(57)【要約】【課題】半導体部分の表面状態を非破壊で評価できる半導体試料の評価方法及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体層２及び金属層３を有する半導体装置１の評価において、ケルビンプローブフォース顕微鏡（ＫＦＭ）の同一のカンチレバー６を使用して半導体層２の表面電位及び金属層３の表面電位を測定する。そして、これらの表面電位の電位差ΔＶを算出する。これにより、測定環境及びカンチレバーの状態などの影響を受けることなく、半導体層２の表面電位を安定して評価することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体部分及び金属部分を有する半導体試料の評価方法であって、
同一の探針部を使用して前記半導体部分の表面電位及び前記金属部分の表面電位を測定し、前記半導体部分の表面電位と前記金属部分の表面電位との差を算出することを特徴とする半導体試料の評価方法。
【請求項２】
前記金属部分は複数設けられており、前記複数の金属部分は相互に異なる材料により形成されており、各前記金属部分についてそれぞれ前記差を算出することを特徴とする請求項１記載の半導体試料の評価方法。
【請求項３】
半導体部分及び金属部分を有する半導体装置の製造方法であって、
同一の探針部を使用して前記半導体部分の表面電位及び前記金属部分の表面電位を測定し、前記半導体部分の表面電位と前記金属部分の表面電位との差を算出する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
複数枚の基板の各々の基板上に順次半導体部分及び金属部分を形成していく半導体装置の製造方法であって、
前記複数枚の基板のうちの一部の基板について、同一の探針部を使用して前記半導体部分の表面電位及び前記金属部分の表面電位を測定し、前記半導体部分の表面電位と前記金属部分の表面電位との差を算出する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記金属部分は複数設けられており、前記複数の金属部分は相互に異なる材料により形成されており、各前記金属部分についてそれぞれ前記差を算出することを特徴とする請求項３または４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体部分は化合物半導体からなる化合物半導体層であり、
前記金属部分は前記化合物半導体層に接続された電極であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体装置が発光ダイオード又はレーザーダイオードであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試料の評価方法及び半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体部分及び金属部分を有する半導体試料の評価方法及び半導体部分及び金属部分を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置においては、半導体層の表面状態が全体の性能に大きな影響を与える。このため、半導体装置の製造工程に半導体層の評価工程を組み込むことができれば、工程管理や品質管理を精度よく行うことができ、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【０００３】
半導体層の表面状態は、例えば半導体層の不純物濃度に依存する。従来より、半導体層の不純物濃度を測定する方法として、ＳＩＭＳ（Secondary Ion mass Spectroscopy：二次イオン質量分析法）、Ｈａｌｌ効果測定及びＴＬＭ（トランスミッションラインモデル）測定などが用いられている。ＳＩＭＳは、試料の表面にイオンを照射してスパッタリングし、試料から放出された二次イオンを質量分析することにより、試料の組成を測定するものである（例えば、非特許文献１参照。）。スパッタリングをしながら逐次質量分析を行うことにより、積層膜の深さ方向の不純物濃度プロファイルを測定することができる。また、Ｈａｌｌ効果測定は、Ｈａｌｌ効果を利用して半導体層中のキャリア濃度を測定することができる（例えば、非特許文献２参照。）。更に、ＴＬＭ測定は、半導体層のＩ−Ｖ特性を測定することにより、金属電極との間のコンタクト抵抗率を測定することができる。
【０００４】
