終了する。この光励起電荷量導出工程は、光源3からの光3aの照射によって絶縁体11中に励起された電荷の量、すなわち、絶縁体11の光励起電荷量Qを導出する工程である。 The CV characteristics measurement method according to the present embodiment 1 includes each of the steps S101 to S105 described above. After each step of this CV characteristics measurement method is performed, that is, after the above-mentioned step S105 is performed, a photoexcited charge amount derivation step is performed (step S106) as shown in FIG. 3, and the photoexcited charge amount measurement method according to the present embodiment 1 is completed. This photoexcited charge amount derivation step is a step of deriving the amount of charge excited in the insulator 11 by irradiation with light 3a from the light source 3, that is, the photoexcited charge amount Q of the insulator 11.

ステップS106において、絶縁体11の光励起電荷量Qは、上述したステップS102によるフラットバンド電圧VFB1と、上述したステップS105によるフラットバンド電圧VFB2と、電荷蓄積状態の静電容量CIとをもとに導出される。例えば、ステップS106では、上述したステップS101によって測定された光照射前のキャパシタ構造10のCV特性における静電容量Cの最大値が、電荷蓄積状態の静電容量CIとして導出される。また、これらのフラットバンド電圧VFB1、VFB2を用い、上述した式(1)に基づいて演算処理を行うことにより、光照射前後のキャパシタ構造10のフラットバンド電圧差ΔVFBが算出される。続いて、このフラットバンド電圧差ΔVFBと上記の静電容量CIとを用い、上述した式(2)に基づいて演算処理を行うことにより、絶縁体11の光励起電荷量Qが算出される。このステップS106における演算処理は、例えば、光励起電荷量測定方法に適用される光励起電荷量測定装置の演算処理部または上述したCV特性測定装置の演算処理部(いずれも図示せず)によって導出することができる。 In step S106, the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 is derived based on the flat band voltage V FB 1 in step S102, the flat band voltage V FB 2 in step S105, and the capacitance C I in the charge storage state. For example, in step S106, the maximum value of the capacitance C in the CV characteristic of the capacitor structure 10 before light irradiation measured in step S101 is derived as the capacitance C I in the charge storage state. In addition, by using these flat band voltages V FB 1 and V FB 2 and performing a calculation process based on the above-mentioned formula (1), the flat band voltage difference ΔV FB of the capacitor structure 10 before and after light irradiation is calculated. Next, by using this flat band voltage difference ΔV FB and the above-mentioned capacitance C I , the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 is calculated by performing a calculation process based on the above-mentioned formula (2). The calculation process in step S106 can be performed, for example, by a calculation processing unit of a photoexcited charge quantity measuring device applied to the photoexcited charge quantity measuring method or a calculation processing unit of the above-mentioned CV characteristics measuring device (neither shown).

このように導出された光励起電荷量Qは、対象とする絶縁体11の光励起電荷量評価に用いることができる。例えば、絶縁体11の光励起電荷量Qと予め設定された電荷量の閾値(上限値)とを比較し、この比較結果に基づいて、光励起による電荷の蓄積量がより少ない絶縁体11(すなわち耐光特性に優れた絶縁体11)を選択することができる。具体的には、光励起電荷量Qが当該閾値に比べて大きい場合、この絶縁体11は耐光特性が不十分なものであると判断し、光励起電荷量Qが当該閾値以下である場合、この絶縁体11は耐光特性が良好なものであると判断することができる。耐光特性が良好な絶縁体11は、例えば、有機ELディスプレイ等に搭載されるTFTの基板を構成する絶縁材料としての採用が期待される。また、絶縁体11の光励起電荷量評価では、上記光励起電荷量Qを絶縁体11の体積によって除算することにより、絶縁体11の単位体積当たりの光励起電荷量を算出し、この算出値と予め設定された上限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、絶縁体11の耐光特性を評価することもできる。 The photoexcited charge amount Q thus derived can be used to evaluate the photoexcited charge amount of the target insulator 11. For example, the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 is compared with a preset charge amount threshold (upper limit value), and based on the comparison result, an insulator 11 with a smaller amount of charge accumulated due to photoexcitation (i.e., an insulator 11 with excellent light resistance characteristics) can be selected. Specifically, if the photoexcited charge amount Q is larger than the threshold value, the insulator 11 is determined to have insufficient light resistance characteristics, and if the photoexcited charge amount Q is equal to or less than the threshold value, the insulator 11 is determined to have good light resistance characteristics. An insulator 11 with good light resistance characteristics is expected to be adopted as an insulating material constituting a substrate of a TFT mounted on an organic EL display or the like. In addition, when evaluating the amount of photoexcited charge of the insulator 11, the amount of photoexcited charge Q is divided by the volume of the insulator 11 to calculate the amount of photoexcited charge per unit volume of the insulator 11, and this calculated value is compared with a preset upper threshold value, and the light resistance characteristics of the insulator 11 can be evaluated based on the comparison result.

なお、上述した第1のCV特性測定工程(ステップS101)では、半導体12の層と絶縁体11の層との積層によって形成された積層体15をCV特性測定装置1の透明電極2aと支持電極2bとの間に介在させ、これによってキャパシタ構造10を形成していたが、本実施形態1に係るCV特性測定方法は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態1に係るCV特性測定方法では、予め支持電極2b上に半導体12の層を固定配置しておき、この支持電極2b上の半導体12の層と透明電極2aとの間に光照射前の絶縁体11を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造10を形成してもよい。この手法により、測定サンプルとして単一層の絶縁体11を準備すればよく、積層体15を準備する手間を省くことができ、簡便に測定サンプルを準備することができる。これに加え、光照射後のキャパシタ構造10のCV特性を測定完了する毎に複数の絶縁体11を順次切り替えてキャパシタ構造10を形成し直した場合であっても、CV特性が測定される複数のキャパシタ構造10の間で半導体12の特性差を無くすことができる。これにより、CV特性の測定誤差を低減できることから、キャパシタ構造10のCV特性を精度良く測定することができ、延いては、絶縁体11の光励起電荷量Qを精度よく導出することができる。 In the above-mentioned first CV characteristic measurement step (step S101), the laminate 15 formed by laminating the semiconductor 12 layer and the insulator 11 layer is interposed between the transparent electrode 2a and the support electrode 2b of the CV characteristic measurement device 1, thereby forming the capacitor structure 10, but the CV characteristic measurement method according to the present embodiment 1 is not limited to this. For example, in the CV characteristic measurement method according to the present embodiment 1, the semiconductor 12 layer is fixedly arranged on the support electrode 2b in advance, and the insulator 11 before light irradiation is interposed between the semiconductor 12 layer on the support electrode 2b and the transparent electrode 2a, thereby forming the capacitor structure 10 before light irradiation. With this method, it is sufficient to prepare a single layer of the insulator 11 as the measurement sample, and the effort of preparing the laminate 15 can be saved, and the measurement sample can be easily prepared. In addition, even if the capacitor structure 10 is reformed by sequentially switching between the multiple insulators 11 each time the measurement of the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation is completed, the difference in characteristics of the semiconductor 12 can be eliminated between the multiple capacitor structures 10 whose CV characteristics are measured. This reduces the measurement error of the CV characteristics, so that the CV characteristics of the capacitor structure 10 can be measured with high accuracy, and the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 can be derived with high accuracy.

以上、説明したように、本発明の実施形態1では、絶縁体11の層と半導体12の層とを含む積層体15に対し、光源3からの光3aを絶縁体11の層側から照射し、この光照射により、絶縁体11中に光励起による電荷を発生させ、絶縁体11の層側から積層体15に接触する第1の電極(本実施形態1では透明電極2a)と、半導体12の層側から積層体15に接触する第2の電極(本実施形態1では支持電極2b)と、光照射後の積層体15とを含む光照射後のキャパシタ構造10のCV特性を測定している。 As described above, in the first embodiment of the present invention, the laminate 15 including the insulator 11 layer and the semiconductor 12 layer is irradiated with light 3a from the light source 3 from the insulator 11 layer side, and charges are generated in the insulator 11 by this light irradiation due to photoexcitation, and the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation, which includes the first electrode (transparent electrode 2a in this first embodiment) contacting the laminate 15 from the insulator 11 layer side, the second electrode (support electrode 2b in this first embodiment) contacting the laminate 15 from the semiconductor 12 layer side, and the laminate 15 after light irradiation, are measured.

このため、光励起によって絶縁体11中に発生した電荷の影響を受けるキャパシタ構造10のCV特性、すなわち、光照射後の絶縁体11を含むキャパシタ構造10のCV特性を容易に測定することができる。このような光照射後のキャパシタ構造10のCV特性と、光照射前のキャパシタ構造10のCV特性とを用いることにより、光励起による絶縁体11中の電荷量の評価に必要不可欠なパラメータ(具体的には上述したフラットバンド電圧VFB1、フラットバンド電圧VFB2、フラットバンド電圧差ΔVFBおよび電荷蓄積状態の静電容量CI)を容易に導出することができる。この結果、絶縁体11の光励起電荷量Qを容易に導出することができる。 Therefore, it is possible to easily measure the CV characteristics of the capacitor structure 10 that is affected by the charge generated in the insulator 11 by photoexcitation, i.e., the CV characteristics of the capacitor structure 10 including the insulator 11 after light irradiation. By using the CV characteristics of the capacitor structure 10 after light irradiation and the CV characteristics of the capacitor structure 10 before light irradiation, it is possible to easily derive parameters (specifically, the above-mentioned flat band voltage VFB1 , flat band voltage VFB2 , flat band voltage difference ΔVFB , and capacitance C I in the charge storage state) that are essential for evaluating the amount of charge in the insulator 11 due to photoexcitation. As a result, it is possible to easily derive the amount of photoexcited charge Q of the insulator 11.

また、本発明の実施形態1では、絶縁体11の層側から積層体15に接触する第1の電極として透明電極2aを用い、光照明前のキャパシタ構造10の積層体15に対し、透明電極2aを介して絶縁体11の層側から光源3による光3aを照射している。このため、従来のプローブ電極を絶縁体11の層側から積層体15に接触させる場合に比べ、絶縁体11の光照射面積をより広くすることができるとともに、絶縁体11の光照射の対象面にプローブ電極の接触傷がつくことを防止することができる。この結果、光照射後の絶縁体11を含むキャパシタ構造10のCV特性をより容易かつ安定して測定することができる。 In addition, in the first embodiment of the present invention, a transparent electrode 2a is used as the first electrode that contacts the laminate 15 from the layer side of the insulator 11, and the laminate 15 of the capacitor structure 10 before light illumination is irradiated with light 3a from the light source 3 from the layer side of the insulator 11 via the transparent electrode 2a. Therefore, compared to the conventional case where a probe electrode is brought into contact with the laminate 15 from the layer side of the insulator 11, the light irradiation area of the insulator 11 can be made wider, and the probe electrode can be prevented from scratching the target surface of the insulator 11 that is irradiated with light. As a result, the CV characteristics of the capacitor structure 10 including the insulator 11 after light irradiation can be measured more easily and stably.

<実施形態2>
(CV特性測定装置)
つぎに、本発明の実施形態2に係るCV特性測定装置について説明する。図4は、本発明の実施形態2に係るCV特性測定装置の一構成例を示す模式図である。図4に示すように、本実施形態2に係るCV特性測定装置21は、上述した実施形態1に係るCV特性測定装置1の積層体15の代わりに、積層体25を透明電極2aと支持電極2bとの間に介在させている。すなわち、本実施形態2において、CV特性測定装置21には、CV特性の測定対象として、上述した実施形態1におけるキャパシタ構造10の代わりに、透明電極2aと支持電極2bと積層体25とを含むキャパシタ構造20が形成される。また、本実施形態2における積層体25は、絶縁体11の層と半導体12の層との間に電荷遮断層23をさらに含む。その他の構成は実施形態1と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
<Embodiment 2>
(CV characteristic measuring device)
Next, a CV characteristic measuring device according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing one configuration example of the CV characteristic measuring device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the CV characteristic measuring device 21 according to the second embodiment has a laminate 25 interposed between the transparent electrode 2a and the support electrode 2b instead of the laminate 15 of the CV characteristic measuring device 1 according to the first embodiment. That is, in the second embodiment, the CV characteristic measuring device 21 has a capacitor structure 20 including the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, and the laminate 25 formed therein as a measurement target of CV characteristics instead of the capacitor structure 10 in the first embodiment. In addition, the laminate 25 in the second embodiment further includes a charge blocking layer 23 between the layer of the insulator 11 and the layer of the semiconductor 12. The other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same components are given the same reference numerals.

