(57)【要約】【課題】低コストで製造でき、且つ、機械的強度を保ちつつ良好な空間分解能を有する濃度測定分布装置を提供する。【解決手段】濃度分布測定装置１０は、絶縁性基板１６と、絶縁性基板１６上に設けられ、且つ、アモルファスシリコン層２１を有するセンサ部１８と、センサ部１８に交流のプローブ光を照射するように設けられた光源部１３と、を備える。【選択図】図１
2007316003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
上記絶縁性基板上に設けられ、且つ、アモルファスシリコン半導体層を有するセンサ部と、
上記センサ部に交流のプローブ光を照射するように設けられた光源部と、
を備えた濃度分布測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載された濃度分布測定装置において、
上記絶縁性基板と上記アモルファスシリコン半導体層との間に透明導電膜が設けられている濃度分布測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載された濃度分布測定装置において、
上記アモルファスシリコン半導体層と上記透明導電膜との間に、該アモルファスシリコン半導体層より電気抵抗の低い半導体層が設けられている濃度分布測定装置。
【請求項４】
請求項２に記載された濃度分布測定装置において、
上記透明導電膜の表面及び／又は裏面に、該透明導電膜より電気抵抗の低い金属配線が設けられている濃度分布測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載された濃度分布測定装置において、
上記金属配線は、上記プローブ光が照射される領域に網目状に構成されている濃度分布測定装置。
【請求項６】
請求項４に記載された濃度分布測定装置において、
上記金属配線は、上記プローブ光が照射される領域に互いに平行に延びる金属線群で構成されている濃度分布測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載された濃度分布測定装置において、
上記センサ部は、上記絶縁性基板上に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状センサで構成されており、
上記光源部は、上記センサ部の複数の長尺状センサと直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状光源で構成されている濃度分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濃度分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体、或いは固体中に含まれる液体中に溶け込んだ物質の濃度を二次元的に計測する装置の研究・開発が行われている。この二次元濃度分布の計測を行う手法の一つに、ＬＡＰＳ（Light Addressable Potentiometric Sensor）で構成された濃度分布測定装置がある。図７に、一般的な、ＬＡＰＳで構成された濃度分布測定装置１００を示す。
【０００３】
濃度分布測定装置１００は、一方の面側に絶縁膜が形成された半導体基板、及び、半導体基板の表面に形成されたイオン感応膜、で構成されたセンサ部と、半導体基板の他方の面側からプローブ光を照射するための光源と、試料である電解質及びセンサ部に電圧を印加するための印加手段と、装置を制御するための制御部と、で構成されている。
【０００４】
印加手段は、電解質にそれぞれ一端が挿入される作用・参照電極と、半導体基板に一端が接続される電極と、これらの電極の他端が接続されてセンサ部に所定のバイアス電圧を印加するためのポテンシオスタットと、で構成されている。
【０００５】
濃度分布測定装置１００は、電解質及びセンサ部に電圧を印加した状態で、半導体基板にプローブ光を照射する。プローブ光を照射すると、電解質中の目的とする物質の濃度により各領域で異なる半導体表面の空乏層に光電流が生じる。光電流は、表面電位に比例した起電力を生じさせる。この起電力を読み取ることにより、試料の濃度分布を測定している。
【０００６】
しかしながら、上記の一般的な濃度分布測定装置１００は、照射したプローブ光が半導体層を通過する際、キャリアが拡散してプローブ光を照射した箇所以外の部分もセンシングするため測定領域がぼやけてしまう、という問題がある。
【０００７】
また、上述のＬＡＰＳで構成された濃度分布測定装置を用いて二次元濃度分布の鮮明な画像を得るには、その空間分解能が高くなければならないが、この空間分解能は半導体層におけるシリコン層の厚みに依存している。このため、シリコン層の薄型化による空間分解能の改良が望まれている。
【０００８】