しかしながら、ＳＩＭＳは、測定対象となる半導体層をスパッタリングによって破壊してしまうため、半導体装置の製造工程に組み込むことができない。また、ＳＩＭＳは、深さ方向のプロファイル測定が可能である反面、表面から数ｎｍ程度の最表層を測定することは困難であるため、表面の特性、例えば、コンタクト抵抗率の評価は困難である。また、Ｈａｌｌ効果測定及びＴＬＭ測定は、評価対象が単層膜であることが必要であるため、専用の分析用サンプルが必要となる。このため、やはり半導体装置の製造工程に組み込むことはできない。
【０００５】
一方、半導体装置内に形成された半導体層の表面状態を非破壊で評価する方法として、ＫＦＭ（Kelvin probe Force Microscopy：ケルビンプローブフォース顕微鏡）による表面電位の測定が考えられる。ＫＦＭはＳＰＭ（Scanning Probe Microscope：走査型プローブ顕微鏡）の一種であり、上下方向に変位自在な探針を試料の表面に沿って移動させることにより、試料の表面形状像を取得すると共に、探針と試料との間の静電引力による探針の変位を検出することによって、試料の表面電位像を取得することができる。これにより、半導体層の表面状態を非破壊で評価することができる。
【０００６】
しかしながら、ＫＦＭによって半導体層の表面電位を測定する場合には、測定環境並びに探針の形状及び先端部の状態などの要因によって測定値が大きく変動してしまうという問題点がある。このため、単一の試料内で領域間の比較をすることはできるものの、異なる測定チャンス間で測定結果を比較することは困難であった。従って、試料間で測定結果を比較することが難しく、ＫＦＭを半導体装置の工程管理及び品質管理に適用することは困難であった。このように、従来、半導体装置の製造工程において、半導体層の表面状態を評価する方法は存在していなかった。
【０００７】
【非特許文献１】日本表面科学会  編  「表面分析図鑑」  ｐ．９２−９３  共立出版株式会社  １９９４年５月３０日発行
【非特許文献２】Ｓ．Ｍ．ジィー  著  「半導体デバイス  基礎理論とプロセス技術（第２版）」  ｐ．４９−５１  産業図書株式会社  １９８７年５月２５日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、半導体部分の表面状態を非破壊で評価できる半導体試料の評価方法及び半導体装置の製造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】
本発明の一態様によれば、半導体部分及び金属部分を有する半導体試料の評価方法であって、同一の探針部を使用して前記半導体部分の表面電位及び前記金属部分の表面電位を測定し、前記半導体部分の表面電位と前記金属部分の表面電位との差を算出することを特徴とする半導体試料の評価方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の一態様によれば、半導体部分及び金属部分を有する半導体装置の製造方法であって、同一の探針部を使用して前記半導体部分の表面電位及び前記金属部分の表面電位を測定し、前記半導体部分の表面電位と前記金属部分の表面電位との差を算出する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の更に他の一態様によれば、複数枚の基板の各々の基板上に順次半導体部分及び金属部分を形成していく半導体装置の製造方法であって、前記複数枚の基板のうちの一部の基板について、同一の探針部を使用して前記半導体部分の表面電位及び前記金属部分の表面電位を測定し、前記半導体部分の表面電位と前記金属部分の表面電位との差を算出する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体部分の表面状態を非破壊で評価できる半導体試料の評価方法及び半導体装置の製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。  
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。  
本実施形態は、半導体試料の評価方法についての実施形態である。  
図１は、本実施形態に係る半導体試料の評価方法を例示する図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態においては、評価対象となる半導体試料の一例として、半導体装置１を使用する。半導体装置１においては、半導体部分として半導体層２が設けられており、半導体層２上の一部の領域には、金属部分として金属層３が設けられている。半導体層２と金属層３とは相互に接触している。また、半導体装置１においては、半導体層２及び金属層３の双方が露出している。なお、半導体装置１は完成品には限定されず、製造途中の中間製品であってもよい。
