(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体中のキャリア密度、移動度、および電気抵抗率のいずれかの電気特性値をテラヘルツ光を用いて測定する。【解決手段】半導体の電気特性の測定装置１０において、反射率測定部１４０は、半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定する。算出部１５０は、反射率測定部１４０で測定された試料の反射率に基づいて、試料の測定位置における電気特性を示す値を算出する。分布測定制御部５００は、試料の複数の測定位置で反射率の測定を行うよう反射率測定部１４０を制御して、分布測定を行う。分布生成部５１０は、算出部１５０で算出された電気特性を示す値と、測定位置を示す情報とに基づいて、試料における電気特性を示す値の分布情報を生成する。分布図生成部５２０は、分布情報に基づいて、座標平面上の測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、電気特性を示す値に対応づけて分布図を生成する。【選択図】図１
2015109338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定する反射率測定部と、
前記反射率測定部で測定された前記試料の反射率に基づいて、前記試料の前記測定位置における電気特性を示す値を算出する算出部と、
前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行うよう前記反射率測定部を制御して、分布測定を行う分布測定制御部と、
前記算出部で算出された前記電気特性を示す値と、前記測定位置を示す情報とに基づいて、前記試料における前記電気特性を示す値の分布情報を生成する分布生成部と、
前記分布情報に基づいて、座標平面において、前記測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、前記電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成する分布図生成部と、
前記分布図を表示する表示部とを備える半導体の電気特性の測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記電気特性を示す値は電気抵抗率を含む半導体の電気特性の測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記電気特性を示す値は移動度を含む半導体の電気特性の測定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記電気特性を示す値はキャリア密度を含む半導体の電気特性の測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記試料の、前記電気特性を示す値が含まれるレンジを保持するレンジ記憶部と、テラヘルツ光の周波数毎に、前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する計算値記憶部とを有する記憶部と、
前記電気特性を示す値の含まれるレンジにおける感度を考慮して、前記電気特性を示す値の測定に用いる測定周波数を選択する選択部とをさらに備え、
前記算出部は、前記計算値記憶部に保持された前記半導体の前記電気特性を示す値と反射率の計算値との関係を示す情報、および前記選択部により選択された前記測定周波数について前記反射率測定部が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて前記試料の前記電気特性を示す値を算出する半導体の電気特性の測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
反射率が前記半導体の前記電気特性を示す値に依存して変化しない周波数帯域を参照帯域としたとき、
前記反射率測定部は、前記参照帯域に含まれる参照周波数のテラヘルツ光を前記試料に照射した際の反射率Ｒｒｅｆを用いて、前記測定周波数における前記反射率Ｒｅｘｐを補正する半導体の電気特性の測定装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記記憶部は、前記電気特性を示す値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持するレンジ感度記憶部をさらに有し、
前記選択部は前記レンジ記憶部から前記試料の前記電気特性を示す値が含まれるレンジを取得するとともに、前記レンジ感度記憶部から、前記レンジ記憶部から取得した前記電気特性を示す値が含まれるレンジと対応するレンジにおける、周波数と感度との関係を示す情報を取得し、各周波数での感度を比較し、比較の結果に基づいて前記測定周波数を選択する半導体の電気特性の測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記レンジ感度記憶部が保持する感度は、前記電気特性を示す値の変化量に対する反射率の変化量の比率を含み、
前記選択部は、前記試料の前記電気特性を示す値が含まれるレンジにおいて、当該比率が大きい周波数を、前記測定周波数として選択する半導体の電気特性の測定装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
複数の感度の指標を提示する指標提示部と、
前記複数の感度の指標のうち、前記測定周波数を選択する際に考慮する感度の指標の入力を受け付ける指標入力部と、
前記選択部に、前記測定周波数を選択する際に考慮する感度の指標を示す情報を入力する指標指定部をさらに備え、
前記レンジ感度記憶部は、前記複数の感度の指標毎に前記電気特性を示す値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持している半導体の電気特性の測定装置。
【請求項１０】
請求項５から９のいずれか一項に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記試料の前記電気特性を示す値が含まれるレンジを測定するレンジ測定部をさらに備え、
前記レンジ記憶部は、前記レンジ測定部で測定された前記電気特性を示す値が含まれるレンジを保持する半導体の電気特性の測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記記憶部は、
前記半導体の、互いに異なるレンジに属する複数の前記電気特性を示す値毎に、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する第１レンジ測定記憶部と、
前記反射率測定部で測定され、周波数に対応づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅを保持する第２レンジ測定記憶部を備え、
前記レンジ測定部は、
複数の周波数のテラヘルツ光を前記試料に照射し、前記反射率Ｒｐｒｅを測定するよう前記反射率測定部を制御する制御部と、
前記周波数に対応づけられた複数の前記反射率Ｒｐｒｅと、前記第１レンジ測定記憶部に保持された、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報とに基づいて、前記試料の前記電気特性を示す値が含まれるレンジを算出するレンジ算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
精度制御部をさらに備え、
前記精度制御部は、前記選択部で選択された前記測定周波数において、前記試料の同一点で繰り返し測定を行うよう前記反射率測定部を制御し、前記繰り返し測定の結果のばらつきの大きさを算出し、
前記精度制御部は、
前記ばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも大きい場合、前記電気特性を示す値が含まれるレンジを再度測定するよう、前記レンジ測定部を制御し、
前記ばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも小さい場合、前記精度制御部は前記分布測定を行うよう前記分布測定制御部を制御する半導体の電気特性の測定装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記反射率測定部は、
前記試料にテラヘルツ光を照射する照射部と、
前記試料から反射されたテラヘルツ光の強度を検出する検出部と、
前記照射したテラヘルツ光の強度および前記反射されたテラヘルツ光の強度に基づいて前記試料におけるテラヘルツ光の反射率を算出する反射率算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記反射率測定部は、
前記試料を保持する試料保持部と、
前記試料保持部を駆動する駆動機構をさらに備え、
前記駆動機構によって前記照射部に対する前記試料保持部の相対位置を変化させて、前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行う半導体の電気特性の測定装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記試料の表面は、ひとつの前記半導体を母材とする領域を有し、
前記領域には前記母材とは異なる材料からなる異種導入物が添加されており、
前記領域における、前記異種導入物の分布に起因する前記電気特性を示す値の分布を測定する半導体の電気特性の測定装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の半導体の電気特性の測定装置において、
前記分布測定を行う際、テラヘルツ光の前記試料の表面でのスポット径は０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下である半導体の電気特性の測定装置。
【請求項１７】
半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定し、
測定された前記試料の反射率に基づいて、前記試料の前記測定位置における電気特性を示す値を算出し、
前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行う分布測定を行い、
算出された前記電気特性を示す値と、前記測定位置を示す情報とに基づいて、前記試料における前記電気特性を示す値の分布情報を生成し、
前記分布情報に基づいて、座標平面において、前記測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、前記電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成し、
前記分布図を表示し、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含む半導体の電気特性の測定方法。
【請求項１８】
半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定する反射率測定部と、
前記反射率測定部で測定された前記試料の反射率に基づいて、前記試料の前記測定位置における電気特性を示す値を算出する算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置の制御装置であって、
前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行うよう前記反射率測定部を制御して、分布測定を行う分布測定制御部と、
前記算出部で算出された前記電気特性を示す値と、前記測定位置を示す情報とに基づいて、前記試料における前記電気特性を示す値の分布情報を生成する分布生成部と、
前記分布情報に基づいて、座標平面において、前記測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、前記電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成する分布図生成部と、
前記分布図を表示する表示部とを備え、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含む半導体の電気特性の測定装置の制御装置。
【請求項１９】
半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定する反射率測定部と、