キャパシタ構造20は、図4に示すように、透明電極2aと支持電極2bとの間に積層体25をその層厚方向に挟むことによって形成される。本実施形態2において、光源3による光照射前のキャパシタ構造20は、透明電極2aと支持電極2bと光照射前の積層体25とによって形成される。光源3による光照射後のキャパシタ構造20は、透明電極2aと支持電極2bと光照射後の積層体25とによって形成される。 As shown in FIG. 4, the capacitor structure 20 is formed by sandwiching the laminate 25 between the transparent electrode 2a and the support electrode 2b in the layer thickness direction. In this embodiment 2, the capacitor structure 20 before light irradiation by the light source 3 is formed by the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, and the laminate 25 before light irradiation. The capacitor structure 20 after light irradiation by the light source 3 is formed by the transparent electrode 2a, the support electrode 2b, and the laminate 25 after light irradiation.

積層体25は、少なくとも上述の絶縁体11の層と半導体12の層とを含む積層体の一例である。本実施形態2において、積層体25は、図4に示すように、実施形態1と同様の絶縁体11の層および半導体12の層を含み、さらに電荷遮断層23を含む。電荷遮断層23は、絶縁体11の層から半導体12の層への電荷の移動を遮断するための層である。電荷遮断層23は、絶縁体11に比して高い電気抵抗を有する絶縁体によって構成され、絶縁体11の層と半導体12の層との間に介在する。積層体25は、半導体12の層の上に電荷遮断層23を積層し、この電荷遮断層23の上に絶縁体11の層を積層することによって形成される。 The laminate 25 is an example of a laminate including at least the above-mentioned layer of insulator 11 and layer of semiconductor 12. In this embodiment 2, as shown in FIG. 4, the laminate 25 includes the same layer of insulator 11 and layer of semiconductor 12 as in embodiment 1, and further includes a charge blocking layer 23. The charge blocking layer 23 is a layer for blocking the movement of charges from the layer of insulator 11 to the layer of semiconductor 12. The charge blocking layer 23 is made of an insulator having a higher electrical resistance than the insulator 11, and is interposed between the layer of insulator 11 and the layer of semiconductor 12. The laminate 25 is formed by stacking the charge blocking layer 23 on the layer of semiconductor 12, and stacking the layer of insulator 11 on the charge blocking layer 23.

電荷遮断層23を構成する絶縁体は、有機絶縁体または無機絶縁体のいずれであってもよいが、無機絶縁体であることが好ましく、酸化物絶縁体であることがより好ましく、熱酸化法によって形成した酸化物絶縁体(以下、熱酸化膜という)であることが特に好ましい。また、電荷遮断層23の層厚は、測定サンプルとしての絶縁体11の層厚に比べて薄いことが好ましいが、特にこれに限定されない。 The insulator constituting the charge blocking layer 23 may be either an organic insulator or an inorganic insulator, but is preferably an inorganic insulator, more preferably an oxide insulator, and particularly preferably an oxide insulator formed by thermal oxidation (hereinafter referred to as a thermal oxide film). In addition, the thickness of the charge blocking layer 23 is preferably thinner than the thickness of the insulator 11 as the measurement sample, but is not particularly limited to this.

また、本実施形態2において、支持電極2bの上面には、積層体25における半導体12の層が載置される。一方、支持電極2bの上面には半導体12の層が予め設けられていてもよく、この支持電極2bに設けられた半導体12の層上に、電荷遮断層23と絶縁体11の層とからなる積層体を載置することによって、本実施形態2における積層体25が形成されてもよい。或いは、上記支持電極2bに設けられた半導体12の層上に、電荷遮断層23を積層し、この電荷遮断層23の上に絶縁体11の層を積層し、これによって積層体25が形成されてもよい。 In the second embodiment, a layer of semiconductor 12 in the laminate 25 is placed on the upper surface of the support electrode 2b. On the other hand, a layer of semiconductor 12 may be provided in advance on the upper surface of the support electrode 2b, and the laminate 25 in the second embodiment may be formed by placing a laminate consisting of a charge blocking layer 23 and a layer of insulator 11 on the layer of semiconductor 12 provided on the support electrode 2b. Alternatively, the charge blocking layer 23 may be laminated on the layer of semiconductor 12 provided on the support electrode 2b, and a layer of insulator 11 may be laminated on the charge blocking layer 23, thereby forming the laminate 25.

(キャパシタ構造のCV特性の測定方法)
つぎに、本発明の実施形態2に係るCV特性測定方法について説明する。本実施形態2に係るCV特性測定方法は、測定対象が実施形態1のキャパシタ構造10から実施形態2のキャパシタ構造20に置き換わったこと以外、上述した実施形態1と同様である。すなわち、本実施形態2に係るCV特性測定方法が適用される光励起電荷量測定方法は、CV特性の測定対象を実施形態2のキャパシタ構造20にして、図3に示したステップS101~S106の各工程を順次行うことによって実現される。本実施形態2に係るCV特性測定方法は、絶縁体11の光励起電荷量Qの測定に必要なキャパシタ構造20のCV特性を測定する方法であり、上述したCV特性測定装置21(図4参照)を用いて例えば図3に示した少なくともステップS103、S104の各工程を行うことによって実現される。
(Method of measuring CV characteristics of capacitor structure)
Next, a CV characteristic measurement method according to a second embodiment of the present invention will be described. The CV characteristic measurement method according to the second embodiment is similar to the first embodiment, except that the measurement target is replaced from the capacitor structure 10 of the first embodiment to the capacitor structure 20 of the second embodiment. That is, the photoexcited charge amount measurement method to which the CV characteristic measurement method according to the second embodiment is applied is realized by sequentially performing each process of steps S101 to S106 shown in FIG. 3 with the capacitor structure 20 of the second embodiment as the measurement target of CV characteristics. The CV characteristic measurement method according to the second embodiment is a method for measuring the CV characteristics of the capacitor structure 20 required for measuring the photoexcited charge amount Q of the insulator 11, and is realized by performing at least each process of steps S103 and S104 shown in FIG. 3 using the above-mentioned CV characteristic measurement device 21 (see FIG. 4).

詳細には、本実施形態2における第1のCV特性測定工程(ステップS101)では、CV特性測定装置21の透明電極2aと支持電極2bとの間に光照射前の積層体25が配置され、これにより、光照射前のキャパシタ構造20が形成される。積層体25は、ステップS101の前の段階において、半導体12の層上に電荷遮断層23と絶縁体11の層とを順次積層することによって予め形成されてもよいし、ステップS101の工程内において半導体12の層上に電荷遮断層23と絶縁体11の層とを順次を積層することによって形成されてもよい。 In detail, in the first CV characteristic measurement step (step S101) in this embodiment 2, the pre-light-irradiation laminate 25 is disposed between the transparent electrode 2a and the support electrode 2b of the CV characteristic measurement device 21, thereby forming the pre-light-irradiation capacitor structure 20. The laminate 25 may be formed in advance by sequentially stacking the charge blocking layer 23 and the insulator 11 layer on the semiconductor 12 layer before step S101, or may be formed by sequentially stacking the charge blocking layer 23 and the insulator 11 layer on the semiconductor 12 layer during the process of step S101.

このステップS101において、CV特性測定装置21は、静電容量測定器6および電圧計7によって光照射前のキャパシタ構造20のCV特性を測定する。ステップS101におけるCV特性測定装置21によるCV特性の測定は、CV特性の測定対象が光照射前のキャパシタ構造20であること以外、上述した実施形態1と同様である。すなわち、このステップS101では、光照射前のキャパシタ構造20の静電容量Cが静電容量測定器6によって測定され、光照射前のキャパシタ構造20の印加電圧Vが電圧計7によって測定される。光照射前のキャパシタ構造20のCV特性は、この静電容量測定器6による光照射前のキャパシタ構造20の静電容量Cと、この電圧計7による光照射前のキャパシタ構造20の印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y1(図2参照)によって表される。 In this step S101, the CV characteristic measuring device 21 measures the CV characteristics of the capacitor structure 20 before light irradiation using the capacitance measuring device 6 and the voltmeter 7. The measurement of the CV characteristics by the CV characteristic measuring device 21 in step S101 is the same as that in the above-mentioned embodiment 1, except that the CV characteristics are measured for the capacitor structure 20 before light irradiation. That is, in this step S101, the capacitance C of the capacitor structure 20 before light irradiation is measured by the capacitance measuring device 6, and the applied voltage V of the capacitor structure 20 before light irradiation is measured by the voltmeter 7. The CV characteristics of the capacitor structure 20 before light irradiation are represented by a correlation line Y1 (see FIG. 2) showing the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 20 before light irradiation measured by the capacitance measuring device 6 and the applied voltage V of the capacitor structure 20 before light irradiation measured by the voltmeter 7.

続いて、本実施形態2における第1のフラットバンド電圧導出工程(ステップS102)では、上述したステップS101で測定された光照射前のキャパシタ構造20のCV特性をもとに、フラットバンド電圧VFB1が導出される。このフラットバンド電圧VFB1の導出処理は、光照射前のキャパシタ構造20のCV特性を用いること以外、上述した実施形態1と同様である。 Next, in a first flat band voltage derivation step (step S102) in this embodiment 2, a flat band voltage VFB1 is derived based on the CV characteristics of the capacitor structure 20 before light irradiation measured in the above-mentioned step S101. The process of deriving this flat band voltage VFB1 is similar to that of the above-mentioned embodiment 1, except that the CV characteristics of the capacitor structure 20 before light irradiation are used.

続いて、本実施形態2における光照射工程(ステップS103)では、CV特性測定装置21の光源3は、光照射前のキャパシタ構造20の積層体25に対し、透明電極2aを介して絶縁体11の層側から光3aを照射する。詳細には、光源3は、上述したステップS101において既にCV特性測定装置21に形成されている光照射前のキャパシタ構造20に対し、透明電極2a側から光3aを照射する。光源3から発せられた光3aは、透明電極2aを透過して積層体25の絶縁体11に到達する。このようにして、光源3は、透明電極2aを介して絶縁体11に光3aを照射する。光源3からの光3aが照射された絶縁体11中には、光励起による電荷が発生する。 Next, in the light irradiation step (step S103) in this embodiment 2, the light source 3 of the CV characteristic measuring device 21 irradiates the laminate 25 of the capacitor structure 20 before light irradiation with light 3a from the layer side of the insulator 11 through the transparent electrode 2a. In detail, the light source 3 irradiates the capacitor structure 20 before light irradiation, which has already been formed in the CV characteristic measuring device 21 in the above-mentioned step S101, with light 3a from the transparent electrode 2a side. The light 3a emitted from the light source 3 penetrates the transparent electrode 2a and reaches the insulator 11 of the laminate 25. In this way, the light source 3 irradiates the light 3a to the insulator 11 through the transparent electrode 2a. In the insulator 11 irradiated with the light 3a from the light source 3, charges are generated due to photoexcitation.