【００１５】
この半導体装置１を、ケルビンプローブフォース顕微鏡（以下、「ＫＦＭ」ともいう）によって評価する。ＫＦＭは、前述の如くＳＰＭ（Scanning Probe Microscope：走査型プローブ顕微鏡）の一種であり、本実施形態においては、上下方向に変位自在な探針部を試料の表面に沿って移動させることにより、試料の表面形状像及び表面電位像を取得するように機能し得るものである。具体的には、ＫＦＭは探針と試料との間の静電引力による探針の変位を検出することによって、試料の表面電位像を取得する。これにより、本実施形態では、半導体層２の表面状態を非破壊で評価することができる。すなわち、ＫＦＭの探針部であるカンチレバー６により、半導体層２の表面電位を測定し、その後、同じカンチレバー６により、金属層３の表面電位を測定する。なお、先に金属層３の表面電位を測定し、その後半導体層２の表面電位を測定してもよい。但し、半導体層２及び金属層３は同じ測定チャンスに測定する。そして、半導体層２の表面電位と金属層３の表面電位との電位差ΔＶを算出する。
【００１６】
半導体層２の表面電位は、半導体層２の仕事関数とカンチレバー６の仕事関数との差に相当する。従って、電位差ΔＶは、半導体層２の仕事関数と金属層３の仕事関数との差に相当し、半導体層２と金属層３との間の障壁高さを反映している。そして、この障壁高さは、半導体層２と金属層３との間のコンタクト抵抗率と強い相関関係がある。従って、電位差ΔＶを求めることにより、半導体層２と金属層３との間のコンタクト抵抗率をある程度定量的に把握することができる。すなわち、電位差ΔＶの絶対値が大きいほど、コンタクト抵抗率が高い傾向にある。なお、半導体層２の仕事関数は、半導体層２の組成の他に、半導体層２のキャリア濃度、表面の清浄度及び欠陥密度など種々の要因に依存している。
【００１７】
次に、本実施形態の効果について説明する。  
前述の如く、ＫＦＭによる表面電位の測定結果は、測定環境並びに探針の形状及び先端部の状態などの要因によって、測定チャンスごとに大きく変動してしまう。このため、半導体層２の表面電位の絶対値を的確に評価することは困難である。そこで、本実施形態においては、半導体層２の表面電位を測定すると共に、同じ測定チャンスに同じカンチレバー６（探針）によって金属層３の表面電位も測定し、両電位の電位差ΔＶを求めている。これにより、半導体層２の表面電位を、金属層３の表面電位を基準とした相対値として求めることができ、測定結果から測定環境の影響及び探針の影響などを排除することができる。この結果、電位差ΔＶが測定ごとに大きくばらつくことがなくなる。これにより、測定チャンス間の比較が可能となると共に、測定結果を一定の基準に従って評価することができるようになる。
【００１８】
このように、本実施形態によれば、半導体装置の半導体部分の表面状態を非破壊で評価することができる。この結果、試料間で測定結果を比較したり、同一試料の経時変化を追跡したりすることが可能となる。また、ＫＦＭを半導体装置の工程管理及び品質管理に適用することが可能となる。
【００１９】
なお、本実施形態においては、半導体装置１に相互に異なる材料からなる複数の金属層３を設け、各金属層３の表面電位及び半導体層２の表面電位を測定し、それぞれの金属層３の表面電位を基準として電位差ΔＶを求めてもよい。すなわち、１つの半導体層２に対して、複数の電位差ΔＶを求めてもよい。この場合、後述の第２の実験例において示すように、複数の電位差ΔＶは、ほぼ金属層３の仕事関数のみに依存して変化する。従って、金属層３の仕事関数を考慮して電位差ΔＶを評価することにより、電位差ΔＶの測定回数を増やして金属層３の影響を除去することができる。これにより、測定の信頼性を確保しつつ、半導体層２を評価することができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。  
本実施形態は、前述の第１の実施形態に係る半導体試料の評価方法を適用した半導体装置の製造方法についての実施形態である。本実施形態においては、半導体装置としてＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を製造する場合を例にとって説明する。
【００２１】