これらの点に鑑みて、種々の技術が研究・開発されている。例えば、特許文献１には、ダイオード特性を示す半導体基板の一方の面にＭＩＳ構造のセンシング部を形成するとともに、半導体基板の他方の面にセンシング部に対応するようにマイクロレンズ等を複合構造または一体構造で設け、このマイクロレンズによってセンシング部にプローブ用の光を適宜集光して照射するように構成したものが開示されている。そして、これによれば、光拡散を抑制し、構造が簡単で、且つ、安定に動作する安価な光走査型デバイスを提供することができる、と記載されている。
【０００９】
さらに、特許文献２には、半導体基板の一方の面にセンサ面を形成し、半導体基板に対してプローブ光を照射して信号を取り出すようにした光走査型二次元濃度分布測定装置において、前記半導体基板としてＳＯＩ基板を用いたものが開示されている。そして、これによれば、シリコン層を薄型化することができ、構成が簡単且つ高性能な光走査型二次元濃度分布測定装置を提供することができる、と記載されている。
【特許文献１】特開平08-213580号公報
【特許文献２】特開平10-332632号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された濃度分布測定装置は、センシング領域へのプローブ光の集光度を上げるためにマイクロレンズを設置しているが、マイクロレンズの設置には光学精度を要求される上にコスト面で不利となる、という問題がある。
【００１１】
また、特許文献２に開示された濃度分布測定装置は、センサ部のシリコン層を薄くして空間分解能を上げているが、センサ部のシリコン層の薄型化は機械的強度の面から制約がある、という問題がある。
【００１２】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低コストで製造でき、且つ、機械的強度を保ちつつ良好な空間分解能を有する濃度測定分布装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る濃度分布測定装置は、絶縁性基板と、絶縁性基板上に設けられ、且つ、アモルファスシリコン半導体層を有するセンサ部と、センサ部に交流のプローブ光を照射するように設けられた光源部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、センサ部を構成する半導体層がアモルファスシリコン半導体で形成されているため、プローブ光を照射したときのキャリアの拡散が抑制され、センシング領域のぼやけによるノイズの発生を抑制することができる。また、センシング領域へのプローブ光の集光度を上げるべくマイクロレンズを設置する必要がなく、装置の製造コストを抑えることができる。さらに、絶縁性基板上にアモルファスシリコン半導体層を形成させてセンサ部を構成しているため、機械的強度を保つことができる。
【００１５】
また、本発明に係る濃度分布測定装置は、絶縁性基板とアモルファスシリコン半導体層との間に透明導電膜が設けられていてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、絶縁性基板とアモルファスシリコン半導体層との間に透明導電膜が設けられているため、測定対象の電解質の濃度分布に係る光電流信号を、アモルファスシリコン半導体層の厚み方向のみへ伝達させる。従って、高抵抗のアモルファスシリコン半導体層を用いた場合であっても、光電流信号の伝達ロスを抑制することができ、且つ、センサ部平面内において均一な信号伝達条件とすることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る濃度分布測定装置は、アモルファスシリコン半導体層と透明導電膜との間に、アモルファスシリコン半導体層より電気抵抗の低い半導体層が設けられていてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、電極とセンサ部のアモルファスシリコン半導体層とが直接接することによる直列抵抗を減少させることができる。従って、センサ部の半導体層を介して取り出した信号の波形の鈍化や信号遅延の発生を抑制することができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る濃度分布測定装置は、金属配線が、プローブ光の照射される領域に網目状に構成されていてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、金属配線が、プローブ光の照射される領域に網目状に構成されているため、一般に比抵抗の高い透明電極で信号を伝達するのに加え、抵抗の低い金属配線で信号伝達をバイパスすることができるため、信号遅延などの問題が無くなる。
【００２１】
また、本発明に係る濃度分布測定装置は、金属配線が、プローブ光の照射される領域に互いに平行に延びる金属線群で構成されていてもよい。
【００２２】
このような構成によれば、金属配線が、プローブ光の照射される領域に互いに平行に延びる金属線群で構成されているため、複数の金属線を互いに所定間隔開けることができ、金属配線群がプローブ光からセンサ部への照射光の進路をふさいでしまうのを抑制することができる。
【００２３】