ここで、積層体25における絶縁体11の層と半導体12の層との間には、図4に示すように、絶縁体11に比して電気抵抗の高い電荷遮断層23が介在している。電荷遮断層23は、光励起によって絶縁体11中に発生した電荷が半導体12の層へ移動することを防止することができる。この結果、絶縁体11中の光励起による電荷は、半導体12の層側へ逃げず、絶縁体11中に蓄積される。 Here, as shown in FIG. 4, a charge blocking layer 23 having a higher electrical resistance than the insulator 11 is interposed between the layer of insulator 11 and the layer of semiconductor 12 in the laminate 25. The charge blocking layer 23 can prevent the charge generated in the insulator 11 by photoexcitation from moving to the layer of semiconductor 12. As a result, the charge generated by photoexcitation in the insulator 11 does not escape to the layer of semiconductor 12, but is accumulated in the insulator 11.

続いて、本実施形態2における第2のCV特性測定工程(ステップS104)では、上述した光照射前のキャパシタ構造20に対して光源3からの光3aが照射されたものが、光照射後のキャパシタ構造20になる。ステップS104において、CV特性測定装置21は、静電容量測定器6および電圧計7によって光照射後のキャパシタ構造20のCV特性を測定する。ステップS104におけるCV特性測定装置21によるCV特性の測定は、CV特性の測定対象が光照射後のキャパシタ構造20であること以外、上述した実施形態1と同様である。すなわち、このステップS104では、光照射後のキャパシタ構造20の静電容量Cが静電容量測定器6によって測定され、光照射後のキャパシタ構造20の印加電圧Vが電圧計7によって測定される。光照射後のキャパシタ構造20のCV特性は、この静電容量測定器6による光照射後のキャパシタ構造20の静電容量Cと、この電圧計7による光照射後のキャパシタ構造20の印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y2(図2参照)によって表される。 Next, in the second CV characteristic measurement process (step S104) in this embodiment 2, the capacitor structure 20 before light irradiation is irradiated with light 3a from the light source 3 to become the capacitor structure 20 after light irradiation. In step S104, the CV characteristic measurement device 21 measures the CV characteristics of the capacitor structure 20 after light irradiation using the capacitance measurement device 6 and the voltmeter 7. The measurement of the CV characteristics by the CV characteristic measurement device 21 in step S104 is the same as that of the above-mentioned embodiment 1, except that the measurement target of the CV characteristics is the capacitor structure 20 after light irradiation. That is, in this step S104, the capacitance C of the capacitor structure 20 after light irradiation is measured by the capacitance measurement device 6, and the applied voltage V of the capacitor structure 20 after light irradiation is measured by the voltmeter 7. The CV characteristics of the capacitor structure 20 after light irradiation are represented by a correlation line Y2 (see FIG. 2) that shows the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 20 after light irradiation measured by the capacitance measuring device 6 and the applied voltage V of the capacitor structure 20 after light irradiation measured by the voltmeter 7.

続いて、本実施形態2における第2のフラットバンド電圧導出工程(ステップS105)では、上述したステップS104で測定された光照射後のキャパシタ構造20のCV特性をもとに、フラットバンド電圧VFB2が導出される。このフラットバンド電圧VFB2の導出処理は、光照射後のキャパシタ構造20のCV特性を用いること以外、上述した実施形態1と同様である。 Next, in a second flat band voltage derivation step (step S105) in this embodiment 2, a flat band voltage VFB2 is derived based on the CV characteristics of the capacitor structure 20 after light irradiation measured in the above-mentioned step S104. The process of deriving this flat band voltage VFB2 is similar to that of the above-mentioned embodiment 1, except that the CV characteristics of the capacitor structure 20 after light irradiation are used.

本実施形態2に係るCV特性測定方法は、本実施形態2におけるステップS101~S105の各工程を含むものである。このCV特性測定方法の各工程を実行後、上述した実施形態1の場合と同様に、ステップS106の光励起電荷量導出工程が行われ、本実施形態2における光励起電荷量測定方法が終了する。 The CV characteristics measurement method according to the second embodiment includes each of steps S101 to S105 in the second embodiment. After each step of this CV characteristics measurement method is performed, the photoexcited charge amount derivation step of step S106 is performed as in the first embodiment described above, and the photoexcited charge amount measurement method according to the second embodiment is completed.

本実施形態2の光励起電荷量導出工程(ステップS106)は、本実施形態2のステップS102によるフラットバンド電圧VFB1と本実施形態2のステップS105によるフラットバンド電圧VFB2とを用いること以外、上述した実施形態1と同様である。すなわち、このステップS106により、本実施形態2のキャパシタ構造20における絶縁体11の光励起電荷量Qが、上記のフラットバンド電圧VFB1、VFB2、電荷蓄積状態の静電容量CIおよび式(1)、(2)をもとに導出される。本実施形態2において、電荷蓄積状態の静電容量CIは、例えば、光照射前のキャパシタ構造20に含まれる半導体12の層に電荷が蓄積された状態における静電容量である。このような電荷蓄積状態の静電容量CIは、キャパシタ構造20の絶縁領域(本実施形態2では絶縁体11の層および電荷遮断層23の領域)の静電容量と一致し、光照射前のキャパシタ構造20のCV特性において、印加電圧Vに応じて最大値となる時の静電容量Cから導出することができる。 The photoexcited charge amount derivation step (step S106) of the present embodiment 2 is similar to that of the above-mentioned embodiment 1, except that the flat band voltage V FB 1 by step S102 of the present embodiment 2 and the flat band voltage V FB 2 by step S105 of the present embodiment 2 are used. That is, in this step S106, the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 in the capacitor structure 20 of the present embodiment 2 is derived based on the above-mentioned flat band voltages V FB 1 and V FB 2, the capacitance C I in the charge storage state, and the formulas (1) and (2). In the present embodiment 2, the capacitance C I in the charge storage state is, for example, the capacitance in a state in which charges are stored in the layer of the semiconductor 12 included in the capacitor structure 20 before light irradiation. Such a capacitance C I in the charge storage state matches the capacitance of the insulating region of the capacitor structure 20 (the region of the layer of the insulator 11 and the charge blocking layer 23 in the present embodiment 2), and can be derived from the capacitance C when it becomes a maximum value according to the applied voltage V in the CV characteristic of the capacitor structure 20 before light irradiation.

なお、本実施形態2における第1のCV特性測定工程(ステップS101)では、半導体12の層と電荷遮断層23と絶縁体11の層との積層によって形成された積層体25をCV特性測定装置21の透明電極2aと支持電極2bとの間に介在させ、これによってキャパシタ構造20を形成していたが、本実施形態2に係るCV特性測定方法は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態2に係るCV特性測定方法では、予め支持電極2b上に半導体12の層を固定配置しておき、この支持電極2b上の半導体12の層と透明電極2aとの間に、光照射前の絶縁体11と電荷遮断層23との積層体を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造20を形成してもよい。或いは、予め支持電極2b上に半導体12の層と電荷遮断層23との積層体を固定配置しておき、この支持電極2b上の積層体における電荷遮断層23と透明電極2aとの間に、光照射前の絶縁体11を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造20を形成してもよい。 In the first CV characteristic measurement step (step S101) in this embodiment 2, the laminate 25 formed by laminating the semiconductor 12 layer, the charge blocking layer 23, and the insulator 11 layer is interposed between the transparent electrode 2a and the support electrode 2b of the CV characteristic measurement device 21, thereby forming the capacitor structure 20, but the CV characteristic measurement method according to this embodiment 2 is not limited to this. For example, in the CV characteristic measurement method according to this embodiment 2, the semiconductor 12 layer is fixedly disposed on the support electrode 2b in advance, and a laminate of the insulator 11 and the charge blocking layer 23 before light irradiation is interposed between the semiconductor 12 layer on the support electrode 2b and the transparent electrode 2a, thereby forming the capacitor structure 20 before light irradiation. Alternatively, a laminate of the semiconductor 12 layer and the charge blocking layer 23 is fixedly disposed on the support electrode 2b in advance, and the insulator 11 before light irradiation is interposed between the charge blocking layer 23 in the laminate on the support electrode 2b and the transparent electrode 2a, thereby forming the capacitor structure 20 before light irradiation.

上記の手法により、積層体25を準備する手間を低減することができ、簡便に測定サンプルを準備することができる。これに加え、光照射後のキャパシタ構造20のCV特性を測定完了する毎に複数の絶縁体11を順次切り替えてキャパシタ構造20を形成し直した場合であっても、CV特性が測定される複数のキャパシタ構造20の間で半導体12の特性差を無くすことができる。これにより、CV特性の測定誤差を低減できることから、キャパシタ構造20のCV特性を精度良く測定することができ、延いては、絶縁体11の光励起電荷量Qを精度よく導出することができる。 The above method reduces the effort required to prepare the laminate 25, and allows for easy preparation of a measurement sample. In addition, even if the capacitor structure 20 is re-formed by sequentially switching between the multiple insulators 11 each time the measurement of the CV characteristics of the capacitor structure 20 after light irradiation is completed, the difference in characteristics of the semiconductor 12 can be eliminated between the multiple capacitor structures 20 whose CV characteristics are measured. This reduces the measurement error of the CV characteristics, allowing the CV characteristics of the capacitor structure 20 to be measured with high accuracy, and ultimately allows the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 to be derived with high accuracy.

以上、説明したように、本発明の実施形態2では、CV特性の測定対象となるキャパシタ構造20を形成するための積層体25における絶縁体11の層と半導体12の層との間に、絶縁体11に比して電気抵抗の高い電荷遮断層23を介在させ、その他を実施形態1と同様に構成している。このため、上述した実施形態1と同様の作用効果を享受するとともに、光励起によって絶縁体11中に発生した電荷が半導体12の層側へ逃げることを防止することができ、これにより、光照射後のキャパシタ構造20のCV特性を測定する際に、静電容量Cの測定値のばらつきを抑制することができる。この結果、光照射の影響によって光照射前のCV特性からシフトする光照射後のCV特性のシフト量(すなわちフラットバンド電圧差ΔVFB)を精度よく導出することができ、延いては、絶縁体11の光励起電荷量Qを精度よく導出することができる。 As described above, in the second embodiment of the present invention, a charge blocking layer 23 having a higher electrical resistance than the insulator 11 is interposed between the layer of the insulator 11 and the layer of the semiconductor 12 in the laminate 25 for forming the capacitor structure 20 whose CV characteristics are to be measured, and the other configurations are the same as those of the first embodiment. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the charge generated in the insulator 11 by photoexcitation can be prevented from escaping to the layer of the semiconductor 12, so that the variation in the measured value of the capacitance C can be suppressed when measuring the CV characteristics of the capacitor structure 20 after light irradiation. As a result, the amount of shift of the CV characteristics after light irradiation (i.e., the flat band voltage difference ΔV FB ) that shifts from the CV characteristics before light irradiation due to the influence of light irradiation can be accurately derived, and thus the amount of photoexcited charge Q of the insulator 11 can be accurately derived.

<実施形態3>
(CV特性測定装置)
つぎに、本発明の実施形態3に係るCV特性測定装置について説明する。図5は、本発明の実施形態3に係るCV特性測定装置の一構成例を示す模式図である。図5に示すように、本実施形態3に係るCV特性測定装置31は、上述した実施形態2に係るCV特性測定装置21の構成に加え、さらに、光源3から発光される光3aの波長を可変にするための波長変更部33を備える。その他の構成は実施形態2と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
<Embodiment 3>
(CV characteristic measuring device)
Next, a CV characteristics measurement apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. Fig. 5 is a schematic diagram showing one configuration example of a CV characteristics measurement apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in Fig. 5, a CV characteristics measurement apparatus 31 according to the third embodiment further includes a wavelength changing unit 33 for varying the wavelength of light 3a emitted from the light source 3, in addition to the configuration of the CV characteristics measurement apparatus 21 according to the second embodiment described above. The other configuration is the same as that of the second embodiment, and the same reference numerals are used for the same components.