前記反射率測定部で測定された前記試料の反射率に基づいて、前記試料の前記測定位置における電気特性を示す値を算出する算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置の、制御装置を実現するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに
前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行うよう前記反射率測定部を制御して、分布測定を行う分布測定制御手段、
前記算出部で算出された前記電気特性を示す値と、前記測定位置を示す情報とに基づいて、前記試料における前記電気特性を示す値の分布情報を生成する分布生成手段、
前記分布情報に基づいて、座標平面において、前記測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、前記電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成する分布図生成手段、および
表示装置に前記分布図を表示させる表示手段として機能させ、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体の電気特性の測定装置、半導体の電気特性の測定方法、半導体の電気特性の測定装置の制御装置、およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ光を用いて半導体中のキャリア密度、移動度、および電気抵抗率といった電気特性値を測定する方法として特許文献１，２および非特許文献１に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４５２２３号公報
【特許文献２】特開２０１１−０５４８６３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Holm R T, et.al., Infrared reflectance studies of bulk and epitaxial-film n-type GaAs, Journal of Applied Physics, 1977, Vol.48, No.1, pp.212-223
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１および２に記載の技術は、試料における特定の位置で測定を行うもので、二次元的な分布を測定するものではなかった。そして、二次元的な分布を測定することを想定していないため、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の電気特性値の違いを測定するに必要な測定精度を有していなかった。
【０００６】
非特許文献１には、ひとつの試料の面内を走査して、キャリア密度を測定する技術が記載されている。しかし、測定で得られたダイアグラムは、複数のライン上で得たチャートを並べたものであり、電気特性値の二次元的な分布を明確に認識できるものではなかった。
【０００７】
本発明は、半導体中のキャリア密度、移動度、および電気抵抗率のいずれかの電気特性値をテラヘルツ光を用いて測定し、二次元的な分布図として表示するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、
半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定する反射率測定部と、
前記反射率測定部で測定された前記試料の反射率に基づいて、前記試料の前記測定位置における電気特性を示す値を算出する算出部と、
前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行うよう前記反射率測定部を制御して、分布測定を行う分布測定制御部と、
前記算出部で算出された前記電気特性を示す値と、前記測定位置を示す情報とに基づいて、前記試料における前記電気特性を示す値の分布情報を生成する分布生成部と、
前記分布情報に基づいて、座標平面において、前記測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、前記電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成する分布図生成部と、
前記分布図を表示する表示部とを備える半導体の電気特性の測定装置
が提供される。
【０００９】
本発明によれば、
半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定し、
測定された前記試料の反射率に基づいて、前記試料の前記測定位置における電気特性を示す値を算出し、
前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行う分布測定を行い、
算出された前記電気特性を示す値と、前記測定位置を示す情報とに基づいて、前記試料における前記電気特性を示す値の分布情報を生成し、
前記分布情報に基づいて、座標平面において、前記測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、前記電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成し、
前記分布図を表示し、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含む半導体の電気特性の測定方法
が提供される。
【００１０】
本発明によれば、
半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定する反射率測定部と、
前記反射率測定部で測定された前記試料の反射率に基づいて、前記試料の前記測定位置における電気特性を示す値を算出する算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置の制御装置であって、
前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行うよう前記反射率測定部を制御して、分布測定を行う分布測定制御部と、
前記算出部で算出された前記電気特性を示す値と、前記測定位置を示す情報とに基づいて、前記試料における前記電気特性を示す値の分布情報を生成する分布生成部と、
前記分布情報に基づいて、座標平面において、前記測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、前記電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成する分布図生成部と、
前記分布図を表示する表示部とを備え、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含む半導体の電気特性の測定装置の制御装置
が提供される。
【００１１】
本発明によれば、
半導体からなる、測定対象とする試料の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定する反射率測定部と、
前記反射率測定部で測定された前記試料の反射率に基づいて、前記試料の前記測定位置における電気特性を示す値を算出する算出部とを備える半導体の電気特性の測定装置の、制御装置を実現するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに
前記試料の複数の前記測定位置で反射率の測定を行うよう前記反射率測定部を制御して、分布測定を行う分布測定制御手段、
前記算出部で算出された前記電気特性を示す値と、前記測定位置を示す情報とに基づいて、前記試料における前記電気特性を示す値の分布情報を生成する分布生成手段、
前記分布情報に基づいて、座標平面において、前記測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、前記電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成する分布図生成手段、および
表示装置に前記分布図を表示させる表示手段として機能させ、
前記電気特性を示す値はキャリア密度、移動度および電気抵抗率のいずれかを含むコンピュータプログラム
が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体中のキャリア密度、移動度、および電気抵抗率のいずれかの電気特性値をテラヘルツ光を用いて測定し、二次元的な分布図として表示できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置の構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置の動作フローを例示する図である。
【図３】反射率測定部の構成例を示す図である。
【図４】特許文献１に開示されたＳｉＣの反射率とキャリア密度の関係を示す図である。
【図５】ＳｉＣの反射率と移動度の関係を示す図である。
【図６】ＳｉＣの反射率と電気抵抗率の関係を示す図である。
【図７】高精度な測定を行うための半導体の電気特性の測定装置の構成の例について説明するための図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置の構成例を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置の動作フローを例示する図である。
【図１０】参照帯域について説明するための図である。
【図１１】第２の実施形態に係るレンジ測定部、反射率測定部および記憶部の構成例を示す図である。
【図１２】ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。
【図１３】ｎ型ＳｉＣのキャリア密度と反射率の計算値の関係を示す図である。
【図１４】第１の実施例に係るｎ型ＳｉＣ試料のキャリア密度分布図である。
【図１５】ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。
【図１６】ｎ型ＳｉＣの移動度と反射率の計算値の関係を示す図である。
【図１７】第２の実施例に係るｎ型ＳｉＣ試料の移動度分布図である。
【図１８】ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。
【図１９】ｎ型ＳｉＣの電気抵抗率と反射率の計算値の関係を示す図である。
【図２０】第３の実施例に係るｎ型ＳｉＣ試料の電気抵抗率分布図である。
【図２１】ｐ型Ｓｉの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。
【図２２】ｐ型Ｓｉのキャリア密度と反射率の計算値の関係を示す図である。
【図２３】第４の実施例に係るｐ型Ｓｉ試料のキャリア密度分布図である。
【図２４】ｐ型Ｓｉの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。
【図２５】ｐ型Ｓｉの移動度と反射率の計算値の関係を示す図である。
【図２６】第５の実施例に係るｐ型Ｓｉ試料の移動度分布図である。
【図２７】ｐ型Ｓｉの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。
【図２８】ｐ型Ｓｉの電気抵抗率と反射率の計算値の関係を示す図である。
【図２９】第６の実施例に係るｐ型Ｓｉ試料の電気抵抗率分布図である。
【図３０】第１の比較例に係るｎ型ＳｉＣ試料のキャリア密度分布図である。
【図３１】第２の比較例に係るｎ型ＳｉＣ試料の移動度分布図である。
【図３２】第３の比較例に係るｎ型ＳｉＣ試料の電気抵抗率分布図である。
【図３３】第４の比較例に係るｐ型Ｓｉ試料のキャリア密度分布図である。
【図３４】第５の比較例に係るｐ型Ｓｉ試料の移動度分布図である。
【図３５】第６の比較例に係るｐ型Ｓｉ試料の電気抵抗率分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１５】
なお、以下に示す説明において、半導体の電気特性の測定装置１０の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。半導体の電気特性の測定装置１０の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の構成例を示す図である。本実施形態によれば、半導体の電気特性の測定装置１０は、反射率測定部１４０、算出部１５０、分布測定制御部５００、分布生成部５１０、分布図生成部５２０、および表示部５３０を有する。反射率測定部１４０は、半導体からなる、測定対象とする試料２０（図３参照）の、測定位置にテラヘルツ光を照射し、反射率を測定する。算出部１５０は、反射率測定部１４０で測定された試料２０の反射率に基づいて、試料２０の測定位置における電気特性を示す値を算出する。分布測定制御部５００は、試料２０の複数の測定位置で反射率の測定を行うよう反射率測定部１４０を制御して、分布測定を行う。分布生成部５１０は、算出部１５０で算出された電気特性を示す値と、測定位置を示す情報とに基づいて、試料２０における電気特性を示す値の分布情報を生成する。分布図生成部５２０は、分布情報に基づいて、座標平面において、測定位置に対応する各領域の色もしくは色の濃淡を、電気特性を示す値に対応づけて表した分布図を生成する。表示部５３０は、分布図を表示する。以下に、詳細に説明する。