さらに、本発明に係る濃度分布測定装置は、センサ部が、絶縁性基板上に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状センサで構成されており、光源部は、センサ部の複数の長尺状センサと直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状光源で構成されていてもよい。
【００２４】
このような構成によれば、センサ部が絶縁性基板上に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状センサで構成されているため、センサ部の半導体層のキャリア拡散が発生した際に測定領域がぼやけても、測定精度に影響を与えることがない。また、光源部がセンサ部の複数の長尺状センサと直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状光源で構成されているため、複数の長尺状光源からセンサ部に線順次走査により光を照射させることができる。従って、試料の二次元濃度分布の高速測定が可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、低コストで製造でき、且つ、機械的強度を保ちつつ良好な空間分解能を有する濃度測定分布装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る濃度分布測定装置について図面を用いて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
（実施形態１）
（濃度分布測定装置１０の構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る濃度分布測定装置１０の断面図を示す。濃度分布測定装置１０は、半導体基板１１、ホルダ１２、光源部１３、印加手段１４及び制御部１５で構成されている。
【００２８】
半導体基板１１は、絶縁性基板１６、絶縁性基板１６上に形成された透明導電膜１７、及び、透明導電膜１７上に形成されたセンサ部１８で構成されている。
【００２９】
絶縁性基板１６は、ガラス又はプラスチック等の透明材料で形成されている。
【００３０】
透明導電膜１７は、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウムー錫合金（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料で形成されており、検出した電気信号の読み取り用電極を構成している。
【００３１】
センサ部１８は、透明導電膜１７上に形成されて、透明導電膜１７に電気的に接続されている。センサ部１８は、透明導電膜１７上に形成された補助配線１９及びｎ＋アモルファスシリコン層２０、これらの上に形成されたアモルファスシリコン層２１、アモルファスシリコン層２１上に形成された絶縁膜２２、及び、絶縁膜２２上に形成されたイオン感応膜２３で構成されている。
【００３２】
補助配線１９は、図２に示すように、網目状に構成されている。補助配線１９は、アルミニウム、銅、又は、これらの合金等、透明導電膜より比抵抗が低い金属で形成されている。補助配線１９は、ホルダ１２で囲まれたセンサ部１８領域内一体に渡って形成されており、端部に電気信号のアウトプット用の引き出し配線２４が形成されている。また、補助配線１９は、図３に示すように、互いに平行に延びる金属線群で構成されていてもよい。さらに、補助配線１９は、透明導電膜１７の裏面に設けられていてもよい。
【００３３】
ｎ＋アモルファスシリコン層２０は、透明導電膜１７上で、補助配線１９を覆うように形成されている。ｎ＋アモルファスシリコン層２０は、アモルファスシリコンで形成された半導体にリン等の不純物をドープして形成されており、上層のアモルファスシリコン層２１より電気抵抗が低い半導体層を構成している。
【００３４】
アモルファスシリコン層２１は、製造時に使用した原料ガスに含まれる水素が層内に取り込まれ、シリコンの未結合手(ダングリング・ボンド)が水素で終端されている。このため、欠損密度が比較的小さいという性質を有している。そして、アモルファスシリコン層２１内の電子や正孔などのキャリア移動度は、トラップ準位のために結晶中のキャリア移動度と比べてはるかに小さくなっている。
【００３５】
絶縁膜２２は、酸化ケイ素等で、また、イオン感応膜２３は、窒化シリコン等で形成されている。
【００３６】
ホルダ１２は、センサ部１８を側面から狭持するように設けられ、センサ部１８の表面とホルダ１２とで試料を載置するセルを構成している。ホルダ１２は、樹脂製材料等で形成されている。
【００３７】
光源部１３は、半導体基板１１の下面側に設けられて点状光源を構成している。また、光源部１３は、半導体基板１１全面を照射するような面状光源、又は、複数の棒状光源群を構成していてもよい。
【００３８】
印加手段１４は、試料２５にそれぞれ一端が挿入される作用・参照電極２６と、作用・参照電極２６と補助配線１９及び透明導電膜１７とを接続してセンサ部１８に所定のバイアス電圧を印加するためのポテンシオスタット２７で構成されている。