波長変更部33は、光源3から発光される光3aの波長を変化させるものである。詳細には、波長変更部33は、プリズムまたは回折格子に例示される分光器等によって構成され、図5に示すように、光源3の発光部側に設けられる。波長変更部33は、光源3からの光を受光し、受光した光を、連続する複数の波長帯域の光3aに分光する。波長変更部33は、このように分光した複数の波長帯域の光3aを、所定の順序で波長帯域別に順次出力する。すなわち、光源3から波長変更部33を介して出力された光3aは、所定の順序で波長を連続的に変化させながら、積層体25の絶縁体11に照射される。なお、波長変更部33は、短波長側から長波長側へ波長を連続的に変えながら光3aを順次出力してもよいし、長波長側から短波長側へ波長を連続的に変えながら光3aを順次出力してもよい。 The wavelength changer 33 changes the wavelength of the light 3a emitted from the light source 3. In detail, the wavelength changer 33 is composed of a spectrometer such as a prism or a diffraction grating, and is provided on the light emitting side of the light source 3 as shown in FIG. 5. The wavelength changer 33 receives light from the light source 3 and separates the received light into light 3a of a plurality of continuous wavelength bands. The wavelength changer 33 sequentially outputs the light 3a of the plurality of wavelength bands thus separated by wavelength band in a predetermined order. That is, the light 3a output from the light source 3 through the wavelength changer 33 is irradiated onto the insulator 11 of the laminate 25 while continuously changing the wavelength in a predetermined order. The wavelength changer 33 may sequentially output the light 3a while continuously changing the wavelength from the short wavelength side to the long wavelength side, or may sequentially output the light 3a while continuously changing the wavelength from the long wavelength side to the short wavelength side.

(キャパシタ構造のCV特性の測定方法)
つぎに、本発明の実施形態3に係るCV特性測定方法について説明する。本実施形態3に係るCV特性測定方法は、波長変更部33によって波長が連続的に変更された光3aを波長帯域別に順次、絶縁体11に照射すること以外、上述した実施形態2と同様である。すなわち、本実施形態3に係るCV特性測定方法が適用される光励起電荷量測定方法では、波長変更部33によって連続的に変更される光3aの波長帯域毎に、図3に示したステップS101~S106の各工程が順次繰り返し行われる。本実施形態3に係るCV特性測定方法では、波長変更部33によって連続的に変更される光3aの波長帯域毎に、少なくともステップS103、S104の各工程が繰り返し行われる。
(Method of measuring CV characteristics of capacitor structure)
Next, a CV characteristics measurement method according to the third embodiment of the present invention will be described. The CV characteristics measurement method according to the third embodiment is similar to the above-mentioned second embodiment, except that the insulator 11 is irradiated with the light 3a whose wavelength is continuously changed by the wavelength changer 33, in order for each wavelength band. That is, in the photoexcited charge measurement method to which the CV characteristics measurement method according to the third embodiment is applied, each process of steps S101 to S106 shown in FIG. 3 is sequentially repeated for each wavelength band of the light 3a that is continuously changed by the wavelength changer 33. In the CV characteristics measurement method according to the third embodiment, at least each process of steps S103 and S104 is repeated for each wavelength band of the light 3a that is continuously changed by the wavelength changer 33.

例えば、光源3から発光され且つ波長変更部33によって分光された複数の波長帯域の光3aのうち、第1の波長帯域の光が絶縁体11に照射される場合、この第1の波長帯域の光について、上述したステップS101~S106の各工程が行われる。続いて、これら複数の波長帯域の光3aのうち、上記第1の波長帯域から連続する第2の波長帯域の光が絶縁体11に照射される場合、この第2の波長帯域の光について、上述したステップS101~S106の各工程が再度行われる。このように、ステップS101~S106の各工程は、波長変更部33が光3aの波長を変更し終えるまで繰り返し行われる。この結果、本実施形態3では、連続する光3aの波長帯域別に、光照射前および光照射後のキャパシタ構造20の各CV特性と、フラットバンド電圧VFB1、VFB2と、フラットバンド電圧差ΔVFBおよび電荷蓄積状態の静電容量CIと、絶縁体11の光励起電荷量Qとが得られる。 For example, when the insulator 11 is irradiated with light of a first wavelength band among the light 3a of a plurality of wavelength bands emitted from the light source 3 and dispersed by the wavelength changing unit 33, the above-mentioned steps S101 to S106 are performed for the light of the first wavelength band. Next, when the insulator 11 is irradiated with light of a second wavelength band continuous from the first wavelength band among the light 3a of the plurality of wavelength bands, the above-mentioned steps S101 to S106 are performed again for the light of the second wavelength band. In this manner, the steps S101 to S106 are repeated until the wavelength changing unit 33 finishes changing the wavelength of the light 3a. As a result, in the third embodiment, the CV characteristics of the capacitor structure 20 before and after light irradiation, the flat band voltages VFB1 and VFB2 , the flat band voltage difference ΔVFB, the capacitance C I in the charge storage state, and the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 are obtained for each wavelength band of the continuous light 3a.

以上、説明したように、本発明の実施形態3では、光源3から発光される光3aの波長を波長変更部33によって変化させながら、複数の波長帯域の光3aを絶縁体11に対して波長帯域別に順次照射し、絶縁体11に照射する光3aの波長帯域毎に、光励起電荷量測定方法の各工程(CV特性測定方法の各工程を含む)を繰り返し行うようにし、その他を実施形態2と同様に構成している。このため、上述した実施形態2と同様の作用効果を享受するとともに、絶縁体11に照射する光3aの複数の波長帯域別に、絶縁体11の光励起電荷量Qの導出に必要なCV特性等の物理データが得られることから、絶縁体11の光励起電荷量Qの照射光波長に対する依存性を評価することが可能となる。 As described above, in the third embodiment of the present invention, the wavelength of the light 3a emitted from the light source 3 is changed by the wavelength changing unit 33, and the light 3a of a plurality of wavelength bands is sequentially irradiated to the insulator 11 for each wavelength band, and each step of the photoexcited charge amount measurement method (including each step of the CV characteristic measurement method) is repeated for each wavelength band of the light 3a irradiated to the insulator 11, and the rest is configured in the same manner as in the second embodiment. Therefore, the same action and effect as the second embodiment described above can be obtained, and physical data such as the CV characteristics required to derive the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 can be obtained for each of the plurality of wavelength bands of the light 3a irradiated to the insulator 11, making it possible to evaluate the dependency of the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 on the wavelength of the irradiated light.

<実施形態4>
(CV特性測定装置)
つぎに、本発明の実施形態4に係るCV特性測定装置について説明する。図6は、本発明の実施形態4に係るCV特性測定装置の一構成例を示す模式図である。図6に示すように、本実施形態4に係るCV特性測定装置41は、上述した実施形態2に係るCV特性測定装置21の透明電極2aに代えて可動型の電極(例えば水銀プローブ42a)を備える。すなわち、本実施形態4において、CV特性測定装置41には、CV特性の測定対象として、上述した実施形態2におけるキャパシタ構造20の代わりに、水銀プローブ42aと支持電極2bと積層体25とを含むキャパシタ構造40が形成される。その他の構成は実施形態2と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
<Embodiment 4>
(CV characteristic measuring device)
Next, a CV characteristic measuring device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing one configuration example of a CV characteristic measuring device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a CV characteristic measuring device 41 according to the fourth embodiment includes a movable electrode (e.g., a mercury probe 42a) instead of the transparent electrode 2a of the CV characteristic measuring device 21 according to the second embodiment. That is, in the fourth embodiment, a capacitor structure 40 including a mercury probe 42a, a support electrode 2b, and a laminate 25 is formed in the CV characteristic measuring device 41 as a measurement target of CV characteristics instead of the capacitor structure 20 in the second embodiment. The other configurations are the same as those of the second embodiment, and the same reference numerals are used for the same components.

水銀プローブ42aは、少なくとも絶縁体11の層と半導体12の層とを含む積層体(本実施形態4では積層体25)に対して絶縁体11の層側から離間可能に接触する可動型の電極の一例である。詳細には、水銀プローブ42aは、弾力性と導電性とを兼ね備える水銀流体を内包する円筒等の筒状構造体等によって構成される電極であり、図6に示すように、支持電極2bと対向するように配置される。また、水銀プローブ42aは、駆動部(図示せず)を有し、支持電極2bに対して接近または離間する接離方向(例えば図6中の太線両側矢印で示される方向)に移動可能である。水銀プローブ42aは、例えば支持電極2b上に配置された積層体25の絶縁体11に向かって移動し、筒状構造体から露出させた水銀流体を絶縁体11の表面に当てることによって絶縁体11と接触する。また、水銀プローブ42aは、上記水銀流体を絶縁体11の表面から離す方向に移動することによって、絶縁体11から離間する。本実施形態4における水銀プローブ42aでは、絶縁体11の表面から水銀プローブ42aを離間させた場合に水銀流体の一部分が絶縁体11の表面上に残らないよう、水銀流体の粘度や筒状構造体の内径等が設定されている。このような水銀プローブ42aは、図6に示すように、配線等を介して、直流バイアス電源4、交流電源5および測定部8(本実施形態4では静電容量測定器6および電圧計7)と電気的に接続されている。 The mercury probe 42a is an example of a movable electrode that can be moved away from the layer side of the insulator 11 to the laminate (laminate 25 in this embodiment 4) including at least a layer of the insulator 11 and a layer of the semiconductor 12. In detail, the mercury probe 42a is an electrode composed of a cylindrical structure such as a cylinder containing mercury fluid having both elasticity and conductivity, and is arranged to face the support electrode 2b as shown in FIG. 6. The mercury probe 42a has a driving unit (not shown) and can move in a direction approaching or moving away from the support electrode 2b (for example, the direction indicated by the thick double-sided arrow in FIG. 6). The mercury probe 42a moves toward the insulator 11 of the laminate 25 arranged on the support electrode 2b, for example, and contacts the insulator 11 by applying the mercury fluid exposed from the cylindrical structure to the surface of the insulator 11. The mercury probe 42a moves away from the insulator 11 by moving the mercury fluid in a direction away from the surface of the insulator 11. In the mercury probe 42a in this embodiment 4, the viscosity of the mercury fluid and the inner diameter of the cylindrical structure are set so that a portion of the mercury fluid does not remain on the surface of the insulator 11 when the mercury probe 42a is separated from the surface of the insulator 11. As shown in FIG. 6, the mercury probe 42a is electrically connected to the DC bias power supply 4, the AC power supply 5, and the measurement unit 8 (the capacitance measuring device 6 and the voltmeter 7 in this embodiment 4) via wiring or the like.

キャパシタ構造40は、図6に示すように、水銀プローブ42aと支持電極2bとの間に積層体25をその層厚方向に挟むことによって形成される。本実施形態4において、光源3による光照射前のキャパシタ構造40は、水銀プローブ42aと支持電極2bと光照射前の積層体25とによって形成される。光源3による光照射後のキャパシタ構造40は、水銀プローブ42aと支持電極2bと光照射後の積層体25とによって形成される。 As shown in FIG. 6, the capacitor structure 40 is formed by sandwiching the laminate 25 between the mercury probe 42a and the support electrode 2b in the layer thickness direction. In this embodiment 4, the capacitor structure 40 before light irradiation by the light source 3 is formed by the mercury probe 42a, the support electrode 2b, and the laminate 25 before light irradiation. The capacitor structure 40 after light irradiation by the light source 3 is formed by the mercury probe 42a, the support electrode 2b, and the laminate 25 after light irradiation.