【００１７】
電気特性を示す値としては、電気抵抗率を含むことができる。また、電気特性を示す値としては、移動度を含むことができる。また、電気特性を示す値としては、キャリア密度を含むことができる。半導体の電気特性の測定装置１０は、キャリア密度、移動度、および電気抵抗率のうち、いずれか１つまたは２つを測定する装置とすることもできるし、全てを測定する装置とすることもできる。以下では、電気特性を示す値を電気特性値と呼ぶ。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の動作フローを例示する図である。
反射率測定部１４０では試料２０にテラヘルツ光が照射され、反射率が測定される。反射率測定部１４０で測定された反射率は算出部１５０に入力される。算出部１５０では、入力された反射率に基づいて、試料２０の電気特性値が算出される。ここで、分布測定制御部５００は、試料２０の表面の複数の測定位置で反射率の測定を行うよう反射率測定部１４０を制御する。分布測定制御部５００に制御されることにより、反射率測定部１４０では、試料２０の複数の測定位置で、反射率の測定が行われる（ステップＳ６０１）。そして、算出部１５０では、各測定位置の電気特性値が算出される（ステップＳ６０２）。このように、分布測定制御部５００の制御により複数の測定位置で行う測定を、以下では、分布測定と呼ぶ。分布測定を行うことにより、以下に説明するように分布図が生成され、表示される。
【００１９】
分布測定制御部５００に制御された反射率測定部１４０は、ひとつの測定位置の反射率を測定する度に、測定位置すなわちテラヘルツ光の照射位置を変更し、反射率の測定を繰り返す。測定位置を変更する方法については後述する。測定された各測定位置での反射率は、算出部１５０に入力され、各測定位置での電気特性値が算出される。このとき、試料２０の全面、もしくは測定しようとする領域の全ての測定点において反射率を測定した後に、全ての反射率を算出部１５０に入力しても良いし、ひとつの測定位置の反射率を測定する度に、算出部１５０に入力しても良い。算出部１５０で算出された各電気特性値は、分布生成部５１０に入力され、分布生成部５１０では、測定位置情報と電気特性値とが対応づけられた分布情報（たとえばテーブル）が生成される（ステップＳ６０３）。分布生成部５１０で生成された分布情報は、分布図生成部５２０に入力される。分布図生成部５２０では、分布情報に基づいて、試料２０における電気特性値の分布図を生成する（ステップＳ６０４）。分布図生成部５２０で生成された分布図は、表示部５３０に入力され、表示される。
【００２０】
ここで、分布図生成部５２０で生成される分布図の例について説明する。まず、試料２０の表面に対応する座標平面が用意される。そして、座標平面の、測定位置に対応する各領域は、測定された電気特性値の大きさに対応づけた色、もしくは色の濃淡で着色される。また、たとえば、電気特性値の大きさから派生して、電気特性値の大きさの変化量をさらに求め、同様に分布図としても良い。表示部５３０では、複数の分布図を同時に表示しても良い。このような分布図を生成することで、電気特性値の二次元的な分布を明確に認識できる。
【００２１】
なお、半導体の電気特性の測定装置１０では、分布測定に限らず、特定のひとつの測定位置について電気特性値を測定し、表示部５３０に測定結果を表示させることもできる。このような測定を、以下では一点測定と呼ぶ。
【００２２】
次に、反射率測定部１４０について詳細に説明する。
図３は、反射率測定部１４０の構成例を示す図である。反射率測定部１４０は、照射部１４２、検出部１４４、および反射率算出部１４６を備える。照射部１４２は、試料２０にテラヘルツ光を照射する。検出部１４４は、試料２０から反射されたテラヘルツ光の強度を検出する。反射率算出部１４６は、照射したテラヘルツ光の強度および反射されたテラヘルツ光の強度に基づいて試料２０におけるテラヘルツ光の反射率を算出する。
【００２３】
また、反射率測定部１４０は、試料２０における測定位置、すなわち、テラヘルツ光の照射位置を変更するために、試料保持部１４１、駆動機構１４３をさらに備える。試料保持部１４１は、試料２０を保持する。駆動機構１４３は、試料保持部１４１を駆動する。反射率測定部１４０では、駆動機構１４３によって照射部１４２に対する試料保持部１４１の相対位置を変化させて、試料２０の複数の測定位置で反射率の測定を行う。
【００２４】
また、反射率測定部１４０は、ミラー１４８，１４９をさらに備える。
【００２５】
試料２０は試料保持部１４１に保持される。照射部１４２から出力されたテラヘルツ光はミラー１４８を介して試料２０に照射される。そしてテラヘルツ光は試料２０で反射されて、ミラー１４９を介して検出部１４４の受光面へ入射する。検出部１４４では、検出部１４４の受光面に入射したテラヘルツ光の強度を反射強度として検出し、その反射強度を示す情報を反射率算出部１４６へ入力する。反射率算出部１４６は、照射したテラヘルツ光の強度に対する反射強度の比を反射率として算出する。照射したテラヘルツ光の強度としては、たとえば、金ミラーを試料保持部１４１に保持させ、試料２０に照射するのと同じテラヘルツ光を照射して測定した反射光の強度を用いることができる。
【００２６】
反射率測定部１４０では、駆動機構１４３により、試料２０を試料２０の表面に平行な２軸方向に駆動できる。駆動機構１４３により、試料面内の任意の点にテラヘルツ光を照射して、一点測定が行える。また、分布測定の際、駆動機構１４３を用い、テラヘルツ光の照射位置を走査して測定を行うことにより、電気特性値の二次元的な分布図を取得することができる。なお、反射率測定部１４０の構造はこの例に限定されない。
【００２７】
ここで、駆動機構１４３により試料保持部１４１を駆動する代わりに、試料２０の表面に対するミラー１４８の反射面の角度を変更して、静止した試料２０の表面におけるテラヘルツ光の照射位置を変更しても良い。
【００２８】
なお、分布測定を行う際、テラヘルツ光の試料２０の表面でのスポット径は、たとえば０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下とすることができる。より小さなスポット径で分布測定を行うことにより、高分解な分布図を得ることができる。一方、より大きなスポット径で分布測定を行うことにより、短時間で広範囲の分布図を得たり、テラヘルツ光照射による試料２０のダメージを低減したりすることができる。
【００２９】
一点測定を行う際のスポット径は、分布測定を行う際のスポット径よりも大きくしてもよいし、同じでもよい。分布測定の際のスポット径や、測定位置同士の間隔は、分解能、分布図を取得する広さ、分布図の取得に要する時間を鑑みて、適宜設定することができる。スポット径は、たとえば照射部１４２内や、ミラー１４８と試料２０の間に集光ミラーもしくは集光レンズを設け、その焦点距離を変えることによって変更できる。
【００３０】
ここで、図４から図６を参照しつつ、特許文献１および２に開示された方法での、電気特性値の測定精度について説明する。図４は、特許文献１に開示されたＳｉＣの反射率とキャリア密度の関係を示す図である。本図から、たとえば０．５×１０１７〜１．５×１０１７ｃｍ−３（ｃｍ−３は、ａｔｏｍｓ／ｃｍ３を意味する）のキャリア密度の帯域において、反射率の傾きが０．４％／１０１７ｃｍ−３であり、０．５×１０１８〜１．５×１０１８ｃｍ−３のキャリア密度の帯域において、反射率の傾きが１．９％／１０１８ｃｍ−３であることが読み取れる。
【００３１】
図５はＳｉＣの反射率と移動度の関係を示す図である。特許文献２に開示された方法で、図４のキャリア密度を移動度に変換して得た。図５から、５０〜３５０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の移動度の帯域における反射率の傾きは０．０５％／ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であることが読み取れる。
【００３２】
図６はＳｉＣの反射率と電気抵抗率の関係を示す図である。特許文献２に開示された方法で、図４のキャリア密度を電気抵抗率に変換して得た。図６から、０．０１４〜１７Ωｃｍの電気抵抗率の帯域における反射率の傾きは０．９１％／Ωｃｍであることが読み取れる。
【００３３】
このように、特許文献１および２の方法では、キャリア密度、移動度、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が小さく、感度が低いため、高精度な測定ができなかった。そのため、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の電気特性値の違いを検出することが出来なかった。
【００３４】
電気測定値の分布図を得るためには、各測定位置で高精度な測定を行う必要がある。以下では、高精度な測定を行うための半導体の電気特性の測定装置１０の構成の例について説明する。
【００３５】
図７は、高精度な測定を行うための半導体の電気特性の測定装置１０の構成の例について説明するための図である。高精度な測定を行うための構成の例として、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０では、分布図を生成するに適した精度の測定を行えるよう、分布測定の際に照射するテラヘルツ光の適した周波数を選択する構成を有する。
【００３６】
本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、レンジ記憶部１１２および計算値記憶部１１４を有する記憶部１１０と、選択部１２０とをさらに備える。レンジ記憶部１１２は、試料２０の、電気特性値が含まれるレンジを保持する。計算値記憶部１１４は、テラヘルツ光の周波数毎に、半導体の電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する。選択部１２０は、電気特性値の含まれるレンジにおける感度を考慮して、電気特性値の測定に用いる測定周波数を選択する。算出部１５０は、計算値記憶部１１４に保持された半導体の電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報、および選択部１２０により選択された測定周波数について反射率測定部１４０が測定した反射率Ｒｅｘｐに基づいて、試料２０の電気特性値を算出する。
【００３７】
本実施形態に係る記憶部１１０は、レンジ感度記憶部１１６をさらに有する。レンジ感度記憶部１１６は、電気特性値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持する。選択部１２０はレンジ記憶部１１２から試料２０の電気特性値が含まれるレンジを取得するとともに、レンジ感度記憶部１１６から、レンジ記憶部１１２から取得した電気特性値が含まれるレンジと対応するレンジにおける、周波数と感度との関係を示す情報を取得し、各周波数での感度を比較し、比較の結果に基づいて測定周波数を選択する。
【００３８】
レンジ感度記憶部１１６には、電気特性値について、予め定められた複数のレンジと、周波数と、その各レンジおよび周波数における感度との関係を示す情報（たとえば式、テーブル）が保持されている。また、レンジ記憶部１１２には、測定対象とする試料２０の、求めようとする電気特性値が含まれるレンジが予め保持されている。レンジ記憶部１１２が保持するレンジは、試料２０について予め測定されたり見積もられたりした値に基づいて予め保持させることができる。また、計算値記憶部１１４には、テラヘルツ光の周波数毎に、半導体の電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報（たとえば式、テーブル）が予め保持されている。
【００３９】
電気特性値としてのキャリア密度と、周波数と、反射率の計算値との関係は、特許文献１に記載の方法を用いて求めることができる。そして、周波数毎のキャリア密度と反射率の計算値との関係を示す情報を計算値記憶部１１４に保持させることができる。またさらに、キャリア密度のレンジと、周波数と、感度との関係を求め、その情報をレンジ感度記憶部１１６に保持させることができる。
