(57)【要約】【課題】バンドギャップが比較的小さい半導体試料についても、価電子帯及び伝導帯のバンド構造を正確に評価する。【解決手段】Ｘ線分析装置は、Ｘ線光電子分光のスペクトルを検出する第１の検出器２１と、Ｘ線発光分光のスペクトルを検出する第２の検出器２２と、Ｘ線吸収分光のスペクトルを検出する第３の検出器２３と、第１の検出器２１、第２の検出器２２、及び第３の検出器２３で検出された半導体試料１０の各スペクトルから、半導体試料１０の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行う解析部４とを備えて構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線光電子分光のスペクトルを検出する第１の検出器と、
Ｘ線発光分光のスペクトルを検出する第２の検出器と、
Ｘ線吸収分光のスペクトルを検出する第３の検出器と、
前記第１の検出器、前記第２の検出器、及び前記第３の検出器で検出された半導体試料の各スペクトルから、前記半導体試料の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行う解析部と
を含むことを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項２】
前記第１の検出器で得られたＸ線光電子分光のスペクトルにおけるチャージアップによるエネルギー基準の不確定性を、前記第２の検出器で得られたＸ線発光分光のスペクトルにより補正するチャージアップ補正部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線分析装置。
【請求項３】
前記第１の検出器は、前記半導体試料の構成元素の内殻光電子スペクトル及び価電子帯スペクトルを検出し、
前記解析部は、前記内殻光電子スペクトルのエネルギー位置及びスペクトル形状から価電子帯の深さ依存を求め、前記価電子帯のバンド構造を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線分析装置。
【請求項４】
前記解析部は、前記第２の検出器で得られたＸ線発光分光のスペクトルの強度が消失するエネルギーと前記第３の検出器で得られたＸ線吸収分光のスペクトルの強度が出現するエネルギーとの差よりバンドギャップを求め、前記価電子帯のバンド構造及び前記バンドギャップから前記伝導帯のバンド構造を決定することを特徴とする請求項３に記載のＸ線分析装置。
【請求項５】
前記半導体試料は、複数の化合物半導体層が積層された積層構造であり、
前記各化合物半導体層から１層又は２層以上を選択し、価電子帯の深さ依存を求めることを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線分析装置。
【請求項６】
半導体試料について、Ｘ線光電子分光のスペクトル、Ｘ線発光分光のスペクトル、及びＸ線吸収分光のスペクトルをそれぞれ検出し、
検出された前記各スペクトルから、前記半導体試料の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行うことを特徴とするＸ線分析方法。
【請求項７】
前記Ｘ線光電子分光のスペクトルにおけるチャージアップによるエネルギー基準の不確定性を、前記Ｘ線発光分光のスペクトルにより補正することを特徴とする請求項６に記載のＸ線分析方法。
【請求項８】
前記半導体試料の構成元素の内殻光電子スペクトル及び価電子帯スペクトルを検出し、
前記内殻光電子スペクトルのエネルギー位置及びスペクトル形状から価電子帯の深さ依存を求め、前記価電子帯のバンド構造を決定することを特徴とする請求項６又は７に記載のＸ線分析方法。
【請求項９】
試料のＸ線分析を行うためのプログラムであって、
半導体試料について検出された、Ｘ線光電子分光のスペクトル、Ｘ線発光分光のスペクトル、及びＸ線吸収分光のスペクトルから、前記半導体試料の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行う手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
前記Ｘ線光電子分光のスペクトルにおけるチャージアップによるエネルギー基準の不確定性を、前記Ｘ線発光分光のスペクトルにより補正する手順をコンピュータに実行させるための請求項９に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試料のＸ線分析装置及び方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体試料のバンド構造の評価には、Ｘ線光電子分光がよく用いられている。Ｘ線光電子分光は、占有軌道に関する情報を得ることが可能なため、価電子帯のバンド構造の評価に好適である。特に、フェルミエネルギーと価電子帯上端の位置関係の変化を反映した、内殻スペクトルのピークシフトを利用することで、価電子帯の詳細な評価が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８３２８４号公報