(キャパシタ構造のCV特性の測定方法)
つぎに、本発明の実施形態4に係るCV特性測定方法について説明する。本実施形態4に係るCV特性測定方法は、測定サンプルとしての絶縁体11の表面に接触させる第1の電極が透明電極2aから可動型の水銀プローブ42aに置き換わったこと以外、上述した実施形態2と同様である。すなわち、本実施形態4に係るCV特性測定方法が適用される光励起電荷量測定方法は、上記第1の電極として水銀プローブ42aを用い、図3に示したステップS101~S106の各工程を順次行うことによって実現される。本実施形態4に係るCV特性測定方法は、絶縁体11の光励起電荷量Qの測定に必要なキャパシタ構造40のCV特性を測定する方法であり、上述したCV特性測定装置41(図6参照)を用いて例えば図3に示した少なくともステップS103、S104の各工程を行うことによって実現される。
(Method of measuring CV characteristics of capacitor structure)
Next, a CV characteristic measuring method according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The CV characteristic measuring method according to the fourth embodiment is the same as the above-mentioned second embodiment, except that the first electrode to be brought into contact with the surface of the insulator 11 as the measurement sample is replaced from the transparent electrode 2a to a movable mercury probe 42a. That is, the photoexcited charge amount measuring method to which the CV characteristic measuring method according to the fourth embodiment is applied is realized by using the mercury probe 42a as the first electrode and sequentially performing each process of steps S101 to S106 shown in FIG. 3. The CV characteristic measuring method according to the fourth embodiment is a method for measuring the CV characteristics of the capacitor structure 40 required for measuring the photoexcited charge amount Q of the insulator 11, and is realized by performing at least each process of steps S103 and S104 shown in FIG. 3 using the above-mentioned CV characteristic measuring device 41 (see FIG. 6).

詳細には、本実施形態4における第1のCV特性測定工程(ステップS101)では、CV特性測定装置41の支持電極2b上に積層体25が載置され、この積層体25における絶縁体11の層に水銀プローブ42aを接触させることにより、光照射前のキャパシタ構造40が形成される。なお、積層体25の形成については、上述した実施形態2と同様である。 In detail, in the first CV characteristic measurement process (step S101) in this embodiment 4, the laminate 25 is placed on the support electrode 2b of the CV characteristic measurement device 41, and the mercury probe 42a is brought into contact with the layer of the insulator 11 in this laminate 25 to form the capacitor structure 40 before light irradiation. The formation of the laminate 25 is the same as in the above-mentioned embodiment 2.

このステップS101において、CV特性測定装置41は、静電容量測定器6および電圧計7によって光照射前のキャパシタ構造40のCV特性を測定する。ステップS101におけるCV特性測定装置41によるCV特性の測定は、絶縁体11の層と接触させる透明電極2aが水銀プローブ42aに置き換わったこと以外、上述した実施形態2と同様である。すなわち、このステップS101では、光照射前のキャパシタ構造40の静電容量Cが静電容量測定器6によって測定され、光照射前のキャパシタ構造40の印加電圧Vが電圧計7によって測定される。光照射前のキャパシタ構造40のCV特性は、この静電容量測定器6による光照射前のキャパシタ構造40の静電容量Cと、この電圧計7による光照射前のキャパシタ構造40の印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y1(図2参照)によって表される。 In this step S101, the CV characteristic measuring device 41 measures the CV characteristics of the capacitor structure 40 before light irradiation using the capacitance measuring device 6 and the voltmeter 7. The measurement of the CV characteristics by the CV characteristic measuring device 41 in step S101 is the same as that in the above-mentioned embodiment 2, except that the transparent electrode 2a that contacts the layer of the insulator 11 is replaced with a mercury probe 42a. That is, in this step S101, the capacitance C of the capacitor structure 40 before light irradiation is measured by the capacitance measuring device 6, and the applied voltage V of the capacitor structure 40 before light irradiation is measured by the voltmeter 7. The CV characteristics of the capacitor structure 40 before light irradiation are represented by a correlation line Y1 (see FIG. 2) that shows the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 40 before light irradiation measured by the capacitance measuring device 6 and the applied voltage V of the capacitor structure 40 before light irradiation measured by the voltmeter 7.

続いて、本実施形態4における第1のフラットバンド電圧導出工程(ステップS102)では、上述したステップS101で測定された光照射前のキャパシタ構造40のCV特性をもとに、フラットバンド電圧VFB1が導出される。このフラットバンド電圧VFB1の導出処理は、光照射前のキャパシタ構造40のCV特性を用いること以外、上述した実施形態2と同様である。 Next, in the first flat band voltage derivation step (step S102) in this embodiment 4, a flat band voltage VFB1 is derived based on the CV characteristics of the capacitor structure 40 before light irradiation measured in the above-mentioned step S101. The process of deriving this flat band voltage VFB1 is similar to that of the above-mentioned embodiment 2, except that the CV characteristics of the capacitor structure 40 before light irradiation are used.

続いて、本実施形態4における光照射工程(ステップS103)では、CV特性測定装置41は、積層体25から水銀プローブ42aを離間させて、この積層体25に絶縁体11の層側から光源3による光3aを照射する。このステップS103において、水銀プローブ42aは、積層体25に対して離間可能に接触する可動型の電極の一例であり、光源3によって積層体25に光3aが照射される際に積層体25から離間する。詳細には、水銀プローブ42aは、絶縁体11の表面から水銀流体を離す方向に移動することにより、積層体25における絶縁体11の層から離間する。上記のように水銀プローブ42aが絶縁体11の層から離間した後、光源3は、光照射前の積層体25に対し、絶縁体11の層側から光3aを照射する。この際、光源3は、絶縁体11の少なくとも測定対象部分を含む表面部分(好ましくは絶縁体11の表面全域)に光3aを照射する。なお、絶縁体11の測定対象部分は、絶縁体11の表面全域のうち水銀プローブ42aに接触される部分である。光源3からの光3aが照射された絶縁体11中には、光励起による電荷が発生する。絶縁体11中の光励起による電荷は、電荷遮断層23によって半導体12の層側への移動が遮断されるため、絶縁体11中に蓄積される。 Next, in the light irradiation process (step S103) in this embodiment 4, the CV characteristic measuring device 41 separates the mercury probe 42a from the laminate 25 and irradiates the laminate 25 with light 3a from the light source 3 from the layer side of the insulator 11. In this step S103, the mercury probe 42a is an example of a movable electrode that can be separated from the laminate 25, and is separated from the laminate 25 when the light source 3 irradiates the laminate 25 with light 3a. In detail, the mercury probe 42a moves in a direction that separates the mercury fluid from the surface of the insulator 11, thereby separating from the layer of the insulator 11 in the laminate 25. After the mercury probe 42a is separated from the layer of the insulator 11 as described above, the light source 3 irradiates the laminate 25 before light irradiation with light 3a from the layer side of the insulator 11. At this time, the light source 3 irradiates light 3a onto a surface portion of the insulator 11 including at least the portion to be measured (preferably the entire surface of the insulator 11). The portion to be measured of the insulator 11 is the portion of the entire surface of the insulator 11 that is in contact with the mercury probe 42a. Charges are generated in the insulator 11 due to photoexcitation when the light 3a from the light source 3 is irradiated. Charges generated by photoexcitation in the insulator 11 are stored in the insulator 11 because the charge blocking layer 23 blocks the charge from moving toward the semiconductor 12 layer.

続いて、本実施形態4における第2のCV特性測定工程(ステップS104)では、上述した光照射前の積層体25に対して光源3からの光3aが照射されたものが、光照射後の積層体25になる。ステップS104において、CV特性測定装置41は、水銀プローブ42aと支持電極2bと光照射後の積層体25とによって光照射後のキャパシタ構造40を形成し、静電容量測定器6および電圧計7によって光照射後のキャパシタ構造20のCV特性を測定する。詳細には、水銀プローブ42aは、光源3による光照射後の積層体25に対して絶縁体11の層側から接触する。すなわち、水銀プローブ42aは、光照射後の積層体25の絶縁体11に向かって移動し、この絶縁体11の表面に水銀流体を当てることにより、光照射後の積層体25における絶縁体11の層に接触する。この結果、本実施形態4における光照射後のキャパシタ構造40が形成される。 In the second CV characteristic measurement step (step S104) in this embodiment 4, the laminate 25 before light irradiation is irradiated with light 3a from the light source 3 to become the laminate 25 after light irradiation. In step S104, the CV characteristic measurement device 41 forms a capacitor structure 40 after light irradiation using the mercury probe 42a, the support electrode 2b, and the laminate 25 after light irradiation, and measures the CV characteristics of the capacitor structure 20 after light irradiation using the capacitance measurement device 6 and the voltmeter 7. In detail, the mercury probe 42a contacts the laminate 25 after light irradiation from the light source 3 from the layer side of the insulator 11. That is, the mercury probe 42a moves toward the insulator 11 of the laminate 25 after light irradiation, and contacts the layer of the insulator 11 in the laminate 25 after light irradiation by applying mercury fluid to the surface of the insulator 11. As a result, the capacitor structure 40 after light irradiation in this embodiment 4 is formed.

ステップS104におけるCV特性測定装置41によるCV特性の測定は、光照射後の絶縁体11の層と接触している第1の電極が透明電極2aから水銀プローブ42aに置き換わったこと以外、すなわち、CV特性の測定対象が光照射後のキャパシタ構造40であること以外、上述した実施形態2と同様である。このようなステップS104では、光照射後のキャパシタ構造40の静電容量Cが静電容量測定器6によって測定され、光照射後のキャパシタ構造40の印加電圧Vが電圧計7によって測定される。光照射後のキャパシタ構造40のCV特性は、この静電容量測定器6による光照射後のキャパシタ構造40の静電容量Cと、この電圧計7による光照射後のキャパシタ構造40の印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y2(図2参照)によって表される。 The measurement of the CV characteristics by the CV characteristic measuring device 41 in step S104 is the same as that in the above-described embodiment 2, except that the first electrode in contact with the layer of the insulator 11 after light irradiation is replaced from the transparent electrode 2a to the mercury probe 42a, that is, the object of measurement of the CV characteristics is the capacitor structure 40 after light irradiation. In such step S104, the capacitance C of the capacitor structure 40 after light irradiation is measured by the capacitance measuring device 6, and the applied voltage V of the capacitor structure 40 after light irradiation is measured by the voltmeter 7. The CV characteristics of the capacitor structure 40 after light irradiation are represented by the correlation line Y2 (see FIG. 2) showing the correlation between the capacitance C of the capacitor structure 40 after light irradiation measured by the capacitance measuring device 6 and the applied voltage V of the capacitor structure 40 after light irradiation measured by the voltmeter 7.

続いて、本実施形態4における第2のフラットバンド電圧導出工程(ステップS105)では、上述したステップS104で測定された光照射後のキャパシタ構造40のCV特性をもとに、フラットバンド電圧VFB2が導出される。このフラットバンド電圧VFB2の導出処理は、光照射後のキャパシタ構造40のCV特性を用いること以外、上述した実施形態2と同様である。 Next, in a second flat band voltage derivation step (step S105) in this embodiment 4, a flat band voltage VFB2 is derived based on the CV characteristics of the capacitor structure 40 after light irradiation measured in the above-mentioned step S104. The process of deriving this flat band voltage VFB2 is similar to that of the above-mentioned embodiment 2, except that the CV characteristics of the capacitor structure 40 after light irradiation are used.

本実施形態4に係るCV特性測定方法は、本実施形態4におけるステップS101~S105の各工程を含むものである。このCV特性測定方法の各工程を実行後、上述した実施形態2の場合と同様に、ステップS106の光励起電荷量導出工程が行われ、本実施形態4における光励起電荷量測定方法が終了する。 The CV characteristics measurement method according to the fourth embodiment includes each of steps S101 to S105 in the fourth embodiment. After each step of this CV characteristics measurement method is performed, the photoexcited charge amount derivation step of step S106 is performed as in the second embodiment described above, and the photoexcited charge amount measurement method according to the fourth embodiment is completed.