【００４０】
電気特性値としての移動度と、周波数と、反射率の計算値との関係は、特許文献２に記載の方法を用いて求めることができる。そして、周波数毎の移動度と反射率の計算値との関係を示す情報を計算値記憶部１１４に保持させることができる。またさらに、移動度のレンジと、周波数と、感度との関係を求め、その情報をレンジ感度記憶部１１６に保持させることができる。
【００４１】
電気特性値としての電気抵抗率と、周波数と、反射率の計算値との関係は、特許文献２に記載の方法を用いて求めることができる。そして、周波数毎の電気抵抗率と反射率の計算値との関係を示す情報を計算値記憶部１１４に保持させることができる。またさらに、電気抵抗率のレンジと、周波数と、感度との関係を求め、その情報をレンジ感度記憶部１１６に保持させることができる。
【００４２】
選択部１２０の動作を含め、以下に詳細に説明する。まず、選択部１２０は、予め定められたレンジのうち、試料２０の電気特性値がどのレンジに含まれるのかを示す情報を、レンジ記憶部１１２から取得する。また、選択部１２０は、レンジ感度記憶部１１６から、試料２０の電気特性値が含まれるレンジに対応するレンジにおける、周波数と感度との関係を示す情報を取得する。この周波数と感度との関係は、複数の周波数と、その各周波数における感度との関係を示している。そして、選択部１２０は、レンジ感度記憶部１１６から取得した情報において、周波数毎の感度を比較し、最も感度の良い周波数を測定に用いる測定周波数として選択する。
【００４３】
なお、感度の指標は、たとえば電気特性値の変化量に対する反射率の変化量の比率、つまり電気特性値に対する反射率の傾きの絶対値であったり、試料の同一位置で繰り返し測定を行う際の結果のばらつきの大きさ、つまり繰り返し測定の安定性であったりしてよい。繰り返し測定の安定性は、実測に基づいて予め求め、レンジ感度記憶部１１６に保持させても良い。ただし、感度の指標はこれらに限定されるものではない。
【００４４】
本実施形態では、レンジ感度記憶部１１６が保持する感度は、電気特性値の変化量に対する反射率の変化量の比率を含むものとする。そして、選択部１２０は、試料２０の電気特性値が含まれるレンジにおいて、その比率が大きい周波数を、測定周波数として選択する。ただし、このような例に限定されるものではない。
【００４５】
選択部１２０で選択された測定周波数を示す情報は、反射率測定部１４０に入力され、反射率測定部１４０では測定周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射して反射率Ｒｅｘｐが測定される。反射率測定部１４０からは照射した測定周波数と、測定された反射率Ｒｅｘｐの値を示す情報が算出部１５０へ入力される。算出部１５０は、予め計算値記憶部１１４に保持された電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報（たとえば式、テーブル）を計算値記憶部１１４から読み出し、測定周波数において、測定された反射率Ｒｅｘｐの値に対応する電気特性値を、試料２０の電気特性値として算出する。なおこのとき、算出部１５０は、計算値記憶部１１４から、測定周波数についての、電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報を読み出す。
【００４６】
なお、分布測定を行う際、測定周波数の選択は測定位置ごとに行う必要は無い。分布測定に先立って選択された測定周波数で、全ての測定位置の測定を行えばよい。このため、短時間で分布測定を行うことができる。
【００４７】
半導体の電気特性の測定装置１０では、分布測定を行う際、テラヘルツ光を照射する時間を、ひとつの測定位置あたりたとえば１秒以内とすることができる。各測定位置で、反射率の周波数スペクトルを取得したりすることなく、高精度な測定が行えるためである。各測定位置での照射時間を短くできることにより、分布図を短時間で取得でき、また、テラヘルツ光による試料２０のダメージも低減することができる。また、一定の時間内で、より広範囲の分布図を取得することができる。
【００４８】
測定対象としての半導体には、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＳｂ、ＧａＩｎＮ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＳｂ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＳｂ、Ｓｉ、Ｇｅ等が使用できる。半導体は、不純物がドープされていてもよい。ドープする不純物（添加物）は、ｐ型、ｎ型の種類によらず何でも良い。たとえば、ｎ型（ドナー）として珪素、窒素またはリン等を用いることができる。ｐ型として珪素、ホウ素等を用いることができる。
【００４９】
半導体の電気特性の測定装置１０では、たとえば、表面に、ひとつの半導体を母材とする領域を有し、その領域には母材とは異なる材料からなる異種導入物が添加されている、もしくは付着している試料２０を測定する。そして、その領域における、異種導入物の分布に起因する電気特性値の分布を測定することができる。たとえば、半導体は上述したような種類の半導体材料である。そして、添加された異種導入物は、ドープされたｐ型もしくはｎ型の不純物、水、有機物質などでありうる。
【００５０】
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態では、テラヘルツ光を用いて、半導体中のキャリア密度、移動度、電気抵抗率といった電気特性値の分布図を取得できる。
【００５１】
（第２の実施形態）
図８は、第２の本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の構成例を示す図である。本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、レンジ測定部１６０、指標提示部１７２、指標入力部１７４、指標指定部１７６、および精度制御部１８０を備える点と、反射率測定部１４０が反射率Ｒｅｘｐを補正する点を除いて、第１の実施形態で例示した半導体の電気特性の測定装置１０と同じである。以下に詳細に説明する。
【００５２】
本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、試料２０の電気特性値が含まれるレンジを測定するレンジ測定部１６０をさらに備える。レンジ記憶部１１２は、レンジ測定部１６０で測定された電気特性値が含まれるレンジを保持する。半導体の電気特性の測定装置１０がレンジ測定部１６０を備えることによって、事前に試料２０の電気特性値が含まれるレンジが分からなくても、レンジを求めて精度良く測定できる。
【００５３】
また、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、指標提示部１７２、指標入力部１７４、および指標指定部１７６をさらに備える。指標提示部１７２は、複数の感度の指標を提示する。指標入力部１７４は、複数の感度の指標のうち、測定周波数を選択する際に考慮する感度の指標の入力を受け付ける。指標指定部１７６は、選択部１２０に、測定周波数を選択する際に考慮する感度の指標を示す情報を入力する。また、レンジ感度記憶部１１６は、複数の感度の指標毎に電気特性値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持している。半導体の電気特性の測定装置１０がこのような指標提示部１７２、指標入力部１７４、および指標指定部１７６を備えることにより、考慮したい感度の指標に応じて、適した測定を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０は、精度制御部１８０をさらに備える。精度制御部１８０は、選択部１２０で選択された測定周波数において、試料２０の同一点で繰り返し測定を行うよう反射率測定部１４０を制御する。そして精度制御部１８０は、繰り返し測定の結果として得られた複数の電気特性値を算出部１５０から取得し、そのばらつきの大きさを算出する。ばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも大きい場合、精度制御部１８０は、電気特性値が含まれるレンジを再度測定するよう、レンジ測定部１６０を制御する。一方、ばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも小さい場合、精度制御部１８０は、分布測定を行うよう分布測定制御部５００を制御する。半導体の電気特性の測定装置１０がこのような精度制御部１８０を有することにより、より確実に高い精度での測定ができる。
【００５５】
次に、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の動作の流れを説明する。図９は、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０の動作フローを例示する図である。
【００５６】
まず、レンジ測定部１６０により、試料２０の求めようとする電気特性値が大まかに見積もられ、予め定められた複数のレンジのうち、いずれのレンジに含まれるかが求められる（ステップＳ４０１）。求められたレンジを示す情報は、レンジ記憶部１１２に入力され、保持される。
【００５７】
また、指標提示部１７２では、複数の感度の指標が選択肢として利用者に提示される。利用者は、測定において考慮したい感度の指標を、指標入力部１７４を通して指標指定部１７６に入力する（ステップＳ４０３）。指標指定部１７６は、入力された感度の指標を示す情報を、選択部１２０に入力する。なお、レンジ感度記憶部１１６は、指標提示部１７２で提示される複数の感度の指標毎に、電気特性値のレンジ、周波数、および感度の関係を示す情報を保持している。
【００５８】
そして選択部１２０は、予め定められたレンジのうち、試料２０の電気特性値がどのレンジに含まれるのかを示す情報を、レンジ記憶部１１２から取得する。また、選択部１２０は、レンジ感度記憶部１１６から、試料２０の電気特性値が含まれるレンジに対応するレンジにおける、指標指定部１７６から入力された感度の指標についての、周波数と感度との関係を示す情報を取得する。この周波数と感度との関係は、複数の周波数と、その各周波数における感度との関係を示している。そして、選択部１２０は、レンジ感度記憶部１１６から取得した情報において、周波数毎の感度を比較し、最も感度の良い周波数を測定に用いる測定周波数として選択する（ステップＳ４０５）。
【００５９】
なお、感度の指標は、たとえば電気特性値の変化量に対する反射率の変化量の比率、つまり電気特性値に対する反射率の傾きの絶対値であったり、試料の同一位置で繰り返し測定を行う際の結果のばらつきの大きさ、つまり繰り返し測定の安定性であったりしてよい。繰り返し測定の安定性は、実測に基づいて予め求め、レンジ感度記憶部１１６に保持させても良い。ただし、感度の指標はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
選択された測定周波数を示す情報は、反射率測定部１４０に入力され、反射率測定部１４０では測定周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射して反射率Ｒｅｘｐの測定が行われる。ここで、精度の確認のため、測定は同一周波数、同一位置で複数回行われる（ステップＳ４０７）。
【００６１】
精度制御部１８０は、同一の測定周波数で、試料２０の同一の測定位置を予め定められた回数、繰り返し測定するよう反射率測定部１４０を制御する。なお、繰り返し測定の回数は、利用者により利用の際に入力される構成としても良い。このとき、反射率を複数回測定した後に、全ての反射率を算出部１５０に入力しても良いし、反射率を一回測定する度に、算出部１５０に入力しても良い。
【００６２】
ここで、本実施形態では、反射率測定部１４０は、参照帯域に含まれる参照周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射した際の反射率Ｒｒｅｆを用いて、測定周波数における反射率Ｒｅｘｐを補正する。ここで参照帯域とは、反射率が半導体の電気特性値に依存して変化しない周波数帯域を示す（ステップＳ４０９）。
【００６３】
電気特性値によって変化しない参照周波数での反射率Ｒｒｅｆに基づいて、反射率Ｒｅｘｐを補正することにより、照射するテラヘルツ光の強度ゆらぎの影響などを排除できる。