【特許文献２】特開２００８−１１１８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した価電子帯のバンド構造の評価には、以下のような課題がある。
Ｘ線光電子分光は、占有軌道の知見を得ることができるため、価電子帯の情報を得ることができる反面、伝導帯の情報を得ることができない。半導体デバイスにおいては、伝導帯は重要な知見を与える。そのため、Ｘ線光電子分光のエネルギーロススペクトルを利用することで、バンドギャップを求め、その情報から伝導帯のバンド構造を求める試みが行われている。この手法は、ＳｉＯ2(〜８．４ｅＶ)や、Ａｌ2Ｏ3(〜６．８ｅＶ)のように、バンドギャップが大きい場合には適用可能である。括弧内の記載はそれぞれのバンドギャップを示す。
【０００５】
しかしながら、上記の手法は、高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）等で用いられるバンドギャップが比較的小さい化合物半導体材料への適用は困難である。これらの化合物半導体材料としては、ＧａＮ(〜３．４ｅＶ)、ＩｎＮ(〜０．７ｅＶ)や、それらとＡｌＮ(〜６．２ｅＶ)との化合物、ＡｌＧａＮ(３．４〜６．２ｅＶ)、ＩｎＡｌＮ（０．７〜６．２ｅＶ）等がある。括弧内の記載はそれぞれのバンドギャップを示す。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、バンドギャップが比較的小さい半導体試料についても、価電子帯及び伝導帯のバンド構造を正確に評価することを可能とする信頼性の高いＸ線分析装置及び方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
Ｘ線分析装置の一態様は、Ｘ線光電子分光のスペクトルを検出する第１の検出器と、Ｘ線発光分光のスペクトルを検出する第２の検出器と、Ｘ線吸収分光のスペクトルを検出する第３の検出器と、前記第１の検出器、前記第２の検出器、及び前記第３の検出器で検出された半導体試料の各スペクトルから、前記半導体試料の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行う解析部とを含む。
【０００８】
Ｘ線分析方法の一態様は、半導体試料について、Ｘ線光電子分光のスペクトル、Ｘ線発光分光のスペクトル、及びＸ線吸収分光のスペクトルをそれぞれ検出し、検出された前記各スペクトルから、前記半導体試料の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バンドギャップが比較的小さい半導体試料についても、価電子帯及び伝導帯のバンド構造を正確に評価することが可能となる、信頼性の高いＸ線分析が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態によるＸ線分析装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態によるＸ線分析方法を工程順に示すフロー図である。
【図３】試料の価電子帯スペクトル、Ｎ１ｓ内殻光電子スペクトル、及びＧａ２ｐ3/2内殻光電子スペクトルを検出した結果を示す特性図である。
【図４】試料の内殻光電子スペクトルを示す特性図である。
【図５】試料における価電子帯の深さ依存を示す特性図である。
【図６】Ｘ線吸収分光のスペクトルの深さ依存のデータと、Ｘ線発光分光のスペクトルの深さ依存のデータとを結合した特性図である。
【図７】図５の価電子帯のバンド構造に、図６のバンドギャップを加え、伝導帯のバンド構造を求めた結果を示す特性図である。
【図８】パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、Ｘ線分析装置及び方法の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態によるＸ線分析装置の概略構成を示す模式図である。
【００１２】
本実施形態によるＸ線分析装置は、試料設置部１と、検出部２と、チャージアップ補正部３と、解析部４とを備えて構成される。
試料設置部１は、サンプルチャンバー１１内に配設されており、試料１０が設置されるサンプルステージ１２と、必要に応じて試料１０に所定のバイアス電位を印加するバイアス印加機構１３と、電流測定機構１４とを有している。電流測定機構１４は、Ｘ線吸収分光のスペクトルを評価するために試料１０の電流を測定するものである。
【００１３】