例えば、サファイア基板上に、バッファー層を形成し、その上にｎ型ＧａＮクラッド層を形成する。次に、ｎ型ＧａＮクラッド層上にＩｎＧａＮ／ＧａＮ活性層を形成し、その上にｐ型ＧａＮクラッド層を形成する。次に、ｎ型ＧａＮクラッド層にｎ側電極を接続し、ｐ型ＧａＮクラッド層上にｐ側電極を形成する。ｐ型ＧａＮクラッド層は、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）にアクセプタとしてマグネシウム（Ｍｇ）をドープした層とし、ｐ側電極は例えばニッケル（Ｎｉ）層とする。これにより、ＬＥＤが製造される。
【００２２】
そして、この工程において、ｐ型ＧａＮクラッド層を図１に示す半導体層２とし、ｐ側電極を図１に示す金属層３として、前述の第１の実施形態において説明した方法、すなわち、例えばＫＦＭによる測定方法により、ｐ型ＧａＮクラッド層の表面電位とｐ側電極の表面電位とを測定し、これらの電位差ΔＶを算出する。前述の第１の実施形態において説明したように、この電位差ΔＶは、ｐ型ＧａＮクラッド層の表面状態を表しており、この測定結果から、ｐ型ＧａＮクラッド層（半導体層）とｐ側電極（金属層）との間のコンタクト抵抗を推定することができる。また、この電位差ΔＶは測定ごとにばらつくことがなく、同じ状態の試料であれば常に同じ値をとる。これにより、電位差ΔＶが一定の基準範囲内にあれば、ｐ型ＧａＮクラッド層とｐ側電極との間のコンタクト抵抗は正常であると判定し、電位差ΔＶが基準範囲から外れていれば、コンタクト抵抗は異常であると判定することができる。
【００２３】
コンタクト抵抗が異常であると判定された場合は、各層の成膜条件及び不純物活性化温度などの工程条件を調整するか、又は、異常が発生した原因の調査を開始する。一方、該当する製品はリペア工程に送る。これにより、ＬＥＤの歩留まりが改善され、生産性が向上する。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、前述の第１の実施形態に係る評価方法をＬＥＤの製造工程に組み込むことにより、ＬＥＤの製造工程においてｐ型ＧａＮクラッド層の表面状態を評価し、工程管理及び品質管理を行うことができる。
【００２５】
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。  
本変形例においては、複数枚のサファイア基板の各々の上に、順次ＬＥＤを形成していく。ＬＥＤの形成方法は、前述の第２の実施形態と同様である。そして、本変形例においては、複数枚のサファイア基板のうち一部の基板についてのみ、前述のＫＦＭを使用した評価を行う。すなわち、製造ラインを流れていくサファイア基板について、何枚かに１枚を抜き取って検査する。これにより、全数検査を行う場合と比較して、製造条件の変動に起因する電位差ΔＶの変化を、より効率的に検出することができる。この結果、検査を行っていないＬＥＤについても、高い生産性で安定して製造することができる。本変形例における上記以外の構成及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００２６】
なお、前述の第２の実施形態及びその変形例においては、半導体層がｐ型ＧａＮクラッド層であり、金属層がＮｉからなるｐ側電極である例を示したが、本発明はこれには限定されず、半導体層はＧａＮ以外の半導体、例えば、ＺｉＯ又はＧａＡｓなどから形成されていてもよく、ｐ側電極はＮｉ以外の導電性材料、例えば、Ａｌ若しくはＡｕなどの金属又は合金から形成されていてもよい。また、本発明は、ｐ型の半導体層と金属層との電位差の測定には限定されず、ｎ型の半導体層と金属層との電位差を測定してもよい。更に、基板もサファイア基板に限定されず、例えば、ＳｉＣ基板又はＧａＮ基板などの半導体基板であってもよい。
【００２７】
また、前述の各実施形態においては、ｐ型ＧａＮクラッド層（半導体層２）とｐ側電極（金属層３）とが相互に接触しており、電位差ΔＶに基づいて両層間のコンタクト抵抗率を評価する例を示したが、本発明はこれに限定されない。前述の如く、半導体層の表面電位は半導体層の仕事関数に依存し、仕事関数は不純物濃度、キャリア濃度、膜質、表面の清浄度及び欠陥密度などに依存するため、電位差ΔＶの測定値に基づいて、これらの特性を評価することも可能である。この場合、半導体層と金属層とは必ずしも接続されている必要はない。
【００２８】
更に、第２の実施形態及びその変形例においては、半導体装置の製造工程としてＬＥＤの製造工程を例示したが、本発明はこれに限定されず、本発明は半導体部分と金属部分とが設けられた半導体装置の製造工程であれば適用可能である。この場合、評価対象も半導体層には限定されず、例えば、半導体基板に形成された不純物拡散領域など、半導体装置内の一部分に形成された半導体部分であればよい。また、基準とする金属層も電極には限定されず、半導体装置に信号を入出力するためのパッド又は配線など、測定対象となる半導体層から見てカンチレバーの移動域内にある金属部分であればよい。更に、相互に異なる材料からなる金属部分を測定できる場合には、複数の基準を用いて複数の電位差ΔＶの値を算出してもよい。