【００６４】
図１０は、参照帯域について説明するための図である。本図は計算から導いたＧａＮ（窒化ガリウム）の周波数に対する反射率の関係を示している。グラフの横軸は照射するテラヘルツ光の周波数、縦軸は反射率を示し、キャリア密度が１．０×１０１６ｃｍ−３、１．０×１０１８ｃｍ−３、および５．０×１０１８ｃｍ−３の場合について示している。周波数が１７ＴＨｚ以上２０ＴＨｚ以下の帯域では、テラヘルツ光は、キャリア密度の変化によらず全反射する。
【００６５】
このように反射率が半導体のキャリア密度に依存して変化しない周波数帯域を参照帯域と呼び、参照帯域に含まれる周波数を参照周波数と呼ぶ。試料２０の電気特性値が含まれるレンジ内において、参照周波数のテラヘルツ光は、電気特性値の変化によらず全反射する。
【００６６】
反射率測定部１４０は、測定周波数における反射率Ｒｅｘｐを、参照周波数における反射率Ｒｒｅｆを用いて補正する。具体的には、反射率測定部１４０は、参照周波数における反射率Ｒｒｅｆに対する測定周波数における反射率Ｒｅｘｐの比を、新たな補正された反射率Ｒｅｘｐとして算出し、出力する。
【００６７】
反射率Ｒｒｅｆを用いて、測定周波数における反射率Ｒｅｘｐを補正することにより、照射するテラヘルツ光の強度のゆらぎの影響を反射率Ｒｅｘｐから除去できる。したがって、反射率Ｒｅｘｐをより高い精度で測定でき、その結果、電気特性値をより高い精度で測定できる。
【００６８】
なお、たとえば、特許文献１および２に記載がある、二波長のテラヘルツ波を同時に試料２０に照射して測定できる反射率測定装置の構成を用いることで、参照周波数と測定周波数の２つのテラヘルツ光を同時に試料２０に照射し、それぞれの周波数に対する反射率を測定することができ、短時間で高精度な測定が可能である。
【００６９】
そして、図９に戻り、反射率測定部１４０からは、照射した測定周波数と、測定され、補正された反射率Ｒｅｘｐの値を示す情報が算出部１５０へ入力される。算出部１５０は、予め計算値記憶部１１４に保持された電気特性値と反射率の計算値との関係を示す情報（たとえば式、テーブル）を計算値記憶部１１４から読み出し、測定周波数において反射率Ｒｅｘｐの値に対応する電気特性値を算出する（ステップＳ４１１）。
【００７０】
算出された電気特性値は精度制御部１８０に入力される。精度制御部１８０では繰り返し測定の結果に基づく複数の電気特性値の平均値およびばらつきの大きさを算出する。ばらつきの大きさとして、たとえば複数の電気特性値の標準偏差を用いることができる。もしくは、ばらつきの大きさは、複数の電気特性値のうち、最大値と最小値との差の０．５倍とすることができる。
【００７１】
精度制御部１８０は、算出したばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも大きい場合、測定精度が低かったと判定し、試料２０の電気特性値が含まれるレンジを再度測定するようレンジ測定部１６０を制御する。そして、測定周波数の選択、測定などが再度行われる。算出したばらつきの大きさが予め定めた基準値よりも小さい場合、測定精度が高かったと判定し、精度制御部１８０は、分布測定を行うよう分布測定制御部５００を制御する（ステップＳ４１３）。なお、ばらつきの大きさの基準値は、利用者により利用の際に入力される構成としても良い。基準値はたとえば、複数の電気特性値の平均値の５％以下の値とすることができる。もしくは、基準値はたとえば、複数の電気特性値の最大値と最小値の平均値（以下、中心の値と呼ぶ）の５％以下の値とすることができる。
【００７２】
分布測定を行うよう、精度制御部１８０から分布測定制御部５００への制御がなされた後には、第１の実施形態と同様に、反射率測定部１４０で複数の測定位置の反射率が測定され（ステップＳ４１５）、算出部１５０で各測定位置の電気特性値が算出される（ステップＳ４１７）。このとき、反射率測定部１４０では、上述した方法で、測定周波数における反射率Ｒｅｘｐを、参照周波数における反射率Ｒｒｅｆを用いて補正してもよい。
【００７３】
そして、算出部１５０で算出された電気特性値に基づいて、分布生成部５１０で分布情報が生成され（ステップＳ４１９）、分布情報に基づいて分布図生成部５２０で分布図が生成され（ステップＳ４２１）、分布図が表示部５３０で表示される。
【００７４】
次に、レンジ測定部１６０の構成について詳細に説明する。本実施形態に係るレンジ測定部１６０では、いくつかの電気特性値について予め保持された、周波数に対する反射率の関係（たとえば反射率の周波数スペクトル）のうち、測定結果とよく対応するものを選び、その電気特性値の属するレンジを、試料２０の属するレンジとして求める。
【００７５】
図１１は、本実施形態に係るレンジ測定部１６０、反射率測定部１４０および記憶部１１０の構成例を示す図である。ただし、記憶部１１０に含まれるいくつかの記憶部は省略している。本実施形態に係る記憶部１１０は、第１レンジ測定記憶部１１８および第２レンジ測定記憶部１１９をさらに備える。第１レンジ測定記憶部１１８は、半導体の、互いに異なるレンジに属する複数の電気特性値毎に、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報を保持する。第２レンジ測定記憶部１１９は、反射率測定部１４０で測定され、周波数に対応づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅを保持する。また、レンジ測定部１６０は、制御部１６２およびレンジ算出部１６８を備える。制御部１６２は、複数の周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射し、反射率Ｒｐｒｅを測定するよう反射率測定部１４０を制御する。レンジ算出部１６８は、周波数に対応づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅと、第１レンジ測定記憶部１１８に保持された、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報とに基づいて、試料２０の電気特性値が含まれるレンジを算出する。
【００７６】
まず、制御部１６２は複数のレンジに亘る複数の周波数のテラヘルツ光を試料２０に照射して、各周波数における反射率Ｒｐｒｅを測定するよう反射率測定部１４０を制御する。測定された複数の反射率Ｒｐｒｅは、それぞれ測定に用いた周波数と関連づけられて第２レンジ測定記憶部１１９に保持される。周波数に関連づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅの情報は、たとえば、周波数に対する反射率のスペクトルを構成する。第１レンジ測定記憶部１１８には予め、半導体の互いに異なるレンジに属する複数の電気特性値毎に、照射するテラヘルツ光の周波数と反射率の計算値との関係（たとえば式、テーブル）を示す情報が保持されている。レンジ算出部１６８は、第２レンジ測定記憶部１１９から、周波数に関連づけられた複数の反射率Ｒｐｒｅを読み出し、第１レンジ測定記憶部１１８から、複数の電気特性値毎の周波数と反射率の計算値との関係を示す情報を読み出し、周波数と反射率Ｒｐｒｅとの関係が周波数と反射率の計算値との関係に最もよく適合する電気特性値を選ぶ。そして、その電気特性値の属するレンジを、試料２０の電気特性値の属するレンジとして算出する。算出されたレンジを示す情報はレンジ記憶部１１２に入力され、測定周波数の選択に利用される。
【００７７】
なお、キャリア密度毎の、周波数と反射率の計算値との関係は特許文献１に記載の方法を用いて求めることができる。移動度毎の、周波数と反射率の計算値との関係は特許文献２に記載の方法を用いて求めることができる。電気抵抗値毎の、周波数と反射率の計算値との関係は特許文献２に記載の方法を用いて求めることができる。そして、第１レンジ測定記憶部１１８に情報を保持させることができる。
【００７８】
周波数と反射率の関係が適合するかどうかの判定方法としては、たとえば、最も反射率の傾きの絶対値が大きい周波数が互いに近いほど、より適合すると判定することができる。もしくは、各周波数における反射率の計算値と反射率Ｒｐｒｅとの差の平均値が小さいほど、適合すると判定できる。ただし、これらの判定方法に限定されるものではない。
【００７９】
なお、レンジ測定部１６０は、本実施形態で説明した構造に限定されるものではなく、求めようとする電気特性値が含まれるレンジを測定する別の装置等でも良い。
【００８０】
測定対象としての半導体には、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る半導体の電気特性の測定装置１０では、第１の実施形態と同様、たとえば、表面に、ひとつの半導体を母材とする領域を有し、その領域には母材とは異なる材料からなる異種導入物が添加されている、もしくは付着している試料２０を測定する。そして、その領域における、異種導入物の分布に起因する電気特性値の分布を測定することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、半導体の電気特性の測定装置１０が指標提示部１７２、指標入力部１７４、および指標指定部１７６を備える例について説明したが、この例に限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、予め定められた感度の指標を用いても良い。
【００８３】
なお、本実施形態においては半導体の電気特性の測定装置１０がレンジ測定部１６０を備える例について説明したが、この例に限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、予め試料２０の電気特性値が含まれるレンジをレンジ記憶部１１２に保持させても良い。
【００８４】
なお、本実施形態においては半導体の電気特性の測定装置１０が精度制御部１８０を備える例について説明したが、この例に限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、選択部１２０が測定周波数を選択した後、繰り返し測定を行わずに分布測定を行っても良い。
【００８５】
なお、本実施形態においては反射率測定部１４０が反射率Ｒｒｅｆを用いて反射率Ｒｅｘｐを補正する例について説明したが、この例に限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、測定した反射率Ｒｅｘｐをそのまま用いても良い。
【００８６】
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【００８７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００８８】
次に、本発明の実施例について説明する。
（第１の実施例）
第１の実施形態と同様の方法で、ｎ型ＳｉＣ（炭化シリコン）のキャリア密度分布の測定を行った。ただし、第２の実施形態のように、事前に反射率のスペクトルを測定することで、試料のキャリア密度のレンジを求めた。また、参照周波数による反射率Ｒｒｅｆで測定周波数によるＲｅｘｐを補正した。測定周波数を選択する際の感度の指標は、キャリア密度の変化量に対する反射率の変化量の比率（反射率の傾きの絶対値）とした。
【００８９】
キャリア密度、移動度、電気抵抗率が不明な、ｎ型ＳｉＣ試料を準備した。試料は直径７６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの円板形状で、未研磨であった。
【００９０】
図１２は、ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値についてはキャリア密度が１×１０１７ｃｍ−３、１×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、および１×１０２０ｃｍ−３の場合について示している。表１は、本図から読み取れる、各キャリア密度について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が２９．４ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表１より、この試料のキャリア密度は１×１０１８ｃｍ−３付近であることが予想された。よって、１×１０１８ｃｍ−３を含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。
【００９１】
【表１】
2015109338.tif 000003
【００９２】