本実施形態4の光励起電荷量導出工程(ステップS106)は、本実施形態4のステップS102によるフラットバンド電圧VFB1と本実施形態4のステップS105によるフラットバンド電圧VFB2とを用いること以外、上述した実施形態2と同様である。すなわち、このステップS106により、本実施形態4のキャパシタ構造40における絶縁体11の光励起電荷量Qが、上記のフラットバンド電圧VFB1、VFB2、電荷蓄積状態の静電容量CIおよび式(1)、(2)をもとに導出される。本実施形態4において、電荷蓄積状態の静電容量CIは、例えば、光照射前のキャパシタ構造40に含まれる半導体12の層に電荷が蓄積された状態における静電容量である。このような電荷蓄積状態の静電容量CIは、キャパシタ構造40の絶縁領域(本実施形態4では絶縁体11の層および電荷遮断層23の領域)の静電容量と一致し、光照射前のキャパシタ構造40のCV特性において、印加電圧Vに応じて最大値となる時の静電容量Cから導出することができる。 The photoexcited charge amount derivation step (step S106) of the present embodiment 4 is similar to that of the above-mentioned embodiment 2, except that the flat band voltage V FB 1 by step S102 of the present embodiment 4 and the flat band voltage V FB 2 by step S105 of the present embodiment 4 are used. That is, in this step S106, the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 in the capacitor structure 40 of the present embodiment 4 is derived based on the above-mentioned flat band voltages V FB 1 and V FB 2, the capacitance C I in the charge storage state, and the formulas (1) and (2). In the present embodiment 4, the capacitance C I in the charge storage state is, for example, the capacitance in a state in which charges are stored in the layer of the semiconductor 12 included in the capacitor structure 40 before light irradiation. Such a capacitance C I in the charge storage state matches the capacitance of the insulating region of the capacitor structure 40 (the region of the layer of the insulator 11 and the charge blocking layer 23 in the present embodiment 4), and can be derived from the capacitance C when it becomes a maximum value according to the applied voltage V in the CV characteristic of the capacitor structure 40 before light irradiation.

なお、本実施形態4における第1のCV特性測定工程(ステップS101)では、半導体12の層と電荷遮断層23と絶縁体11の層との積層によって形成された積層体25をCV特性測定装置41の支持電極2b上に配置し、この積層体25の絶縁体11と水銀プローブ42aとを接触させることによってキャパシタ構造40を形成していたが、本実施形態4に係るCV特性測定方法は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態4に係るCV特性測定方法では、予め支持電極2b上に半導体12の層を固定配置しておき、この支持電極2b上の半導体12の層と水銀プローブ42aとの間に、光照射前の絶縁体11と電荷遮断層23との積層体を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造40を形成してもよい。或いは、予め支持電極2b上に半導体12の層と電荷遮断層23との積層体を固定配置しておき、この支持電極2b上の積層体における電荷遮断層23と水銀プローブ42aとの間に、光照射前の絶縁体11を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造40を形成してもよい。 In the first CV characteristic measurement step (step S101) in this embodiment 4, the laminate 25 formed by laminating the semiconductor 12 layer, the charge blocking layer 23, and the insulator 11 layer is placed on the support electrode 2b of the CV characteristic measurement device 41, and the insulator 11 of the laminate 25 is brought into contact with the mercury probe 42a to form the capacitor structure 40, but the CV characteristic measurement method according to this embodiment 4 is not limited to this. For example, in the CV characteristic measurement method according to this embodiment 4, the layer of the semiconductor 12 is fixedly placed on the support electrode 2b in advance, and the laminate of the insulator 11 and the charge blocking layer 23 before light irradiation is interposed between the layer of the semiconductor 12 on the support electrode 2b and the mercury probe 42a, to form the capacitor structure 40 before light irradiation. Alternatively, a laminate of a semiconductor layer 12 and a charge blocking layer 23 may be fixedly disposed on the support electrode 2b in advance, and the pre-light-irradiation capacitor structure 40 may be formed by interposing the pre-light-irradiation insulator 11 between the charge blocking layer 23 in the laminate on the support electrode 2b and the mercury probe 42a.

上記の手法により、積層体25を準備する手間を低減することができ、簡便に測定サンプルを準備することができる。これに加え、光照射後のキャパシタ構造40のCV特性を測定完了する毎に複数の絶縁体11を順次切り替えてキャパシタ構造40を形成し直した場合であっても、CV特性が測定される複数のキャパシタ構造40の間で半導体12の特性差を無くすことができる。これにより、CV特性の測定誤差を低減できることから、キャパシタ構造40のCV特性を精度良く測定することができ、延いては、絶縁体11の光励起電荷量Qを精度よく導出することができる。 The above method reduces the effort required to prepare the laminate 25, and allows for easy preparation of a measurement sample. In addition, even if the capacitor structure 40 is re-formed by sequentially switching between the multiple insulators 11 each time the measurement of the CV characteristics of the capacitor structure 40 after light irradiation is completed, the difference in characteristics of the semiconductor 12 can be eliminated between the multiple capacitor structures 40 whose CV characteristics are measured. This reduces the measurement error of the CV characteristics, allowing the CV characteristics of the capacitor structure 40 to be measured with high accuracy, and ultimately allows the photoexcited charge amount Q of the insulator 11 to be derived with high accuracy.

以上、説明したように、本発明の実施形態4では、積層体25に対して絶縁体11の層側から接触する第1の電極として、積層体25に対して離間可能に接触する可動型の電極を用い、積層体25から可動型の電極を離間させて、積層体25に絶縁体11の層側から光源3による光3aを照射し、可動型の電極と支持電極2bと光照射後の積層体25とによって光照射後のキャパシタ構造40を形成し、光照射後のキャパシタ構造40のCV特性を測定するようにし、その他を実施形態2と同様に構成している。このため、上述した実施形態2と同様の作用効果を享受するとともに、絶縁体11の表面全域のうち電極を接触させる部分を含む広範囲の表面部分に対して光照射することができ、この結果、光照射後の絶縁体11を含むキャパシタ構造40のCV特性をより容易に測定することができる。また、上記可動型の電極として水銀プローブ42aを用いているので、絶縁体11の光照射の対象面にプローブ電極の接触傷や圧痕がつくことを防止することができる。この結果、光照射後の絶縁体11を含むキャパシタ構造40のCV特性を安定して測定することができる。 As described above, in the fourth embodiment of the present invention, a movable electrode that can be separated from the laminate 25 is used as the first electrode that contacts the laminate 25 from the layer side of the insulator 11, the movable electrode is separated from the laminate 25, the laminate 25 is irradiated with light 3a from the light source 3 from the layer side of the insulator 11, the capacitor structure 40 after light irradiation is formed by the movable electrode, the support electrode 2b, and the laminate 25 after light irradiation, and the CV characteristics of the capacitor structure 40 after light irradiation are measured, and the rest are configured in the same manner as in the second embodiment. Therefore, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and light can be irradiated to a wide range of surface parts including the part where the electrode is in contact with the entire surface of the insulator 11, and as a result, the CV characteristics of the capacitor structure 40 including the insulator 11 after light irradiation can be more easily measured. In addition, since the mercury probe 42a is used as the movable electrode, it is possible to prevent contact scratches and indentations of the probe electrode on the surface of the insulator 11 that is the target of light irradiation. As a result, the CV characteristics of the capacitor structure 40 including the insulator 11 after light irradiation can be stably measured.

なお、上述した実施形態1~4では、筐体9によって形成される暗室の内部に、CV特性測定装置を構成する第1の電極、第2の電極、光源、直流バイアス電源、交流電源、静電容量測定器および電圧計と、これらの第1の電極と第2の電極との間に介在させる積層体とを収容していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記暗室の内部には、CV特性を測定するために光照射において外光を遮断する必要があるもの、すなわち、少なくとも、測定対象であるキャパシタ構造を構成する第1の電極、第2の電極および積層体と、光照射の光源とを収容するようにしてもよい。 In the above-mentioned first to fourth embodiments, the first electrode, the second electrode, the light source, the DC bias power supply, the AC power supply, the capacitance meter, and the voltmeter constituting the CV characteristics measuring device, as well as the laminate interposed between the first and second electrodes, are housed inside the darkroom formed by the housing 9, but the present invention is not limited to this. For example, the darkroom may house at least the first electrode, the second electrode, and the laminate constituting the capacitor structure to be measured, and the light source for light irradiation, which need to be shielded from external light in order to measure the CV characteristics.

また、上述した実施形態3、4では、測定対象の絶縁体11を含む積層体として、半導体12の層と電荷遮断層23と絶縁体11の層とからなる積層体25を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、光源3からの光3aの波長を変化させる波長変更部33を備える実施形態3のCV特性測定装置31において、CV特性が測定されるキャパシタ構造20は、透明電極2aと支持電極2bとの間に、半導体12の層と絶縁体11の層とからなる積層体15を介在させて形成されるものであってもよい。また、絶縁体11と離間可能に接触させる可動型の電極として水銀プローブ42aを備える実施形態4のCV特性測定装置41において、CV特性が測定されるキャパシタ構造40は、水銀プローブ42aと支持電極2bとの間に、半導体12の層と絶縁体11の層とからなる積層体15を介在させて形成されるものであってもよい。すなわち、本発明に係るCV特性測定装置は、上述した実施形態1~4を適宜組み合わせたものであってもよい。 In the above-mentioned third and fourth embodiments, the laminate 25 including the semiconductor 12 layer, the charge blocking layer 23, and the insulator 11 layer is exemplified as the laminate including the insulator 11 to be measured, but the present invention is not limited thereto. For example, in the CV characteristic measuring device 31 of the third embodiment including the wavelength changing unit 33 for changing the wavelength of the light 3a from the light source 3, the capacitor structure 20 for measuring the CV characteristics may be formed by interposing the laminate 15 including the semiconductor 12 layer and the insulator 11 layer between the transparent electrode 2a and the support electrode 2b. In the CV characteristic measuring device 41 of the fourth embodiment including the mercury probe 42a as a movable electrode that can be brought into contact with the insulator 11 in a separable manner, the capacitor structure 40 for measuring the CV characteristics may be formed by interposing the laminate 15 including the semiconductor 12 layer and the insulator 11 layer between the mercury probe 42a and the support electrode 2b. That is, the CV characteristic measuring device according to the present invention may be a combination of the above-mentioned first to fourth embodiments.

また、上述した実施形態4では、絶縁体11と離間可能に接触させる可動型の電極として水銀プローブ42aを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、当該可動型の電極は、水銀プローブ42aに限らず、水銀プローブ42a以外の電極であってもよい。 In addition, in the above-mentioned embodiment 4, the mercury probe 42a is exemplified as a movable electrode that can be brought into contact with the insulator 11 in a separable manner, but the present invention is not limited to this. For example, the movable electrode is not limited to the mercury probe 42a, and may be an electrode other than the mercury probe 42a.

以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明は、下記の実施例等によって限定されるものではない。 The present invention will be explained below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<実施例1>
実施例1では、上述した実施形態4に係るCV特性測定装置41(図6参照)を用い、測定サンプルについてCV特性の測定を行った。実施例1の測定サンプルは、P型シリコンウェハ(半導体12の一例)の上にポリイミド膜(絶縁体11の一例)を積層してなる積層体とした。この積層体におけるポリイミド膜の厚さは、1[μm]とした。水銀プローブ42aの電極直径は、0.17[cm]である。実施例1において、測定サンプルは、光源3からの光3a(照射光)以外の外光を遮断するために、CV特性測定装置41の筐体9による暗室内に保管した。この測定サンプルに対するCV特性の測定は、この暗室内で行った。
Example 1
In Example 1, the CV characteristics of the measurement sample were measured using the CV characteristics measurement device 41 (see FIG. 6) according to the above-mentioned embodiment 4. The measurement sample of Example 1 was a laminate formed by laminating a polyimide film (an example of the insulator 11) on a P-type silicon wafer (an example of the semiconductor 12). The thickness of the polyimide film in this laminate was 1 [μm]. The electrode diameter of the mercury probe 42a was 0.17 [cm]. In Example 1, the measurement sample was stored in a darkroom by the housing 9 of the CV characteristics measurement device 41 in order to block external light other than the light 3a (irradiation light) from the light source 3. The CV characteristics of this measurement sample were measured in this darkroom.