【００２９】
但し、半導体部分と金属部分とを同じ測定チャンスに測定するためには、半導体部分と金属部分とが同時に露出される工程があることが必要である。この点で、本発明は、化合物半導体層上の一部の領域に金属電極が形成される化合物半導体装置の製造工程に好適に適用することができる。このような化合物半導体装置としては、上述のＬＥＤの他に、例えば、ＬＤ（Laser Diode：レーザーダイオード）がある。なお、半導体部分と金属部分とが同時に露出される工程がない場合には、評価対象となる半導体部分の近傍に、専用の金属部分を形成してもよい。
【００３０】
次に、前述の第１の実施形態の効果を具体的に示す実験例について説明する。  
先ず、第１の実験例について説明する。  
図２は、本実験例において使用した試料を示す側面図であり、  
図３は、本実験例において使用した測定装置を示す模式図であり、  
図４は、横軸に位置をとり、縦軸に高さ及び電位をとって、本実験例の測定結果を示すグラフ図であり、  
図５は、横軸に測定チャンスをとり、縦軸に電位をとって、本実験例の測定結果を示すグラフ図である。
【００３１】
先ず、図２に示すように、測定用の試料１１を作製した。すなわち、サファイア基板１２上に、ＭＯＶＰＥ法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy法：有機金属気相成長法）によりｉ型ＧａＮ層１３及びｐ型ＧａＮ層１４をこの順に成膜した。このとき、ｉ型ＧａＮ層１３の膜厚は２μｍ（ミクロン）とした。また、ｐ型ＧａＮ層１４の膜厚は７００ｎｍ（ナノメートル）とした。次に、高真空蒸着装置内において、蒸着材料であるニッケル材（高純度化学研究所製、純度９９．９９％）を電子銃により加熱して蒸発させ、ｐ型ＧａＮ層１４上における４ヶ所の領域に、直径が１ｍｍ程度の円形のＮｉ層１６を選択的に形成した。Ｎｉ層１６の厚さは５０乃至１００ｎｍ程度とした。これにより、試料１１において、ｐ型ＧａＮ層１４及びＮｉ層１６を露出させた。
【００３２】
次に、この試料１１について、電位差ΔＶを測定した。試料１１の測定には、ＳＩＩ社製のＳＰＭ（型式ＳＰＩ４０００）のＫＦＭモードを使用した。また、探針（プローブ）には、ＳＩＩ社製カンチレバー（ＳＩ−ＤＦ３−Ｒ：Ｒｈコート）を使用した。
【００３３】
図３に示すように、このＳＰＭ２１においては、試料１１を載置するためのステージ２２が設けられており、ステージ２２には高周波電源２３が接続されている。高周波電源２３は、試料１１に測定に必要な参照電圧を供給するものである。ステージ２２の上方には、探針であるカンチレバー２４が設けられている。そして、ステージ２２上に試料１１を載置し、ステージ２２を１つのＮｉ層１６にワイヤー２５によって接続した。これは、試料１１のサファイア基板１２が絶縁性であるためである。この状態で、他の１つのＮｉ層１６を含む測定領域１７について、表面電位を測定した。測定に際しては、Ｎｉ層１６（金属層）からｐ型ＧａＮ層１４（半導体層）までカンチレバー２４を直線的に移動させながら、試料１１の表面高さ及び表面電位を測定した。測定結果の一例を図４に示す。
【００３４】
図４に示す測定結果のプロファイルにおいて、表面高さがＮｉ層１６の表面高さＨＮｉとｐ型ＧａＮ層１４の表面高さＨＧａＮとの中間高さＨＭとなる中間位置ＸＭを見つけ、この中間位置ＸＭからＮｉ層１６側に５０μｍ隔たった位置ＸＮｉの表面電位をＮｉ層１６の表面電位ＶＮｉと定義し、中間位置ＸＭからｐ型ＧａＮ層１４側に５０μｍ隔たった位置ＸＧａＮの表面電位をｐ型ＧａＮ層１４の表面電位ＶＧａＮと定義した。そして、表面電位ＶＮｉと表面電位ＶＧａＮとの差を、電位差ΔＶとした。すなわち、ΔＶ＝ＶＮｉ−ＶＧａＮとした。  
このような測定を同じ試料１１について２回行った。そして、１回目の測定と２回目の測定との間に、カンチレバー２４を交換した。結果を表１及び図５に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１及び図５に示すように、１回目の測定と２回目の測定との間で、ｐ型ＧａＮ層１４の表面電位ＶＧａＮは大きく変化した。これは、１回目の測定と２回目の測定との間にカンチレバー２４を交換したためであると考えられる。しかし、Ｎｉ層１６の表面電位ＶＮｉもｐ型ＧａＮ層１４の表面電位ＶＧａＮと同様な傾向で変化しているため、電位差ΔＶはほぼ一定であった。このように、本実験例により、前述の第１の実施形態に係る評価方法によれば、半導体層の表面電位を安定して評価できることが確認された。