図１３は、ｎ型ＳｉＣのキャリア密度と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が２９．１ＴＨｚ、２９．４ＴＨｚ、３３ＴＨｚ、および５０ＴＨｚの場合について示している。表２はキャリア密度のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図１３から求めて示したものである。１×１０１８ｃｍ−３を含む０．５×１０１８〜１．５×１０１８ｃｍ−３のレンジでは、２９．４ＴＨｚで感度が良いため、２９．４ＴＨｚを測定周波数として選択した。
【００９３】
【表２】
2015109338.tif 000004
【００９４】
次に、２９．４ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。加えて、ｎ型ＳｉＣについて高い反射率を有する参照帯域である２４〜２８ＴＨｚから１つの周波数を選んで反射率Ｒｒｅｆを測定した。そして、反射率Ｒｒｅｆに対する反射率Ｒｅｘｐの比を求め、補正した反射率Ｒｅｘｐとした。このようにして求めた反射率Ｒｅｘｐと、図１３とに基づいて、キャリア密度を求めた。
【００９５】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、キャリア密度の平均値は１．０４８×１０１８ｃｍ−３、標準偏差は０．０３２×１０１８ｃｍ−３と求められた。測定値の標準偏差（ばらつきの大きさ）は平均値に対して３．０％の大きさであった。平均値に対するばらつきの大きさを、以下、ばらつきの比率と呼ぶ。このように、キャリア密度に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｎ型ＳｉＣ試料のキャリア密度を高い精度で測定できることが確かめられた。
【００９６】
繰り返し測定の結果、測定周波数を２９．４ＴＨｚとして、精度の高い測定が出来ることが確かめられた。よって次に、２９．４ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、キャリア密度を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【００９７】
図１４は、ｎ型ＳｉＣ試料のキャリア密度分布図である。図１４は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。中心から外周にかけて、ゆるやかな変化が確認できた。キャリア密度の分布は、０．８２７×１０１８ｃｍ−３から１．１２×１０１８ｃｍ−３の範囲であった。また、面内のキャリア密度の平均値は０．９０７×１０１８ｃｍ−３、標準偏差は０．０３１×１０１８ｃｍ−３であった。このように、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎のキャリア密度のわずかな違いを測定することができた。
【００９８】
（第２の実施例）
第１の実施例と同様の方法で、第１の実施例と同一の試料について移動度分布の測定を行った。
【００９９】
図１５は、ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値については移動度が３４０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、２１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、４０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、および５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の場合について示している。表３は、本図から読み取れる、各移動度について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が２９．４ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表３よりこの試料の移動度は２１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１付近であることが予想された。よって、２１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。
【０１００】
【表３】
2015109338.tif 000005
【０１０１】
図１６は、ｎ型ＳｉＣの移動度と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が２９．１ＴＨｚ、２９．４ＴＨｚ、３３ＴＨｚ、および５０ＴＨｚの場合について示している。表４は移動度のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図１６から求めて示したものである。２１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を含む１５０〜２５０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１のレンジでは、２９．４ＴＨｚで感度が良いため、２９．４ＴＨｚを測定周波数として選択した。
【０１０２】
【表４】
2015109338.tif 000006
【０１０３】
次に、２９．４ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。加えて、ｎ型ＳｉＣについて高い反射率を有する参照帯域である２４〜２８ＴＨｚから１つの周波数を選んで反射率Ｒｒｅｆを測定した。そして、反射率Ｒｒｅｆに対する反射率Ｒｅｘｐの比を求め、補正した反射率Ｒｅｘｐとした。このようにして求めた反射率Ｒｅｘｐと、図１６とに基づいて、移動度を求めた。
【０１０４】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、移動度の平均値は２０６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は２ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１と求められ、測定値のばらつきの比率は０．９％であった。このように、移動度に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｎ型ＳｉＣ試料の移動度を高い精度で測定できることが確かめられた。
【０１０５】
繰り返し測定の結果、測定周波数を２９．４ＴＨｚとして、精度の高い測定が出来ることが確かめられた。よって次に、２９．４ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、移動度を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１０６】
図１７は、ｎ型ＳｉＣ試料の移動度分布図である。図１７は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。中心から外周にかけて、ゆるやかな変化が確認できた。移動度の分布は、２０１ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１から２２７ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の範囲であった。また、面内の移動度の平均値は２１８ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は２ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。このように、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の移動度のわずかな違いを測定することができた。
【０１０７】
（第３の実施例）
第１の実施例と同様の方法で、第１の実施例と同一の試料について電気抵抗率分布の測定を行った。
【０１０８】
図１８は、ｎ型ＳｉＣの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値については電気抵抗率が０．１８Ωｃｍ、０．０３Ωｃｍ、０．０１４Ωｃｍ、および０．０１３Ωｃｍの場合について示している。表５は、本図から読み取れる、各電気抵抗率について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が２９．４ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表５より、この試料の電気抵抗率は０．０３Ωｃｍ付近であることが予想された。よって、０．０３Ωｃｍを含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。
【０１０９】
【表５】
2015109338.tif 000007
【０１１０】
図１９は、ｎ型ＳｉＣの電気抵抗率と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が２９．１ＴＨｚ、２９．４ＴＨｚ、３３ＴＨｚ、および５０ＴＨｚの場合について示している。表６は電気抵抗率のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図１９から求めて示したものである。０．０３Ωｃｍを含む０．０２〜０．０４Ωｃｍのレンジでは、２９．４ＴＨｚで感度が良いため、２９．４ＴＨｚを測定周波数として選択した。
【０１１１】
【表６】
2015109338.tif 000008
【０１１２】
次に、２９．４ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。加えて、ｎ型ＳｉＣについて高い反射率を有する参照帯域である２４〜２８ＴＨｚから１つの周波数を選んで反射率Ｒｒｅｆを測定した。そして、反射率Ｒｒｅｆに対する反射率Ｒｅｘｐの比を求め、補正した反射率Ｒｅｘｐとした。このようにして求めた反射率Ｒｅｘｐと、図１９とに基づいて、電気抵抗率を求めた。
【０１１３】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、電気抵抗率の平均値は２．８９×１０−２Ωｃｍ、標準偏差は０．０５×１０−２Ωｃｍと求められ、測定値のばらつきの比率は１．７％であった。このように、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｎ型ＳｉＣ試料の電気抵抗率を高い精度で測定できることが確かめられた。
【０１１４】
繰り返し測定の結果、測定周波数を２９．４ＴＨｚとして、精度の高い測定が出来ることが確かめられた。よって次に、２９．４ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、電気抵抗率を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１１５】
図２０は、ｎ型ＳｉＣ試料の電気抵抗率分布図である。図２０は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。中心から外周にかけて、ゆるやかな変化が確認できた。電気抵抗率の分布は、２．７９×１０−２Ωｃｍから３．３３×１０−２Ωｃｍの範囲であった。また、面内の電気抵抗率の平均値は３．１４×１０−２Ωｃｍ、標準偏差は０．０６×１０−２Ωｃｍであった。このように、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の電気抵抗率のわずかな違いを測定することができた。
【０１１６】
（第４の実施例）
第１の実施例と同様の方法で、ｐ型Ｓｉ（シリコン）のキャリア密度分布の測定を行った。ただし、参照周波数における反射率Ｒｒｅｆを用いた反射率Ｒｅｘｐの補正は行わなかった。キャリア密度、移動度、電気抵抗率が不明な、ｐ型Ｓｉ試料を準備した。試料は直径１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板形状で、表面は研磨済みであった。
【０１１７】
図２１は、ｐ型Ｓｉ（シリコン）の、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値についてはキャリア密度が１×１０１７ｃｍ−３、１×１０１８ｃｍ−３、１×１０１９ｃｍ−３、および１×１０２０ｃｍ−３の場合について示している。表７は、本図から読み取れる、各キャリア密度について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が１９ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表７より、この試料のキャリア密度は１×１０２０ｃｍ−３付近であることが予想された。よって、１×１０２０ｃｍ−３を含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。