【００３９】
制御部１５は、ポテンシオスタット２７、及び、光源部１３に接続されており、電圧の印加や光の照射を制御する。
【００４０】
（濃度分布測定装置１０の製造方法）
次に、本実施形態１に係る濃度分布測定装置１０の製造方法について説明する。
【００４１】
まず、ガラス基板等の絶縁性基板１６上の基板全体に、ＩＴＯ等からなる透明導電膜１７（厚さ２００ｎｍ程度）をスパッタリング法により形成する。
【００４２】
次いで、透明導電膜１７上にアルミニウム等からなる金属膜をスパッタリング法により形成（厚さ３００ｎｍ程度）し、その後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成して、補助配線１９を形成する。
【００４３】
次に、補助配線１９がパターン形成された透明導電膜１７上に、ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン層２１を成膜し、リン等の不純物をドープすることによりｎ＋アモルファスシリコン層２０（厚さ２００Å程度）を形成する。
【００４４】
次いで、ｎ＋アモルファスシリコン層２０上にＣＶＤ法によりアモルファスシリコン層２１を成膜（厚さ５００Å程度）する。
【００４５】
次に、アモルファスシリコン層２１上に、酸化ケイ素等で構成された絶縁膜２２及び窒化シリコン等で構成されたイオン感応膜２３をそれぞれＣＶＤ法により成膜（厚さ２００Å程度）することにより、センサ部１８を作製する。
【００４６】
次いで、半導体基板１１の側面にホルダ１２を形成し、裏面側に光源部１３を設ける。
【００４７】
次に、半導体基板１１の補助配線１９、光源部１３、作用・参照電極２６及び作用・参照電極２６と電気的に接続したポテンシオスタット２７をそれぞれ制御部１５に電気的に接続して、濃度分布測定装置１０を作製する。
【００４８】
（濃度分布測定装置１０を用いた濃度分布測定方法）
次に、濃度分布測定装置１０を用いた濃度分布測定方法について説明する。
【００４９】
まず、測定対象の液状又はゲル状等の試料２５を濃度分布測定装置１０のセル内に滴下又は載置する。
【００５０】
次に、制御部１５からの信号によりポテンシオスタット２７からの直流電圧を印加して、センサ部１８に所定のバイアス電圧を印加する。
【００５１】
センサ部１８が印加されるとすぐに、制御部１５からの制御信号により光源部１３が点灯し、プローブ光が半導体基板１１裏面側から照射される。
【００５２】
ここで、図４にプローブ光の点滅とシグナルの相関関係を示す。図４に示すように、プローブ光の点滅（ｏｎ／ｏｆｆ）に応じてＬＡＰＳの光応答シグナルが変形する。このとき、キャリアの再結合や拡散にある程度の時間を要するために、入光に対してその応答が少し遅れる。
【００５３】
このように、プローブ光は一定周期（例えば１０ｋＨｚ）で断続的に照射されてセンサ部１８に交流光電流を発生させる。照射されたプローブ光は、透明材料で形成された絶縁性基板１６を透過し、センサ部１８へと到達する。センサ部１８へ到達したプローブ光は、センサ部１８でその直上部分の試料２５のｐＨ値に対応した光電流を発生させて検出する。
【００５４】
次に、制御部１５からの信号により、光源部１３を半導体基板１１裏面全体に渡って平面的に移動させる。光源部１３の移動によって試料２５の全領域を次々にプローブ光で照射し、そのｐＨ値に対応した光電流を検出する。
【００５５】
このようにして検出した光電流により、試料２５に形成されるｐＨ分布の状態を表す２次画像を得て、これから試料２５の濃度分布を測定する。
【００５６】
（実施形態２）
（濃度分布測定装置５０の構成）
次に、本発明の実施形態２に係る濃度分布測定装置５０について、図５及び図６に基づいて詳細に説明する。図５は濃度分布測定装置５０のセンサ部５８及び光源部５３の模式図、図６は図５のＶＩーＶＩ線における断面図を示す。
【００５７】
濃度分布測定装置５０は、半導体基板５１、ホルダ５２、光源部５３、印加手段５４及び制御部５５で構成されている。
【００５８】
半導体基板５１は、透明材料からなる絶縁性基板５６、絶縁性基板５６上に形成された透明導電材料からなる透明導電膜５７、及び、透明導電膜５７上に形成されたセンサ部５８で構成されている。
【００５９】
センサ部５８は、半導体基板５１において互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状センサ５９で構成されている。複数の長尺状センサ５９は、それぞれ透明導電膜５７上に形成されて、透明導電膜５７に電気的に接続されている。複数の長尺状センサ５９は、それぞれ透明導電膜５７上に形成されたアルミニウム、銅、又は、これらの合金等からなる補助配線６０、補助配線６０と電気的に接続されたシフトレジスタ６１、及び、ｎ＋アモルファスシリコン層６２、これらの上に形成されたアモルファスシリコン層６３、アモルファスシリコン層６３上に形成された絶縁膜６４、及び、絶縁膜６４上に形成されたイオン感応膜６４で構成されている。ｎ＋アモルファスシリコン層６２は、透明導電膜５７上で、補助配線６０を覆うように形成されている。ｎ＋アモルファスシリコン層６２は、アモルファスシリコンで形成された半導体にリン等の不純物をドープして形成されており、上層のアモルファスシリコン層６３より電気抵抗が低い半導体層を構成している。