実施例1におけるCV特性の測定では、CV特性測定装置41の支持電極2b上に、P型シリコンウェハが支持電極2bと接触する向きで測定サンプルを載置し、この測定サンプルにおけるポリイミド膜の表面に水銀プローブ42aを下して接触させた。これにより、支持電極2bとP型シリコンウェハとポリイミド膜と水銀プローブ42aとからなるキャパシタ構造を形成した。続いて、CV特性測定装置41は、このキャパシタ構造に対し、直流バイアス電源4によって直流バイアス電圧を印加し、且つ、交流電源5によって交流電圧を印加した。このとき、直流バイアス電圧は、-50[V]以上50[V]以下とした。交流電圧の周波数は、100[kHz]とした。CV特性測定装置41は、この状態におけるキャパシタ構造の静電容量Cおよび印加電圧Vを静電容量測定器6および電圧計7によって各々測定し、これにより、このキャパシタ構造のCV特性を測定した。 In the measurement of the CV characteristics in Example 1, a measurement sample was placed on the support electrode 2b of the CV characteristics measurement device 41 in such a direction that the P-type silicon wafer was in contact with the support electrode 2b, and a mercury probe 42a was lowered and brought into contact with the surface of the polyimide film of the measurement sample. This formed a capacitor structure consisting of the support electrode 2b, the P-type silicon wafer, the polyimide film, and the mercury probe 42a. Next, the CV characteristics measurement device 41 applied a DC bias voltage to this capacitor structure by the DC bias power supply 4, and an AC voltage to this capacitor structure by the AC power supply 5. At this time, the DC bias voltage was set to -50 [V] or more and 50 [V] or less. The frequency of the AC voltage was set to 100 [kHz]. The CV characteristics measurement device 41 measured the capacitance C and applied voltage V of the capacitor structure in this state by the capacitance measurement device 6 and the voltmeter 7, respectively, and thereby measured the CV characteristics of this capacitor structure.

図7は、本発明の実施例1におけるCV特性の測定結果の一例を示す図である。実施例1では、図7に示すように、光照射前のキャパシタ構造の静電容量Cと印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y1が、この光照射前のキャパシタ構造のCV特性として得られた。また、この得られた相関線Y1に基づいて、図7に示すように、光照射前のキャパシタ構造のフラットバンド電圧VFB1を導出することができた。 Fig. 7 is a diagram showing an example of the measurement results of the CV characteristics in Example 1 of the present invention. In Example 1, as shown in Fig. 7, a correlation line Y1 showing the correlation between the capacitance C of the capacitor structure before light irradiation and the applied voltage V was obtained as the CV characteristics of this capacitor structure before light irradiation. Furthermore, based on this obtained correlation line Y1, as shown in Fig. 7, it was possible to derive the flat band voltage VFB1 of the capacitor structure before light irradiation.

その後、CV特性測定装置41は、キャパシタ構造のポリイミド膜に接触させていた水銀プローブ42aを当該ポリイミド膜から離間させ、この水銀プローブ42aが外されたポリイミド膜の表面に対し、光源3によって光3aを照射した。このとき、光3aは、波長が470[nm]であるLED光とした。光3aの強度は、4[μW/cm2]とした。光3aの照射時間は、30分間とした。この状態において、CV特性測定装置41は、光照射前のCV特性と同様の条件で、光照射後のキャパシタ構造の静電容量Cおよび印加電圧Vを静電容量測定器6および電圧計7によって各々測定し、これにより、この光照射後のキャパシタ構造のCV特性を測定した。この結果、図7に示すように、光照射後のキャパシタ構造の静電容量Cと印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y2が、この光照射後のキャパシタ構造のCV特性として得られた。また、この得られた相関線Y2に基づいて、図7に示すように、光照射後のキャパシタ構造のフラットバンド電圧VFB2を導出することができた。 Thereafter, the CV characteristic measuring device 41 separated the mercury probe 42a, which had been in contact with the polyimide film of the capacitor structure, from the polyimide film, and irradiated the surface of the polyimide film from which the mercury probe 42a had been removed with light 3a by the light source 3. At this time, the light 3a was LED light with a wavelength of 470 [nm]. The intensity of the light 3a was 4 [μW/cm 2 ]. The irradiation time of the light 3a was 30 minutes. In this state, the CV characteristic measuring device 41 measured the capacitance C and applied voltage V of the capacitor structure after the light irradiation using the capacitance measuring device 6 and the voltmeter 7 under the same conditions as the CV characteristics before the light irradiation, respectively, thereby measuring the CV characteristics of the capacitor structure after the light irradiation. As a result, as shown in FIG. 7, a correlation line Y2 showing the correlation between the capacitance C and applied voltage V of the capacitor structure after the light irradiation was obtained as the CV characteristics of the capacitor structure after the light irradiation. Based on the obtained correlation line Y2, the flat band voltage VFB2 of the capacitor structure after light irradiation could be derived as shown in FIG.

続いて、実施例1では、これら光照射前および光照射後の各フラットバンド電圧VFB1、VFB2を用い、上述した式(1)に基づいて、図7に示すフラットバンド電圧差ΔVFBを導出した。得られたフラットバンド電圧差ΔVFBは、14.7[V]であった。また、実施例1における光照射前のキャパシタ構造のCV特性(図7に示す相関線Y1参照)に基づいて、電荷蓄積状態の静電容量CIを導出した。得られた静電容量CIは、105.3[pF]であった。このように得られたフラットバンド電圧差ΔVFBおよび静電容量CIを用い、上述した式(2)に基づいて、上記ポリイミド膜の光励起電荷量Qを導出することができた。得られた光励起電荷量Qは、上記ポリイミド膜中で光励起によって増加した電荷量であり、1.5×10-9[C]であった。 Next, in Example 1, the flat band voltage difference ΔV FB shown in FIG. 7 was derived based on the above-mentioned formula (1) using the flat band voltages V FB 1 and V FB 2 before and after light irradiation. The obtained flat band voltage difference ΔV FB was 14.7 [V]. In addition, the capacitance C I in the charge storage state was derived based on the CV characteristics of the capacitor structure before light irradiation in Example 1 (see the correlation line Y1 shown in FIG. 7). The obtained capacitance C I was 105.3 [pF]. Using the flat band voltage difference ΔV FB and capacitance C I thus obtained, the photoexcited charge amount Q of the polyimide film could be derived based on the above-mentioned formula (2). The obtained photoexcited charge amount Q was the charge amount increased by photoexcitation in the polyimide film, and was 1.5×10 −9 [C].

<実施例2>
実施例2では、実施例1と同様にCV特性測定装置41を用い、測定サンプルについてCV特性の測定を行った。実施例2の測定サンプルは、電荷遮断層23の一例である熱酸化膜(SiO2)を実施例1と同様のP型シリコンウェハの表面に積層し、この熱酸化膜の上に、実施例1と同様のポリイミド膜を積層してなる積層体とした。すなわち、この積層体において、熱酸化膜は、P型シリコンウェハとポリイミド膜との間に介在している。この熱酸化膜の厚さは、50[nm]とした。この熱酸化膜の体積抵抗値は、上記ポリイミド膜の体積抵抗値(=1×1017[Ω・cm])に比べて高い値であり、具体的には、1×1018[Ω・cm]であった。また、CV特性測定装置41の水銀プローブ42aは、実施例1と同様にとした。実施例2における測定サンプルは、実施例1と同様に、外光を遮断するためにCV特性測定装置41の筐体9による暗室内に保管した。この測定サンプルに対するCV特性の測定は、この暗室内で行った。
Example 2
In Example 2, the CV characteristics of the measurement sample were measured using the CV characteristics measurement device 41 in the same manner as in Example 1. The measurement sample in Example 2 was a laminate in which a thermal oxide film (SiO 2 ), which is an example of the charge blocking layer 23, was laminated on the surface of a P-type silicon wafer in the same manner as in Example 1, and a polyimide film in the same manner as in Example 1 was laminated on the thermal oxide film. That is, in this laminate, the thermal oxide film was interposed between the P-type silicon wafer and the polyimide film. The thickness of this thermal oxide film was set to 50 [nm]. The volume resistance value of this thermal oxide film was higher than the volume resistance value (=1×10 17 [Ω·cm]) of the polyimide film, specifically, 1×10 18 [Ω·cm]. The mercury probe 42a of the CV characteristics measurement device 41 was the same as in Example 1. The measurement sample in Example 2 was stored in a darkroom by the housing 9 of the CV characteristics measurement device 41 in order to block external light in the same manner as in Example 1. The CV characteristics of the measurement sample were measured in this darkroom.

実施例2におけるCV特性の測定では、CV特性測定装置41の支持電極2b上に、P型シリコンウェハが支持電極2bと接触する向きで測定サンプルを載置し、この測定サンプルにおけるポリイミド膜の表面に水銀プローブ42aを下して接触させた。これにより、支持電極2bとP型シリコンウェハと熱酸化膜とポリイミド膜と水銀プローブ42aとからなるキャパシタ構造を形成した。続いて、CV特性測定装置41は、このキャパシタ構造に対し、直流バイアス電源4によって直流バイアス電圧を印加し、且つ、交流電源5によって交流電圧を印加した。このとき、直流バイアス電圧は、-50[V]以上100[V]以下とした。交流電圧の周波数は、100[kHz]とした。CV特性測定装置41は、この状態におけるキャパシタ構造の静電容量Cおよび印加電圧Vを静電容量測定器6および電圧計7によって各々測定し、これにより、このキャパシタ構造のCV特性を測定した。 In the measurement of the CV characteristics in Example 2, a measurement sample was placed on the support electrode 2b of the CV characteristics measurement device 41 in such a direction that the P-type silicon wafer was in contact with the support electrode 2b, and a mercury probe 42a was lowered and brought into contact with the surface of the polyimide film of the measurement sample. This formed a capacitor structure consisting of the support electrode 2b, the P-type silicon wafer, the thermal oxide film, the polyimide film, and the mercury probe 42a. Next, the CV characteristics measurement device 41 applied a DC bias voltage to this capacitor structure by the DC bias power supply 4, and an AC voltage to this capacitor structure by the AC power supply 5. At this time, the DC bias voltage was set to -50 [V] or more and 100 [V] or less. The frequency of the AC voltage was set to 100 [kHz]. The CV characteristics measurement device 41 measured the capacitance C and applied voltage V of the capacitor structure in this state by the capacitance measurement device 6 and the voltmeter 7, respectively, and thereby measured the CV characteristics of this capacitor structure.

図8は、本発明の実施例2におけるCV特性の測定結果の一例を示す図である。実施例2では、図8に示すように、光照射前のキャパシタ構造の静電容量Cと印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y1が、この光照射前のキャパシタ構造のCV特性として得られた。また、この得られた相関線Y1に基づいて、図8に示すように、光照射前のキャパシタ構造のフラットバンド電圧VFB1を導出することができた。 Fig. 8 is a diagram showing an example of the measurement results of the CV characteristics in Example 2 of the present invention. In Example 2, as shown in Fig. 8, a correlation line Y1 showing the correlation between the capacitance C of the capacitor structure before light irradiation and the applied voltage V was obtained as the CV characteristics of this capacitor structure before light irradiation. Furthermore, based on this obtained correlation line Y1, as shown in Fig. 8, it was possible to derive the flat band voltage VFB1 of the capacitor structure before light irradiation.