【０１１８】
【表７】
2015109338.tif 000009
【０１１９】
図２２は、ｐ型Ｓｉのキャリア密度と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が０．１ＴＨｚ、１ＴＨｚ、５ＴＨｚ、および１９ＴＨｚの場合について示している。表８はキャリア密度のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図２２から求めて示したものである。１×１０２０ｃｍ−３を含む０．５×１０２０〜１．５×１０２０ｃｍ−３のレンジでは、１９ＴＨｚで感度が良いため、１９ＴＨｚを測定周波数として選択した。
【０１２０】
【表８】
2015109338.tif 000010
【０１２１】
次に、１９ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。測定した反射率Ｒｅｘｐと、図２２とに基づいて、キャリア密度を求めた。
【０１２２】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、キャリア密度の平均値は０．８３９×１０２０ｃｍ−３、標準偏差は０．０１７×１０２０ｃｍ−３と求められ、測定値のばらつきの比率は２．０％であった。このように、キャリア密度に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｐ型Ｓｉ試料のキャリア密度を高い精度で測定できることが確かめられた。
【０１２３】
繰り返し測定の結果、測定周波数を１９ＴＨｚとして、精度の高い測定が出来ることが確かめられた。よって次に、１９ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、キャリア密度を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１２４】
図２３は、ｐ型Ｓｉ試料のキャリア密度分布図である。図２３は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。中心から外周にかけて、ゆるやかな変化が確認できた。キャリア密度の分布は、０．７０×１０２０ｃｍ−３から０．９５×１０２０ｃｍ−３の範囲であった。また、面内のキャリア密度の平均値は０．８３２×１０２０ｃｍ−３、標準偏差は０．０３０×１０２０ｃｍ−３であった。このように、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎のキャリア密度のわずかな違いを測定することができた。
【０１２５】
（第５の実施例）
第４の実施例と同様の方法で、第４の実施例と同一の試料について移動度分布の測定を行った。
【０１２６】
図２４は、ｐ型Ｓｉの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値については移動度が５２．９ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、５２．６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、４９．６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、および３１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の場合について示している。表９は、本図から読み取れる、各移動度について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が１９ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表９より、この試料の移動度は３１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１付近であることが予想された。よって、３１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。
【０１２７】
【表９】
2015109338.tif 000011
【０１２８】
図２５は、ｐ型Ｓｉの移動度と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が０．１ＴＨｚ、０．５ＴＨｚ、５ＴＨｚ、および１９ＴＨｚの場合について示している。表１０は移動度のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図２５から求めて示したものである。３１．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を含む３５〜４５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１のレンジでは、１９ＴＨｚで感度が良いため、１９ＴＨｚを測定周波数として選択した。
【０１２９】
【表１０】
2015109338.tif 000012
【０１３０】
次に、１９ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。測定した反射率Ｒｅｘｐと、図２５とに基づいて、移動度を求めた。
【０１３１】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、移動度の平均値は３３．８ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は０．２ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１と求められ、測定値のばらつきの比率は０．５％であった。このように、移動度に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｐ型Ｓｉ試料の移動度を高い精度で測定できることが確かめられた。
【０１３２】
繰り返し測定の結果、測定周波数を１９ＴＨｚとして、精度の高い測定が出来ることが確かめられた。よって次に、１９ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、移動度を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１３３】
図２６は、ｐ型Ｓｉ試料の移動度分布図である。図２６は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。中心から外周にかけて、ゆるやかな変化が確認できた。移動度の分布は、３２ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１から３６ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の範囲であった。また、面内の移動度の平均値は３３．９ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は０．４ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。このように、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の移動度のわずかな違いを測定することができた。
【０１３４】
（第６の実施例）
第４の実施例と同様の方法で、第４の実施例と同一の試料について電気抵抗率分布の測定を行った。
【０１３５】
図２７は、ｐ型Ｓｉの、周波数と反射率の計算値との関係および、周波数と測定された反射率Ｒｐｒｅとの関係を示す図である。反射率の計算値については電気抵抗率が１．１７Ωｃｍ、０．１１Ωｃｍ、０．０１２Ωｃｍ、および０．００２Ωｃｍの場合について示している。表１１は、本図から読み取れる、各電気抵抗率について反射率の計算値の傾きの絶対値が大きい周波数と、その傾きの値を示している。本図に示した測定された反射率Ｒｐｒｅによるスペクトルでは、周波数が１９ＴＨｚ付近で反射率Ｒｐｒｅの傾きの絶対値が大きいため、表１１より、この試料の電気抵抗率は０．００２Ωｃｍ付近であることが予想された。よって、０．００２Ωｃｍを含むレンジで感度の良い周波数を測定周波数として選択することとした。
【０１３６】
【表１１】
2015109338.tif 000013
【０１３７】
図２８は、ｐ型Ｓｉの電気抵抗率と反射率の計算値の関係を示す図である。周波数が０．１ＴＨｚ、０．５ＴＨｚ、５ＴＨｚ、および１９ＴＨｚの場合について示している。表１２は電気抵抗率のいくつかのレンジにおいて感度の高い周波数と、その周波数での反射率の傾きを図２８から求めて示したものである。０．００２Ωｃｍを含む０．００１〜０．００５Ωｃｍのレンジでは、１９ＴＨｚで感度が良いため、１９ＴＨｚを測定周波数として選択した。
【０１３８】
【表１２】
2015109338.tif 000014
【０１３９】
次に、１９ＴＨｚの周波数で試料の反射率Ｒｅｘｐを測定した。測定した反射率Ｒｅｘｐと、図２８とに基づいて、電気抵抗率を求めた。
【０１４０】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、電気抵抗率の平均値は２．２１×１０−３Ωｃｍ、標準偏差は０．０２×１０−３Ωｃｍと求められ、測定値のばらつきの比率は０．９％であった。このように、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が大きい周波数を選択することで、ｐ型Ｓｉ試料の電気抵抗率を高い精度で測定できることが確かめられた。
【０１４１】
繰り返し測定の結果、測定周波数を１９ＴＨｚとして、精度の高い測定が出来ることが確かめられた。よって次に、１９ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、電気抵抗率を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１４２】
図２９は、ｐ型Ｓｉ試料の電気抵抗率分布図である。図２９は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。中心から外周にかけて、ゆるやかな変化が確認できた。電気抵抗率の分布は、２．０×１０−３Ωｃｍから２．５×１０−３Ωｃｍの範囲であった。また、面内の電気抵抗率の平均値は２．２２×１０−３Ωｃｍ、標準偏差は０．０４×１０−３Ωｃｍであった。このように、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の電気抵抗率のわずかな違いを測定することができた。
【０１４３】
（第１の比較例）
第１の比較例では、第１の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いてキャリア密度分布の測定を行った。本比較例に係るキャリア密度分布の測定方法は、測定周波数を３３ＴＨｚとした点以外は、第１の実施例と同じ測定方法である。
【０１４４】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、キャリア密度の平均値は１．７１×１０１８ｃｍ−３、標準偏差は１．５１×１０１８ｃｍ−３と求められ、測定値のばらつきの比率は８８％であった。このように、キャリア密度に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｎ型ＳｉＣ試料のキャリア密度を高い精度で測定できない。
【０１４５】
次に、３３ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、キャリア密度を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１４６】
図３０は、ｎ型ＳｉＣ試料のキャリア密度分布図である。図３０は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。キャリア密度の分布は、０．０１０×１０１８ｃｍ−３から１０×１０１８ｃｍ−３の範囲であった。また、面内で測定されたキャリア密度の平均値は１．５５×１０１８ｃｍ−３、標準偏差は１．７９×１０１８ｃｍ−３であった。このように、測定の精度が不十分である場合、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎のキャリア密度のわずかな違いを測定することができない。