検出部２は、Ｘ線光電子分光のスペクトルを検出する第１の検出器２１と、Ｘ線発光分光のスペクトルを検出する第２の検出器２２と、Ｘ線吸収分光のスペクトルを検出する第３の検出器２３とを有している。第２の検出器２２の具体例としては、ウォルター鏡、透過型回折格子、及びＸ線ＣＣＤ（Charge Coupled Device）検出器等で構成すれば良い。第３の検出器２３の具体例としては、シリコンドリフト検出器(ＳＤＤ)が望ましく、その他、フォトダイオード等でも良い。
【００１４】
チャージアップ補正部３は、第１の検出器２１で得られたＸ線光電子分光のスペクトルにおけるチャージアップによるエネルギー基準の不確定性を、第２の検出器２２で得られたＸ線発光分光のスペクトルに基づいて補正するものである。
解析部４は、第１、第２及び第３の検出器２１，２２，２３で検出された試料１０の各スペクトルに基づいて、試料１０の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行うものである。
【００１５】
第１、第２及び第３の検出器２１，２２，２３による各検出において、如何なる現象を捉えているかについて簡単に説明する。
【００１６】
第１の検出器２１について述べる。
試料にＸ線が照射されると、入射エネルギーが結合エネルギーよりも大きいときには、光電子が試料外に飛び出す。この時の内殻軌道及び価電子帯から、真空準位に放出される光電子を捉える方法がＸ線光電子分光であり、光電子の放出元である占有軌道の電子状態の情報を与える。
【００１７】
第２の検出器２２について述べる。
試料にＸ線が照射されると、光電子が試料外に飛び出し、空孔が存在する状態は不安定であるため、エネルギーを放出して元の安定な状態に戻ろうとする。この内殻空孔を占有軌道の電子で埋める過程で放出されるＸ線を捉える方法がＸ線発光分光法であり、占有軌道の電子状態の情報を与える。
【００１８】
Ｘ線光電子分光では、検出対象として光電子をとらえるために、チャージアップの影響が常に懸念される。チャージアップがあった場合には、価電子帯の上端とフェルミエネルギーとの位置関係の信頼性が損なわれる。現状では、膜表面にＡｕ等の金属膜を蒸着したり、中和銃を利用することで、チャージアップの影響を少なくすることが行われている。また、Ｘ線の強度を変えたり、異なる場所を測定するなどして、チャージアップの影響を見積もることが行われている。しかしながら、いずれの手法でも、チャージアップの影響を払拭するには至っていない。
【００１９】
Ｘ線光電子分光及びＸ線発光分光法はいずれも、占有軌道の電子状態の情報を与える点は同じであるが、前者は光電子を、後者はＸ線を検出している点で大きく異なる。光電子はチャージアップの影響があるが、Ｘ線にはその影響はない。そのため、双方の手法を併用することにより、前者のチャージアップの影響を見積もり、チャージアップ補正部３を用いてチャージアップの影響を補正することが可能となる。
【００２０】
第３の検出器２３について述べる。
入射Ｘ線のエネルギーに対する試料の吸収量を測定するのが、Ｘ線吸収分光法である。Ｘ線吸収分光法は、Ｘ線の吸収により、内殻電子が非占有軌道（伝導帯）へと遷移する内殻励過程を捉えており、非占有軌道の電子状態の情報を与える。試料の吸収量を測定する方法としては、試料にＸ線を透過させ、その透過前後のＸ線強度を測定する方法が挙げられる。
【００２１】
しかしながら、基板上に形成された薄膜を試料とした場合には、上記の手法でＸ線の吸収量を測定することは困難である。吸収量に相関する方法として、Ｘ線を吸収した結果、試料表面から放出される電子量を測定する電子収量法、試料から放出される蛍光Ｘ線を測定する蛍光収量法が挙げられる。軽元素の場合には、蛍光収量法は電子収量法に比べて効率が悪いが、前者はチャージアップの影響がない点が優れている。
【００２２】
本実施形態では、前者の蛍光収量法を採用する。第３の検出器２３は、チャージアップの影響なく非占有軌道の知見を得られるＸ線吸収分光のスペクトルを検出する。第２の検出器２２は、チャージアップの影響なく占有軌道の知見を得られるＸ線発光分光のスペクトルを検出する。第１の検出器２１は、チャージアップの影響があるものの、占有軌道の知見を得られるＸ線光電子分光のスペクトルを検出する。第１、第２及び第３の検出器２１，２２，２３を組み合わせて用い、チャージアップ補正部３を適宜使用することで、その相乗効果により、チャージアップの影響なく価電子帯・伝導帯のバンド構造解析の実現が可能となる。
【００２３】
なお、占有軌道の知見を得るために、Ｘ線発光分光法及びＸ線光電子分光法の双方を採用する理由は、前者にはチャージアップの影響が無いという特徴、後者には詳細な価電子帯のバンド構造解析が可能であるからである。
【００２４】
以下、Ｘ線分析装置の概略構成を踏まえ、本実施形態によるＸ線分析方法について説明する。図２は、本実施形態によるＸ線分析方法をステップ順に示すフロー図である。
【００２５】