【００３７】
次に、第２の実験例について説明する。  
図６は、本実験例において使用した試料を模式的に示す側面図であり、  
図７は、横軸に金属層の仕事関数をとり、縦軸に電位差ΔＶをとって、金属層の仕事関数が電位差ΔＶに及ぼす影響を示すグラフ図である。
【００３８】
先ず、図６に示すように、本実験例において使用する試料３１を作製した。試料３１の作製に際しては、前述の第１の実験例において使用した試料１１（図２参照）と比較して、ｐ型ＧａＮ層１４上に、ｐ型ＧａＮ層１４に接するように、５つの金属層３２ａ〜３２ｅを形成した。このとき、金属層ごとにその材料を異ならせた。すなわち、金属層３２ａはＮｉ層とした。金属層３２ｂは、下層がＮｉ層であり上層がＡｕ（金）層である二層膜とした。金属層３２ｃはＰｄ（パラジウム）層とした。金属層３２ｄはＰｔ（プラチナ）層とした。金属層３２ｅはＴｉ（チタン）層とした。なお、試料３１における上記以外の部分、すなわち、サファイア基板１２、ｉ型ＧａＮ層１３、ｐ型ＧａＮ層１４の構成及び成膜方法は、前述の第１の実験例と同じとした。これにより、試料３１においては、ｐ型ＧａＮ層１４及び金属層３２ａ〜３２ｅを露出させた。
【００３９】
そして、ｐ型ＧａＮ層１４及び金属層３２ａ〜３２ｅの各表面電位を測定し、各金属層の表面電位とｐ型ＧａＮ層１４の表面電位との電位差ΔＶを算出した。測定に際しては、前述の第１の実験例と同様に、同一のカンチレバーを使用して、同じ測定チャンスに測定した。結果を図７に示す。なお、図７の横軸は各金属層を形成する金属の仕事関数の文献値である。また、図７において、Ｎｉ／Ａｕ二層膜からなる金属層３２ｂの仕事関数は、最上層を形成するＡｕの仕事関数とした。
【００４０】
図７に示すように、電位差ΔＶは金属層の仕事関数にほぼ比例した。そして、図７に示す回帰直線Ｌのｙ切片は半導体層の仕事関数に対応している。この結果から、前述の第１の実施形態に係る評価方法によれば、算出された電位差Δは、ほぼ金属層の仕事関数と半導体層の仕事関数のみに依存し、他の要因にはほとんど依存しないことが確認された。これは、この評価方法によれば、測定環境及びカンチレバーの状態などの変動要因を排除できるためと考えられる。このように、第２の実験例により、前述の第１の実施形態に係る評価方法によれば、半導体層の表面電位を高い信頼性で安定して評価できることが確認された。なお、金属層の仕事関数をＷとするとき、回帰直線Ｌは、ΔＶ＝−０．３７９１×Ｗ＋２６５４と表すことができる。
【００４１】
また、他の実験結果によれば、半導体層の不純物濃度を変化させると、電位差ΔＶが一定の傾向に沿って変化することが確認された。また、半導体層の成膜条件を変えても、電位差ΔＶが一定の傾向に沿って変化することが確認された。
【００４２】
以上、実施形態、変形例及び実験例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体試料の評価方法を例示する図である。
【図２】第１の実験例において使用した試料を示す側面図である。
【図３】第１の実験例において使用した測定装置を示す模式図である。
【図４】横軸に位置をとり、縦軸に高さ及び電位をとって、第１の実験例の測定結果を示すグラフ図である。
【図５】横軸に測定チャンスをとり、縦軸に電位をとって、第１の実験例の測定結果を示すグラフ図である。
【図６】第２の実験例において使用した試料を模式的に示す側面図である。
【図７】横軸に金属層の仕事関数をとり、縦軸に電位差ΔＶをとって、金属層の仕事関数が電位差ΔＶに及ぼす影響を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  半導体装置、２  半導体層、３  金属層、６  カンチレバー、１１  試料、１２  サファイア基板、１３  ｉ型ＧａＮ層、１４  ｐ型ＧａＮ層、１６  Ｎｉ層、１７  測定領域、２１  ＳＰＭ、２２  ステージ、２３  高周波電源、２４  カンチレバー、２５  ワイヤー、３１  試料、３２ａ〜３２ｅ  金属層、Ｌ  回帰直線
【図１】
2008277573.tif 000004
【図２】
2008277573.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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