その後、CV特性測定装置41は、キャパシタ構造のポリイミド膜に接触させていた水銀プローブ42aを当該ポリイミド膜から離間させ、この水銀プローブ42aが外されたポリイミド膜の表面に対し、光源3によって光3aを照射した。このとき、光3aは、波長が470[nm]であるLED光とした。光3aの強度は、4[μW/cm2]とした。光3aの照射時間は、30分間とした。この状態において、CV特性測定装置41は、光照射前のCV特性と同様の条件で、光照射後のキャパシタ構造の静電容量Cおよび印加電圧Vを静電容量測定器6および電圧計7によって各々測定し、これにより、この光照射後のキャパシタ構造のCV特性を測定した。この結果、図8に示すように、光照射後のキャパシタ構造の静電容量Cと印加電圧Vとの相関関係を示す相関線Y2が、この光照射後のキャパシタ構造のCV特性として得られた。また、この得られた相関線Y2に基づいて、図8に示すように、光照射後のキャパシタ構造のフラットバンド電圧VFB2を導出することができた。 Thereafter, the CV characteristic measuring device 41 separated the mercury probe 42a, which had been in contact with the polyimide film of the capacitor structure, from the polyimide film, and irradiated the surface of the polyimide film from which the mercury probe 42a had been removed with light 3a by the light source 3. At this time, the light 3a was LED light with a wavelength of 470 [nm]. The intensity of the light 3a was 4 [μW/cm 2 ]. The irradiation time of the light 3a was 30 minutes. In this state, the CV characteristic measuring device 41 measured the capacitance C and applied voltage V of the capacitor structure after the light irradiation using the capacitance measuring device 6 and the voltmeter 7 under the same conditions as the CV characteristics before the light irradiation, respectively, thereby measuring the CV characteristics of the capacitor structure after the light irradiation. As a result, as shown in FIG. 8, a correlation line Y2 showing the correlation between the capacitance C and applied voltage V of the capacitor structure after the light irradiation was obtained as the CV characteristics of the capacitor structure after the light irradiation. Based on the obtained correlation line Y2, the flat band voltage VFB2 of the capacitor structure after light irradiation could be derived as shown in FIG.

続いて、実施例2では、これら光照射前および光照射後の各フラットバンド電圧VFB1、VFB2を用い、上述した式(1)に基づいて、図8に示すフラットバンド電圧差ΔVFBを導出した。得られたフラットバンド電圧差ΔVFBは、62.8[V]であった。また、実施例2における光照射前のキャパシタ構造のCV特性(図8に示す相関線Y1参照)に基づいて、電荷蓄積状態の静電容量CIを導出した。得られた静電容量CIは、106.7[pF]であった。このように得られたフラットバンド電圧差ΔVFBおよび静電容量CIを用い、上述した式(2)に基づいて、上記ポリイミド膜の光励起電荷量Qを導出することができた。得られた光励起電荷量Qは、上記ポリイミド膜中で光励起によって増加した電荷量であり、6.7×10-9[C]であった。 Next, in Example 2, the flat band voltage difference ΔV FB shown in FIG. 8 was derived based on the above-mentioned formula (1) using the flat band voltages V FB 1 and V FB 2 before and after light irradiation. The obtained flat band voltage difference ΔV FB was 62.8 [V]. In addition, the capacitance C I in the charge storage state was derived based on the CV characteristics of the capacitor structure before light irradiation in Example 2 (see the correlation line Y1 shown in FIG. 8). The obtained capacitance C I was 106.7 [pF]. Using the flat band voltage difference ΔV FB and capacitance C I thus obtained, the photoexcited charge amount Q of the polyimide film could be derived based on the above-mentioned formula (2). The obtained photoexcited charge amount Q was the amount of charge increased by photoexcitation in the polyimide film, and was 6.7×10 −9 [C].

なお、本発明は、上述した実施形態1~4および実施例1、2によって限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態1~4に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments 1 to 4 and examples 1 and 2. The present invention also includes configurations in which the above-mentioned components are appropriately combined. In addition, other embodiments, examples, operational techniques, etc. made by those skilled in the art based on the above-mentioned embodiments 1 to 4 are all included in the scope of the present invention.

1、21、31、41 CV特性測定装置
2a 透明電極
2b 支持電極
3 光源
3a 光
4 直流バイアス電源
5 交流電源
6 静電容量測定器
7 電圧計
8 測定部
9 筐体
10、20、40 キャパシタ構造
11 絶縁体
12 半導体
15、25 積層体
23 電荷遮断層
33 波長変更部
42a 水銀プローブ
Y1、Y2 相関線
REFERENCE SIGNS LIST 1, 21, 31, 41 CV characteristic measuring device 2a Transparent electrode 2b Support electrode 3 Light source 3a Light 4 DC bias power supply 5 AC power supply 6 Capacitance measuring device 7 Voltmeter 8 Measuring section 9 Housing 10, 20, 40 Capacitor structure 11 Insulator 12 Semiconductor 15, 25 Laminated body 23 Charge blocking layer 33 Wavelength changing section 42a Mercury probe Y1, Y2 Correlation line

Claims (10)

絶縁体の層と半導体の層とを含む積層体に前記絶縁体の層側から光を照射し、光励起によって前記絶縁体中に電荷を発生させる光照射工程と、
前記絶縁体の層側から前記積層体に接触する第1の電極と、前記半導体の層側から前記積層体に接触する第2の電極と、光照射後の前記積層体とを含む光照射後のキャパシタ構造の静電容量-電圧特性を測定する測定工程と、
を含み、
前記積層体における前記絶縁体の層と前記半導体の層との間には、前記絶縁体に比して電気抵抗の高い電荷遮断層が介在する、
ことを特徴とする静電容量-電圧特性測定方法。
a light irradiation step of irradiating a laminate including an insulator layer and a semiconductor layer with light from the insulator layer side to generate charges in the insulator by photoexcitation;
a measuring step of measuring capacitance-voltage characteristics of a capacitor structure after light irradiation, the capacitor structure including a first electrode contacting the laminate from the insulator layer side, a second electrode contacting the laminate from the semiconductor layer side, and the laminate after light irradiation;
Including,
a charge blocking layer having a higher electrical resistance than the insulator is interposed between the insulator layer and the semiconductor layer in the laminate;
The capacitance-voltage characteristic measuring method according to the present invention is characterized in that:
前記第1の電極は、前記積層体に照射される前記光に対して透明な透明電極であり、
前記光照射工程は、前記第1の電極と前記第2の電極と光照射前の前記積層体とによって形成される光照明前のキャパシタ構造の前記積層体に対し、前記第1の電極を介して前記絶縁体の層側から前記光を照射する、
ことを特徴とする請求項に記載の静電容量-電圧特性測定方法。
the first electrode is a transparent electrode that is transparent to the light irradiated to the laminate;
The light irradiation step includes irradiating the laminate having a capacitor structure before light illumination, which is formed by the first electrode, the second electrode, and the laminate before light irradiation, with the light from the insulator layer side via the first electrode.
2. The method for measuring capacitance-voltage characteristics according to claim 1 .
前記第1の電極は、前記積層体に対して離間可能に接触する可動型の電極であり、
前記光照射工程は、前記積層体から前記第1の電極を離間させて、前記積層体に前記絶縁体の層側から前記光を照射し、
前記測定工程は、前記第1の電極と前記第2の電極と光照射後の前記積層体とによって光照射後の前記キャパシタ構造を形成し、光照射後の前記キャパシタ構造の静電容量-電圧特性を測定する、
ことを特徴とする請求項に記載の静電容量-電圧特性測定方法。
the first electrode is a movable electrode that is in separable contact with the stack;
The light irradiation step includes irradiating the laminate with the light from the insulating layer side with the first electrode spaced apart from the laminate;
the measuring step includes forming the capacitor structure after light irradiation using the first electrode, the second electrode, and the laminate after light irradiation, and measuring the capacitance-voltage characteristics of the capacitor structure after light irradiation.
2. The method for measuring capacitance-voltage characteristics according to claim 1 .
前記可動型の電極は、水銀プローブである、
ことを特徴とする請求項に記載の静電容量-電圧特性測定方法。
The movable electrode is a mercury probe.
4. The method for measuring capacitance-voltage characteristics according to claim 3 .
絶縁体の層と半導体の層とを含む積層体に対して、前記絶縁体の層側から接触する第1の電極と、
前記積層体に対して、前記半導体の層側から接触する第2の電極と、
前記積層体に対して、前記絶縁体の層側から光を照射する光源と、
前記第1の電極と前記第2の電極と光照射後の前記積層体とを含む光照射後のキャパシタ構造に対して、直流バイアス電圧を印加する直流電源と、
光照射後の前記キャパシタ構造に対して交流電圧を印加する交流電源と、
光照射後の前記キャパシタ構造の静電容量-電圧特性を測定する測定部と、
少なくとも前記光源と前記積層体と前記第1の電極と前記第2の電極とが収容される暗室を形成する筐体と、
を備え
前記積層体は、前記絶縁体の層と前記半導体の層との間に介在し、前記絶縁体に比して高い電気抵抗を有する電荷遮断層をさらに含む、
ことを特徴とする静電容量-電圧特性測定装置。
a first electrode that is in contact with a laminate including an insulator layer and a semiconductor layer from the insulator layer side;
a second electrode in contact with the stack from the semiconductor layer side;
a light source that irradiates the laminate with light from the insulating layer side;
a DC power source that applies a DC bias voltage to a capacitor structure after light irradiation, the capacitor structure including the first electrode, the second electrode, and the laminate after light irradiation;
an AC power source that applies an AC voltage to the capacitor structure after the light irradiation;
A measurement unit for measuring the capacitance-voltage characteristics of the capacitor structure after light irradiation;
a housing forming a darkroom in which at least the light source, the laminate, the first electrode, and the second electrode are housed;
Equipped with
The laminate further includes a charge blocking layer interposed between the insulator layer and the semiconductor layer and having a higher electrical resistance than the insulator.
The capacitance-voltage characteristic measuring device is characterized by the above.
前記第1の電極は、前記光源からの前記光に対して透明な透明電極であり、
前記光源は、前記第1の電極と前記第2の電極と光照射前の前記積層体とによって形成される光照射前のキャパシタ構造の前記積層体に対し、前記第1の電極を介して前記絶縁体の層側から前記光を照射する、
ことを特徴とする請求項に記載の静電容量-電圧特性測定装置。
the first electrode is a transparent electrode that is transparent to the light from the light source;
the light source irradiates the stack of a capacitor structure before light irradiation, which is formed by the first electrode, the second electrode, and the stack before light irradiation, with the light from the insulator layer side via the first electrode;
6. The capacitance-voltage characteristic measuring device according to claim 5 .
前記第1の電極は、前記積層体に対して離間可能に接触する可動型の電極であり、
前記可動型の電極は、前記光源によって前記積層体に前記光が照射される際に前記積層体から離間し、光照射後の前記積層体に接触する、
ことを特徴とする請求項に記載の静電容量-電圧特性測定装置。
the first electrode is a movable electrode that is in separable contact with the stack;
the movable electrode is separated from the laminate when the light is irradiated to the laminate by the light source, and is in contact with the laminate after the light irradiation.
6. The capacitance-voltage characteristic measuring device according to claim 5 .
前記可動型の電極は、水銀プローブである、
ことを特徴とする請求項に記載の静電容量-電圧特性測定装置。
The movable electrode is a mercury probe.
8. The capacitance-voltage characteristic measuring device according to claim 7 .
前記光源からの前記光の波長を変化させる波長変更部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項のいずれか一つに記載の静電容量-電圧特性測定装置。
Further comprising a wavelength changing unit that changes the wavelength of the light from the light source.
The capacitance-voltage characteristic measuring device according to any one of claims 5 to 8 .
前記半導体の層は、前記第2の電極に設けられている、
ことを特徴とする請求項のいずれか一つに記載の静電容量-電圧特性測定装置。
The semiconductor layer is provided on the second electrode.
10. The capacitance-voltage characteristic measuring device according to claim 5 , wherein the capacitance-voltage characteristic measuring device is a capacitance-voltage characteristic measuring device.
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