先ず、第１の検出器２１は、試料１０から飛び出した光電子を検出する（ステップＳ１１1）。同様に、第２及び第３の検出器２２，２３は、試料１０から放出されたＸ線を検出する（ステップＳ２1，Ｓ３1）。
【００２６】
続いて、解析部４は、第１の検出器２１で検出されたＸ線光電子分光のスペクトルについて、内殻光電子スペクトルにおける所定の内殻ピークを選択し、所定の脱出深さで内殻ピークを測定して、価電子帯の情報を取得する（ステップＳ１2）。
【００２７】
ここで、内殻光電子スペクトルを解析することで、価電子帯の情報を得ることができる旨について説明する。ｐ−ＧａＮ、ｉ−ＧａＮ、ｎ−ＧａＮ等のＧａＮ単層膜を試料として、第１の検出器２１により価電子帯スペクトル、Ｎ１ｓ内殻光電子スペクトル、及びＧａ２ｐ3/2内殻光電子スペクトルを検出した。図３は、これらの検出結果を示す特性図であり、（ａ）が価電子帯スペクトル、（ｂ）がＮ１ｓ内殻光電子スペクトル、（ｃ）がＧａ２ｐ3/2内殻光電子スペクトルである。
【００２８】
Ｘ線としては、エネルギーが約８ｋｅＶのものを使用し、試料からの光電子の取出し角は８０°とした。（ｂ），（ｃ）の内殻光電子スペクトルは、（ａ）の価電子帯スペクトルと同じ変化を示している。この結果は、内殻光電子スペクトルを解析することで、価電子帯の情報を得ることができることを示唆する。このことを踏まえて、本実施形態では、試料１０として、複数の化合物半導体層が積層された積層構造、具体的にはＩｎＡｌＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの化合物半導体積層構造を用いる場合を例示する。本実施形態では、化合物半導体積層構造から１層又は２層以上を選択し、価電子帯の深さ依存を求める。例えば、Ｉｎ0.17Ａｌ0.83Ｎ層(厚み１３ｎｍ程度)及びＧａＮ層(厚み１００ｎｍ程度)を選択する。
【００２９】
図４は、試料の内殻光電子スペクトルを示す特性図であり、（ａ）がＩｎＡｌＮの構成元素であるＡｌの１ｓ、（ｂ）ＧａＮの構成元素であるＧａ２ｐ3/2、（ｃ）が双方の膜の構成元素であるＮの１ｓについて測定した結果をそれぞれ示す。（ａ）〜（ｃ）の各図について、左図が光電子の取出し角を８０°とした測定結果、右図が光電子の取出し角を１５°とした測定結果である。これらの測定は、ステップＳ１2で実行される。
【００３０】
続いて、チャージアップ補正部３は、ステップＳ１1で検出された光電子分光のスペクトルにおけるチャージアップによるエネルギー基準の不確定性を、ステップＳ２1で検出されたＸ線発光分光のスペクトルにより補正する（ステップＳ４）。
【００３１】
Ｘ線光電子分光では、チャージアップの影響が懸念される。チャージアップがあった場合には、内殻光電子スペクトル、価電子帯スペクトルにシフトが生じる。ところがこの場合、チャージアップによるスペクトルのシフトと、フェルミエネルギーと価電子帯の上端との位置関係の変化によるシフトとは、区別することができない。そのため、誤った結果を得ることが懸念され、従来のＸ線光電子分光のみによるバンド構造解析には、結果の信頼性に難があった。本実施形態では、第２の検出器２２により測定したＸ線発光分光のスペクトルと、第１の検出器２１により測定した価電子帯スペクトルとを比較することで、チャージアップの有無を確認する。
【００３２】
図示は省略するが、その方法は以下の通りである。先ず、チャージアップをしていないことが判っている標準試料を用いて、Ｘ線発光分光評価用の検出器２２を用いたＸ線発光分光スペクトルと、Ｘ線光電子評価用の検出器２１を用いた価電子帯スペクトルを取得し、データベース化する。また、本実施形態の試料１０を用いて、同様のデータを取得する。
【００３３】
チャージアップ補正部３は、Ｘ線発光分光スペクトルにおける標準試料と試料１０とのエネルギー差を算出する。また、価電子帯スペクトルにおいても同様に、チャージアップ補正部３は、標準試料と試料１０とのエネルギー差を算出する。チャージアップ補正部３は、上記の２つのエネルギー差が無ければ、チャージアップは無いと判別する。チャージアップ補正部３は、エネルギー差があれば、それはチャージアップによるものであるため、エネルギー補正を実行する。
【００３４】
試料１０については、殆どチャージアップは観られなかったため、エネルギー補正は行わなかった。その一方で、試料の最表面に絶縁物（絶縁膜等）が存在する場合には、チャージアップによるエネルギー補正が必要となる場合が多い。
【００３５】
続いて、解析部４は、内殻光電子スペクトルのエネルギー位置及びスペクトル形状から価電子帯の深さ依存を求め、価電子帯のバンド構造を決定する（ステップＳ５）。
【００３６】
図５は、図４の６つの光電子プロファイルを解析して得られた、価電子帯の深さ依存を示す特性図である。ここでは、試料１０の膜厚方向に対して検出強度が等しくなる１１層に分割し、其々の層から出てくるスペクトルをVoigt関数として、１１層からのスペクトルを足し合わせることで、内殻光電子スペクトルをフィッティングし、その時得られたピーク位置（エネルギー）と深さとの関係をプロットしている。