【００６０】
補助配線６０は、透明導電膜５７上に網目状に形成されており、端部でシフトレジスタ６１に電気的に接続されている。なお、補助配線６０は、透明導電膜５７の裏面に設けられていてもよい。
【００６１】
絶縁膜６４は、酸化ケイ素等で、また、イオン感応膜６６は、窒化シリコン等で形成されている。
【００６２】
ホルダ５２は、半導体基板５１を側面から狭持するように設けられ、センサ部５８の表面とホルダ５２とで試料を載置するセルを構成している。ホルダ５２は、樹脂製材料等で形成されている。
【００６３】
光源部５３は、半導体基板５１の下面側において、センサ部５８の複数の長尺状センサ５９と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状光源６５で構成されている。
【００６４】
印加手段５４は、試料７０にそれぞれ一端が挿入される作用・参照電極７１と、作用・参照電極７１と半導体基板５１の補助配線６０及び透明導電膜５７とを接続してセンサ部５８に所定のバイアス電圧を印加するためのポテンシオスタット７２で構成されている。
【００６５】
制御部５５は、ポテンシオスタット７２、及び、複数の長尺状光源６５に接続されており、電圧の印加や光の照射を制御する。
【００６６】
（濃度分布測定装置５０の製造方法）
次に、本実施形態２に係る濃度分布測定装置５０の製造方法について説明する。
【００６７】
まず、ガラス基板等の絶縁性基板５６上の基板全体に、ＩＴＯ等からなる透明導電膜５７をスパッタリング法により成膜（厚さ２００Å程度）し、これをフォトリソグラフィー技術により複数の長尺状膜となるようにパターン形成する。
【００６８】
次いで、透明導電膜５７上にアルミニウム等からなる金属膜をスパッタリング法により形成（厚さ３００Å程度）し、その後、フォトリソグラフィー技術によりパターン形成して、補助配線６０を形成する。
【００６９】
次に、補助配線６０がパターン形成された透明導電膜５７上に、ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン層６３を成膜し、リン等の不純物をドープすることによりｎ＋アモルファスシリコン層６２を形成（厚さ２００Å程度）し、これをフォトリソグラフィー技術により複数の長尺状層となるようにパターン形成する。
【００７０】
次いで、ｎ＋アモルファスシリコン層６２上にＣＶＤ法によりアモルファスシリコン層６３を成膜（厚さ５００Å程度）し、これをフォトリソグラフィー技術により複数の長尺状層となるようにパターン形成する。
【００７１】
次に、アモルファスシリコン層６３上に、酸化ケイ素等で構成された絶縁膜６４及び窒化シリコン等で構成されたイオン感応膜６６をそれぞれＣＶＤ法により成膜（厚さ２００Å程度）し、これをフォトリソグラフィー技術により複数の長尺状膜となるようにパターン形成した。これにより、複数の長尺状センサ５９からなるセンサ部５８を作製する。
【００７２】
次いで、半導体基板５１の側面にホルダ５２を形成し、裏面側にセンサ部５８の複数の長尺状センサ５９と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状光源６５で構成された光源部５３を設ける。
【００７３】
次に、半導体基板５１の補助配線６０、複数の長尺状光源６５で構成された光源部５３、作用・参照電極７１及び作用・参照電極７１と電気的に接続したポテンシオスタット７２をそれぞれ制御部５５に電気的に接続して、濃度分布測定装置５０を作製する。
【００７４】
（濃度分布測定装置５０を用いた濃度分布測定方法）
次に、濃度分布測定装置５０を用いた濃度分布測定方法について説明する。
【００７５】
まず、測定対象の液状又はゲル状等の試料７０を濃度分布測定装置５０のセル内に滴下又は載置する。
【００７６】
次に、制御部５５からの信号によりポテンシオスタット７２からの直流電圧を印加して、センサ部５８に所定のバイアス電圧を印加する。このとき、制御部５５は、複数の長尺状センサ５９のそれぞれに順次バイアス電圧を印加する。
【００７７】
センサ部５８が印加されるとすぐに、制御部５５からの制御信号により複数の長尺状光源６５からセンサ部５８に線順次走査により光を照射する。すると、プローブ光が半導体基板５１裏面側から試料７０の次々に照射される。このようにしてセンサ部５８表面の全領域に渡って試料７０のｐＨ値に対応した光電流を検出する。
【００７８】
このようにして検出した光電流により、試料７０に形成されるｐＨ分布の状態を表す２次画像を得て、これから試料７０の濃度分布を測定する。
【００７９】
（作用効果）
次に作用効果について説明する。
【００８０】