【０１４７】
（第２の比較例）
第２の比較例では、第２の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いて移動度分布の測定を行った。本比較例に係る移動度分布の測定方法は、測定周波数を３３ＴＨｚとした点以外は、第２の実施例と同じ測定方法である。
【０１４８】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、移動度の平均値は２０７ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は１０４ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１と求められ、測定値のばらつきの比率は５０％であった。このように、移動度に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｎ型ＳｉＣ試料の移動度を高い精度で測定できない。
【０１４９】
次に、３３ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、移動度を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１５０】
図３１は、ｎ型ＳｉＣ試料の移動度分布図である。図３１は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。移動度の分布は、６９ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１から３６５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の範囲であった。また、面内で測定された移動度の平均値は２３５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は１１５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。このように、測定の精度が不十分である場合、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の移動度のわずかな違いを測定することができない。
【０１５１】
（第３の比較例）
第３の比較例では、第３の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いて電気抵抗率分布の測定を行った。本比較例に係る電気抵抗率分布の測定方法は、測定周波数を３３ＴＨｚとした点以外は、第３の実施例と同じ測定方法である。
【０１５２】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、電気抵抗率の平均値は３．４８×１０−２Ωｃｍ、標準偏差は６．８７×１０−２Ωｃｍと求められ、測定値のばらつきの比率は１９７％であった。このように、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｎ型ＳｉＣ試料の電気抵抗率を高い精度で測定できない。
【０１５３】
次に、３３ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、電気抵抗率を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１５４】
図３２は、ｎ型ＳｉＣ試料の電気抵抗率分布図である。図３２は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。電気抵抗率の分布は、０．０Ωｃｍから１６Ωｃｍの範囲であった。また、面内で測定された電気抵抗率の平均値は６．４０Ωｃｍ、標準偏差は８．２７Ωｃｍであった。このように、測定の精度が不十分である場合、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の電気抵抗率のわずかな違いを測定することができない。
【０１５５】
（第４の比較例）
第４の比較例では、第４の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いてキャリア密度分布の測定を行った。本比較例に係るキャリア密度分布の測定方法は、測定周波数を５ＴＨｚとした点以外は、第４の実施例と同じ測定方法である。
【０１５６】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、キャリア密度の平均値は０．４４６×１０２０ｃｍ−３、標準偏差は０．６７２×１０２０ｃｍ−３と求められ、測定値のばらつきの比率は１５０％であった。このように、キャリア密度に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｐ型Ｓｉ試料のキャリア密度を高い精度で測定できない。
【０１５７】
次に、５ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、キャリア密度を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１５８】
図３３は、ｐ型Ｓｉ試料のキャリア密度分布図である。図３３は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。キャリア密度の分布は、０．０１００×１０２０ｃｍ−３から１０００×１０２０ｃｍ−３の範囲であった。また、面内で測定されたキャリア密度の平均値は１９．９×１０２０ｃｍ−３、標準偏差は１３６．８×１０２０ｃｍ−３であった。このように、測定の精度が不十分である場合、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎のキャリア密度のわずかな違いを測定することができない。
【０１５９】
（第５の比較例）
第５の比較例では、第５の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いて移動度分布の測定を行った。本比較例に係る移動度分布の測定方法は、測定周波数を５ＴＨｚとした点以外は、第５の実施例と同じ測定方法である。
【０１６０】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、移動度の平均値は４２．４ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は５．９ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１と求められ、測定値のばらつきの比率は１３％であった。このように、移動度に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｐ型Ｓｉ試料の移動度を高い精度で測定できない。
【０１６１】
次に、５ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、移動度を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１６２】
図３４は、ｐ型Ｓｉ試料の移動度分布図である。図３４は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。移動度の分布は、０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１から５２ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１の範囲であった。また、面内で測定された移動度の平均値は３７．９ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１、標準偏差は９．５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であった。このように、測定の精度が不十分である場合、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の移動度のわずかな違いを測定することができない。
【０１６３】
（第６の比較例）
第６の比較例では、第６の実施例と同一の試料について、異なる周波数を測定周波数として用いて電気抵抗率分布の測定を行った。本比較例に係る電気抵抗率分布の測定方法は、測定周波数を５ＴＨｚとした点以外は、第６の実施例と同じ測定方法である。
【０１６４】
試料中の一点を繰り返し測定した結果、電気抵抗率の平均値は４．９７×１０−３Ωｃｍ、標準偏差は２．０１×１０−３Ωｃｍと求められ、測定値のばらつきの比率は４０％であった。このように、電気抵抗率に対する反射率の傾きの絶対値が小さい周波数では、ｐ型Ｓｉ試料の電気抵抗率を高い精度で測定できない。
【０１６５】
次に、５ＴＨｚの測定周波数で、試料の表面全体に亘り、反射率Ｒｅｘｐを測定し、電気抵抗率を算出した。そして、分布情報および分布図を生成した。
【０１６６】
図３５は、ｐ型Ｓｉ試料の電気抵抗率分布図である。図３５は、１ｍｍ間隔で測定位置を変更して、試料の表面全体を測定して得た。電気抵抗率の分布は、０．８０×１０−３Ωｃｍから１００×１０−３Ωｃｍの範囲であった。また、面内で測定された電気抵抗率の平均値は３．６５×１０−３Ωｃｍ、標準偏差は１．６４×１０−３Ωｃｍであった。このように、測定の精度が不十分である場合、ひとつの測定対象試料の面内における、測定位置毎の電気抵抗率のわずかな違いを測定することができない。
【符号の説明】
【０１６７】
１０ 測定装置
１１０ 記憶部
１１２ レンジ記憶部
１１４ 計算値記憶部
１１６ レンジ感度記憶部
１１８ 第１レンジ測定記憶部
１１９ 第２レンジ測定記憶部
１２０ 選択部
１４０ 反射率測定部
１４１ 試料保持部
１４２ 照射部
１４３ 駆動機構
１４４ 検出部
１４６ 反射率算出部
１４８，１４９ ミラー
１５０ 算出部
１６０ レンジ測定部
１６２ 制御部
１６８ レンジ算出部
１７２ 指標提示部
１７４ 指標入力部
１７６ 指標指定部
１８０ 精度制御部
２０ 試料
５００ 分布測定制御部
５１０ 分布生成部
５２０ 分布図生成部
５３０ 表示部
【図１】
2015109338.tif 000015
【図２】
2015109338.tif 000016
【図３】
2015109338.tif 000017
【図４】
2015109338.tif 000018
【図５】
2015109338.tif 000019
【図６】
2015109338.tif 000020
【図７】
2015109338.tif 000021
【図８】
2015109338.tif 000022
【図９】
2015109338.tif 000023
【図１０】
2015109338.tif 000024
【図１１】
2015109338.tif 000025
【図１２】
2015109338.tif 000026
【図１３】
2015109338.tif 000027
【図１５】
2015109338.tif 000028
【図１６】
2015109338.tif 000029
【図１８】
2015109338.tif 000030
【図１９】
2015109338.tif 000031
【図２１】
2015109338.tif 000032
【図２２】
2015109338.tif 000033
【図２４】
2015109338.tif 000034
【図２５】
2015109338.tif 000035
【図２７】
2015109338.tif 000036
【図２８】
2015109338.tif 000037
【図１４】
2015109338.tif 000038
【図１７】
2015109338.tif 000039
【図２０】
2015109338.tif 000040
【図２３】
2015109338.tif 000041
【図２６】
2015109338.tif 000042
【図２９】
2015109338.tif 000043
【図３０】
2015109338.tif 000044
【図３１】
2015109338.tif 000045
【図３２】
2015109338.tif 000046
【図３３】
2015109338.tif 000047
【図３４】
2015109338.tif 000048
【図３５】
2015109338.tif 000049