【００３７】
解析部４は、第２の検出器２２で検出されたＸ線発光分光のスペクトルについて、深さ依存の情報を取得する（ステップＳ２2）。また、解析部４は、第３の検出器２３で検出されたＸ線吸収分光のスペクトルについて、深さ依存の情報を取得する（ステップＳ３2）。
【００３８】
続いて、解析部４は、ステップＳ２2で取得したＸ線発光分光のスペクトルの深さ依存と、ステップＳ３2で取得したＸ線吸収分光のスペクトルの深さ依存とに基づいて、試料１０のバンドギャップを決定する（ステップＳ６）。具体的に、バンドギャップは、Ｘ線発光分光のスペクトルの強度が消失するエネルギーと、Ｘ線吸収分光のスペクトルの強度が出現するエネルギーとの差より求められる。
【００３９】
ＨＥＭＴの化合物半導体積層構造では、ＩｎＡｌＮ（或いはＡｌＧａＮ）とＧａＮとの界面に発生する２次元電子ガスが、デバイスを支配することが知られている。ＨＥＭＴでは、所謂ノーマリ・オフの実現のために、ゲート電極の直下の２次元電子ガスを消失させることが必要である。そのため例えば、ＩｎＡｌＮ（或いはＡｌＧａＮ）上にｐ−ＧａＮを成膜したり、ゲート直下のＩｎＡｌＮ（或いはＡｌＧａＮ）の膜厚を薄くすること等が行われている。これらのデバイス開発においては、ノーマリ・オフになる条件を見つけ出すために、伝導帯の下端とフェルミエネルギーとの位置関係を把握することが重要である。伝導帯のバンド構造を求めるためには、価電子帯のバンド構造に加えて、各層のバンドギャップを知得する必要がある。
【００４０】
ステップＳ２2，Ｓ３2では、解析部４は、バンドギャップを求めるために、ステップＳ２1で検出されたＸ線発光分光のスペクトルの深さ依存と、ステップＳ３1で検出されたＸ線吸収分光のスペクトルの深さ依存とを取得する。ここでは、試料をＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの化合物半導体積層構造を試料１０とした場合を例示する。化合物半導体積層構造のうちのＡｌＧａＮ層の測定については、Ｘ線の侵入深さを浅くするために、試料に対するＸ線の入射角を小さく（５°以内）すれば良い。一方、化合物半導体積層構造のうちのＧａＮ層の測定については、Ｘ線の侵入深さを深くするために、試料に対するＸ線の入射角を大きく（３０°以上）すれば良い。
【００４１】
ステップＳ６では、解析部４は、ＡｌＧａＮ層に関しては、Ｘ線吸収分光のスペクトルの深さ依存のデータと、Ｘ線発光分光のスペクトルの深さ依存のデータとをそれぞれ規格化し、両者を結合する。一方、ＧａＮ層に関しては、Ｘ線吸収分光のスペクトルの深さ依存のデータと、Ｘ線発光分光のスペクトルの深さ依存のデータとから、ＡｌＧａＮ層の寄与分を除算し、その後、それぞれ規格化して、両者を結合する。
【００４２】
図６は、Ｘ線吸収分光のスペクトルの深さ依存のデータと、Ｘ線発光分光のスペクトルの深さ依存のデータとを結合した特性図であり、（ａ）がＡｌＧａＮ層の結果を、（ｂ）がＧａＮ層の結果をそれぞれ示す。
Ｘ線発光分光のスペクトルの強度が消失する（バックグラウンドレベルになる）エネルギーと、Ｘ線吸収分光のスペクトルの強度が出現するエネルギーとの差は、バンドギャップに相当する。ＡｌＧａＮでは、４．５５ｅＶ、ＧａＮでは、３．４３ｅＶと見積もられた。なお、本実施形態では、当該エネルギー差は、データを微分し、強度が一定となるエネルギー領域より求めている。
【００４３】
続いて、解析部４は、ステップＳ５で決定された価電子帯のバンド構造に、ステップＳ６で決定されたバンドギャップを加え、伝導帯のバンド構造を決定する（ステップＳ７）。
図７は、図５の価電子帯のバンド構造に、図６と同様に測定されたＩｎＡｌＮとＧａＮのバンドギャップを加え、伝導帯のバンド構造を求めた結果を示す特性図である。本実施形態では、価電子帯のみならず、伝導帯のバンド構造を解析することができる。
【００４４】
本実施形態では、半導体デバイスのバンド構造解析を自動的に行うことが可能となる。従来のＸ線光電子分光装置によるバンド構造解析では、バンドギャップが６(ｅＶ)以下の試料においては、伝導帯のバンド構造を得ることができなかった。また、価電子帯のバンド構造においても、チャージアップの影響で信頼性が確保できなかった。本実施形態は、最表面がチャージアップし易い絶縁体や、バンドギャップが小さい試料においても、価電子帯及び伝導帯のバンド構造評価を提供することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、バンドギャップが比較的小さい半導体試料についても、価電子帯及び伝導帯のバンド構造を正確に評価することが可能となる、信頼性の高いＸ線分析が実現する。
【００４６】
（その他の実施形態）
