(57)【要約】      （修正有）【課題】観察までに長時間を要さずに大面積薄膜の場合であっても試料の表面が測定中の工程による変質を伴うことなく評価し得る半導体薄膜の検査方法を提供する。【解決手段】電極膜付き半導体薄膜に、ＫＣｌ電解液中で電圧を印加し、半導体薄膜に生じた貫通孔に基づく空隙にＫＣｌ電解液が侵入して電極膜と接触することにより電流を発生させ、発生した電流量を測定して空隙量を評価する半導体薄膜の検査方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極膜付き半導体薄膜に、電解液中で電圧を印加し、半導体薄膜に生じた貫通孔に基づく空隙に電解液が侵入して電極膜と接触することにより電流を発生させ、発生した電流量を測定して空隙量を評価する半導体薄膜の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体薄膜の検査方法に関し、さらに詳しくは半導体薄膜に生じた欠陥である貫通孔に基づく空隙を簡便に評価し得る半導体薄膜の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極膜付き半導体薄膜は様々な用途に用いられ得て、例えば、基板上に順次、第１の電極膜、半導体薄膜および第２の電極膜を成膜した積層体が薄膜太陽電池に、基板上に形成されたオーミック電極とこのオーミック電極上にＬＥＤ用の半導体薄膜を成膜した積層体がＬＥＤ用の半導体装置に、また基板上に形成された回路と、この回路上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された半導体薄膜と、半導体薄膜上に設けられた透光性電極とを備えた積層体が撮影像装置に用いられ得ることが知られている。
【０００３】
これらの半導体薄膜は製造工程に起因して欠陥を有し得る。
例えば、レーザー結晶化したｐｏｌｙ−Ｓｉ膜は性能に影響を及ぼす欠陥を有し、半導体薄膜自体の性能低下やロット間でのばらつきになり製造工程において検査する有効な手段が求められている。
また、溶液法により得られる単結晶ＳｉＣ半導体薄膜は高い性能を有し得るが、製造時の成長条件によっては得られる単結晶半導体薄膜に欠陥が生じる場合があることが知られている。
このような半導体薄膜中の欠陥を評価する必要性は高く、様々な検討がなされている。
一方、半導体薄膜中の欠陥を評価するために適用し得ると推測される技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、参照電極が浸された電解液中に被測定半導体ウェハを浸し、前記被測定半導体ウェハに前記参照電極との間に電圧を印加したときに流れる電流を測定することにより、前記被測定半導体ウェハの表面積を求める半導体ウェハ表面積のモニタ方法が記載されており、具体例として表面の増加率である粗面化率と電流との関係を示すグラフが示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、表面に絶縁膜を有する導電性基板又は導電性膜付き基板と、アノード電極とを電解液に入れ、パルス電圧又は電流を加えた電気化反応により絶縁膜表面に金属を析出させて絶縁膜中の欠陥を検出する方法が記載されており、特許文献３には、試験体を金属イオン含有溶液中に浸漬して異なる物質の薄膜を付着させ、最後に析出させた金属を除去する絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥検出方法が記載されている。
さらに、特許文献４には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮像したＳＥＭ画像を用いて作成したテンプレート画像作成手段を用いて検査領域を設定し、該検査領域を適した検査手法で記憶させておいた検査項目に基づいて検査する欠陥検査方法が記載されている。
【０００６】
しかし、これら公知文献に記載の技術を半導体薄膜の検査方法に適用しても、半導体薄膜に生じた欠陥である貫通孔に基づく空隙について認識されてなく半導体薄膜の空隙欠陥を評価することは不可能であるか、検出後の試料が検出前の試料と異なる検査方法では試料を他の検査に適用することができない、あるいは試料を切断、研磨するための工程が煩雑で観察までに時間を要し、しかも断面ＳＥＭ観察による貫通孔評価法は数ｍｍの局所評価であるため大面積薄膜の評価ができないため、観察までに長時間を要さずに大面積薄膜の場合にも試料表面の変質を伴うことなく評価することは不可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−７０１６７号公報
【特許文献２】特開２００２−１８４８３０号公報
【特許文献３】特開２００５−１６６７０５号公報
【特許文献４】特開２０１１−１１９４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、観察までに長時間を要さずに大面積薄膜であっても試料の表面が測定中の工程による変質を伴うことなく評価し得る半導体薄膜の検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電極膜付き半導体薄膜に、電解液中で電圧を印加し、半導体薄膜に生じた貫通孔に基づく空隙に電解液が侵入して電極膜と接触することにより電流を発生させ、発生した電流量を測定して空隙量を評価する半導体薄膜の検査方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、観察までに長時間を要さずに大面積薄膜の場合であっても試料の表面が測定中の工程による変質を伴うことなく半導体薄膜を評価し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施態様の検査方法を説明するための模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施態様の検査方法を適用した試料の模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施態様の検査方法による工程図の一例である。
【図４】図４は、実施例において試料の欠陥を定量的に評価するための検量線としての薄膜（Ｍｏ）の解放率（空隙率）と積算電流量との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例において測定した試料の積算電流量の値から薄膜（Ｍｏ）の解放率（空隙率）を求めたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳説する。
本発明の実施態様の半導体薄膜の検査方法においては、図１に示すように、電極膜付き半導体薄膜に、電解液の一例であるＫＣｌ溶液中で対向電極の一例であるＰｔ電極と参照電極（塩橋）とを用いて電圧を印加する。これにより、図２および３に示すように、半導体薄膜の電極に達する貫通孔にＫＣｌ液が侵入して電極膜と接触することにより電流が発生する。電極膜にマスキングテープ被覆し、電極間の解放率をパラメータとして、電極膜に印加して積算電流量を求め、電極膜の解放率と積算電流量との関係を検量線として作成しておき、試料について積算電流量を測定することにより、貫通孔に基づく空隙量を評価し得る。
【００１３】
本発明の実施態様における前記半導体薄膜としては、特に制限はなく任意の半導体薄膜に本発明の検査方法を適用することができる。
また、本発明の実施態様において、電極膜付き半導体薄膜に電解液中で電圧を印加する方法としては、特に制限はなく任意の電解液、電極、例えば対向電極、必要であればさらに参照電極（塩橋）を用い得る。
【００１４】
また、本発明の実施態様において、前記の電極膜付き半導体薄膜に電解液中で電圧を印加することによって電流を発生させ、積算電流量を測定する方法としては、特に制限はなく電気化学的に公知の方法、装置を適用し得る。
【００１５】
前記のように、本発明の検査方法は電気分解法を適用した評価法であり、電極膜付き半導体薄膜の試料を電解液、例えばＫＣｌ溶液に漬け、電圧を印加することによって測定できるので、簡便に評価ができる。
また、本発明の検査方法によれば、大面積の試料を一度に評価することができる。
さらに、本発明の検査方法によれば、試料の表面が測定中の工程による変質を伴うことなく半導体薄膜を評価し得る。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施例を示す。
以下に示す例は、本発明の検査方法を確認するためのものであって、本発明を限定するものではない。
【００１７】
以下の各例において、積算電流量は以下の装置を用いて求めた。
積算電流量測定装置：ポテンショスタット／ガルバノスタットＨＡＢＦ５００１
【００１８】
実施例１
検量線の作成
先ず、電極膜を電気分解して、どの程度の電流が流れるか把握した。
実験方法
ＫＣｌ溶液：１００ｍＬ純水に２０ｇのＫＣｌを溶解させ、塩酸を加えてｐＨ４の溶液を調製した。
電極膜：厚み１μｍのＭｏ膜を使用し、これにマスキングテープで被覆し、Ｍｏ膜の解放率［（Ｍｏ膜露出面積／被覆前の面積）ｘ１００］をパラメータとした。
電圧印加：図１に示す装置を用いて、電極膜に０．４Ｖ−１ｍｉｎを印加し、Ｍｏ膜解放率を変えて積算電流量を測定した。
【００１９】
結果
Ｍｏ膜解放率と積算電流量の関係を図４に示す。
図４から、Ｍｏ膜解放率と積算電流量とは以下の比例関係にあることが理解される。
ｙ＝１２．３１７ｘ＋２．３５６８
ｙ：積算電流量
ｘ：Ｍｏ膜解放率
（Ｒ２＝０．９９７４）
【００２０】
半導体薄膜の評価
前記の検量線から、どの程度電極膜付き半導体薄膜中にＫＣｌ溶液がＭｏ膜まで浸透しているか、つまり貫通孔が存在しているかを評価する。
実験方法
ＫＣｌ溶液：１００ｍＬ純水にＫＣｌ２０ｇを溶解させ、塩酸を加えてｐＨ４のＫＣｌ溶液を調製した。
電極膜付き半導体薄膜：Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４膜（厚み１μｍ）／Ｍｏ電極膜（厚み１μｍ）のスパッタ品（真空成膜品）を使用
電圧印加：図１に示す装置を用いて、電極膜に０．４Ｖ−１ｍｉｎを印加し、積算電流量を測定した。
結果
スパッタ膜の積算電流量は４．３ｍＡ・ｓであった。これを図４の検量線にプロットした。これにより、スパッタ品のＭｏ解放率は０％となり、スパッタ品にはＭｏ電極まで貫通する空隙が存在しないことが理解される。
【００２１】
実施例２
半導体薄膜の評価において、電極膜付き半導体薄膜としてＣｕ２ＺｎＳｎＳ４膜（厚み１μｍ）／Ｍｏ電極膜（厚み１μｍ）の粒子印刷品（非真空成膜品）を作製し、評価を行った他は実施例１と同様に実施した。
その結果、印刷品の積算電流量は７０ｍＡ・ｓであった。これを図４の検量線にプロットした。これにより、印刷品のＭｏ解放率は５％となり、印刷品にはＭｏ電極まで貫通する空隙が存在していることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の検査方法によって、観察までに長時間を要さずに大面積薄膜の場合であっても試料の表面が測定中の工程による変質を伴うことなく、半導体薄膜を評価することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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