上述した本実施形態によるＸ線分析装置の各構成要素（図１のチャージアップ補正部３、解析部４等）の機能は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。同様に、本実施形態による解析方法の各ステップ（図２のステップＳ１2，Ｓ２2，Ｓ３2，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７等）は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本実施形態に含まれる。
【００４７】
具体的に、上記のプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。上記のプログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、上記のプログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。
【００４８】
また、本実施形態に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。
【００４９】
例えば、図８は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図８において、１２００はＣＰＵ１２０１を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。ＰＣ１２００は、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このＰＣ１２００は、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。
【００５０】
ＰＣ１２００のＣＰＵ１２０１、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶されたプログラムにより、本実施形態の図２におけるステップＳ１2，Ｓ２2，Ｓ３2，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７の手順等が実現される。
【００５１】
１２０３はＲＡＭであり、ＣＰＵ１２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。１２０５はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）であり、キーボード（ＫＢ）１２０９や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。
【００５２】
１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）であり、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）１２１０の表示を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫＣ）である。ＤＫＣ１２０７は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク（ＨＤ）１２１１、及びフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、パソコンのハードやソフトの実行（動作）を開始する起動プログラムである。
【００５３】
１２０８はネットワーク・インターフェースカード（ＮＩＣ）であり、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、或いは他のＰＣと双方向のデータのやり取りを行う。
なお、パーソナルユーザ端末装置を用いる代わりに、Ｘ線分析装置に特化された所定の計算機等を用いても良い。
【００５４】
以下、Ｘ線分析装置及び方法、並びにプログラムの諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００５５】
（付記１）Ｘ線光電子分光のスペクトルを検出する第１の検出器と、
Ｘ線発光分光のスペクトルを検出する第２の検出器と、
Ｘ線吸収分光のスペクトルを検出する第３の検出器と、
前記第１の検出器、前記第２の検出器、及び前記第３の検出器で検出された半導体試料の各スペクトルから、前記半導体試料の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行う解析部と
を含むことを特徴とするＸ線分析装置。
【００５６】
（付記２）前記第１の検出器で得られたＸ線光電子分光のスペクトルにおけるチャージアップによるエネルギー基準の不確定性を、前記第２の検出器で得られたＸ線発光分光のスペクトルにより補正するチャージアップ補正部を更に含むことを特徴とする付記１に記載のＸ線分析装置。
【００５７】
（付記３）前記第１の検出器は、前記半導体試料の構成元素の内殻光電子スペクトル及び価電子帯スペクトルを検出し、
前記解析部は、前記内殻光電子スペクトルのエネルギー位置及びスペクトル形状から価電子帯の深さ依存を求め、前記価電子帯のバンド構造を決定することを特徴とする付記１又は２に記載のＸ線分析装置。
【００５８】
（付記４）前記解析部は、前記第２の検出器で得られたＸ線発光分光のスペクトルの強度が消失するエネルギーと前記第３の検出器で得られたＸ線吸収分光のスペクトルの強度が出現するエネルギーとの差よりバンドギャップを求め、前記価電子帯のバンド構造及び前記バンドギャップから前記伝導帯のバンド構造を決定することを特徴とする付記３に記載のＸ線分析装置。
【００５９】
（付記５）前記半導体試料は、複数の化合物半導体層が積層された積層構造であり、
前記各化合物半導体層から１層又は２層以上を選択し、価電子帯の深さ依存を求めることを特徴とする付記３又は４に記載のＸ線分析装置。
【００６０】
（付記６）半導体試料について、Ｘ線光電子分光のスペクトル、Ｘ線発光分光のスペクトル、及びＸ線吸収分光のスペクトルをそれぞれ検出し、
検出された前記各スペクトルから、前記半導体試料の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行うことを特徴とするＸ線分析方法。
【００６１】
（付記７）前記Ｘ線光電子分光のスペクトルにおけるチャージアップによるエネルギー基準の不確定性を、前記Ｘ線発光分光のスペクトルにより補正することを特徴とする付記６に記載のＸ線分析方法。
【００６２】
（付記８）前記半導体試料の構成元素の内殻光電子スペクトル及び価電子帯スペクトルを検出し、
前記内殻光電子スペクトルのエネルギー位置及びスペクトル形状から価電子帯の深さ依存を求め、前記価電子帯のバンド構造を決定することを特徴とする付記６又は７に記載のＸ線分析方法。
【００６３】
（付記９）前記Ｘ線発光分光のスペクトルの強度が消失するエネルギーと前記Ｘ線吸収分光のスペクトルの強度が出現するエネルギーとの差よりバンドギャップを求め、前記価電子帯のバンド構造及び前記バンドギャップから前記伝導帯のバンド構造を決定することを特徴とする付記８に記載のＸ線分析方法。
【００６４】
（付記１０）前記半導体試料は、複数の化合物半導体層が積層された積層構造であり、
前記各化合物半導体層から１層又は２層以上を選択し、価電子帯の深さ依存を求めることを特徴とする付記８又は９に記載のＸ線分析方法。
【００６５】
（付記１１）試料のＸ線分析を行うためのプログラムであって、
半導体試料について検出された、Ｘ線光電子分光のスペクトル、Ｘ線発光分光のスペクトル、及びＸ線吸収分光のスペクトルから、前記半導体試料の価電子帯のバンド構造及び伝導帯のバンド構造の解析を行う手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【００６６】
（付記１２）前記Ｘ線光電子分光のスペクトルにおけるチャージアップによるエネルギー基準の不確定性を、前記Ｘ線発光分光のスペクトルにより補正する手順をコンピュータに実行させるための付記１１に記載のプログラム。
【００６７】
（付記１３）前記半導体試料の構成元素の内殻光電子スペクトル及び価電子帯スペクトルを検出し、
前記内殻光電子スペクトルのエネルギー位置及びスペクトル形状から価電子帯の深さ依存を求め、前記価電子帯のバンド構造を決定することを特徴とする付記１１又は１２に記載のプログラム。
【００６８】
（付記１４）前記Ｘ線発光分光のスペクトルの強度が消失するエネルギーと前記Ｘ線吸収分光のスペクトルの強度が出現するエネルギーとの差よりバンドギャップを求め、前記価電子帯のバンド構造及び前記バンドギャップから前記伝導帯のバンド構造を決定することを特徴とする付記１３に記載のプログラム。
【００６９】
（付記１５）前記半導体試料は、複数の化合物半導体層が積層された積層構造であり、
前記各化合物半導体層から１層又は２層以上を選択し、価電子帯の深さ依存を求めることを特徴とする付記１３又は１４に記載のプログラム。
【符号の説明】
【００７０】
１  試料設置部
２  検出部
３  チャージアップ補正部
４  解析部
１０  試料
１１  サンプルチャンバー
１２  サンプルステージ
１３  バイアス印加機構
１４  電流測定機構
２１  第１の検出器
２２  第２の検出器
２３  第３の検出器
【図１】
2014130083.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014130083.tif 000006
【図５】
2014130083.tif 000007
【図６】
2014130083.tif 000008
【図７】
2014130083.tif 000009
【図８】
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