本実施形態に係る濃度分布測定装置１０，５０は、絶縁性基板１６，５６と、絶縁性基板１６，５６上に設けられ、且つ、アモルファスシリコン層２１，６３を有するセンサ部１８，５８と、センサ部１８，５８に交流のプローブ光を照射するように設けられた光源部１３，５３と、を備えたことを特徴とする。
【００８１】
このような構成によれば、センサ部１８，５８を構成する半導体層がアモルファスシリコン半導体で形成されているため、プローブ光を照射したときのキャリアの拡散が抑制され、センシング領域のぼやけによるノイズの発生を抑制することができる。また、センシング領域へのプローブ光の集光度を上げるべくマイクロレンズを設置する必要がなく、装置の製造コストを抑えることができる。さらに、絶縁性基板１６，５６上にアモルファスシリコン層２１，６３を形成させてセンサ部１８，５８を構成しているため、機械的強度を保つことができる。
【００８２】
また、本実施形態に係る濃度分布測定装置１０，５０は、絶縁性基板１６，５６とアモルファスシリコン層２１，６３との間に透明導電膜１７，５７が設けられていることを特徴とする。
【００８３】
このような構成によれば、絶縁性基板１６，５６とアモルファスシリコン層２１，６３との間に透明導電膜１７，５７が設けられているため、測定対象の電解質の濃度分布に係る光電流信号を、アモルファスシリコン層２１，６３の厚み方向のみへ伝達させる。従って、高抵抗のアモルファスシリコン層２１，６３を用いた場合であっても、光電流信号の伝達ロスを抑制することができ、且つ、センサ部１８，５８平面内において均一な信号伝達条件とすることができる。
【００８４】
さらに、本実施形態に係る濃度分布測定装置１０，５０は、アモルファスシリコン層２１，６３と透明導電膜１７，５７との間に、アモルファスシリコン層２１，６３より電気抵抗の低いｎ＋アモルファスシリコン層２０，６２が設けられていることを特徴とする。
【００８５】
このような構成によれば、電圧を印加する電極とセンサ部１８，５８のアモルファスシリコン層２１，６３とが直接接することによる直列抵抗を減少させることができる。従って、センサ部１８，５８の半導体層を介して取り出した信号の波形の鈍化や信号遅延の発生を抑制することができる。
【００８６】
また、本実施形態に係る濃度分布測定装置１０，５０は、透明導電膜１７，５７の表面に、透明導電膜１７，５７より電気抵抗の低い補助配線１９，６０が設けられていることを特徴とする。
【００８７】
このような構成によれば、透明導電膜１７，５７の表面に、透明導電膜１７，５７より電気抵抗の低い補助配線１９，６０が設けられているため、光電流信号を補助配線１９，６０によって伝達させることができる。従って、透明導電膜１７，５７の比抵抗が高い場合に生じる光電流信号の伝達への悪影響を抑制することができる。
【００８８】
さらに、本実施形態に係る濃度分布測定装置１０，５０は、補助配線１９，６０が、プローブ光の照射される領域に網目状に構成されていることを特徴とする。
【００８９】
このような構成によれば、補助配線１９，６０が、プローブ光の照射される領域に網目状に構成されているため、センサ部１８，５８から送られる光電流信号の伝達を比抵抗の高い透明導電膜に加え、比抵抗の低い補助配線でバイパスすることが可能となる。従って、透明導電膜１７，５７の比抵抗が高い場合に生じる光電流信号の伝達への悪影響をより効果的に抑制することができる。
【００９０】
また、本実施形態に係る濃度分布測定装置１０，５０は、補助配線１９，６０が、プローブ光の照射される領域に互いに平行に延びる金属線群で構成されていてもよい。
【００９１】
このような構成によれば、補助配線１９，６０が、プローブ光の照射される領域に互いに平行に延びる金属線群で構成されているため、複数の金属線を互いに所定間隔開けることができ、金属配線群がプローブ光からセンサ部１８，５８への照射光の進路をふさいでしまうのを抑制することができる。
【００９２】
本実施形態に係る濃度分布測定装置５０は、センサ部５８が、絶縁性基板５６上に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状センサ５９で構成されており、光源部５３は、センサ部５８の複数の長尺状センサ５９と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状光源６５で構成されていることを特徴とする。
【００９３】
このような構成によれば、センサ部５８が絶縁性基板５６上に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状センサ５９で構成されているため、センサ部５８の半導体層のキャリア拡散が発生した際に測定領域がぼやけても、測定精度に影響を与えることがない。また、光源部５３がセンサ部５８の複数の長尺状センサ５９と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数の長尺状光源６５で構成されているため、複数の長尺状光源６５からセンサ部５８に線順次走査により光を照射させることができる。従って、試料７０の二次元濃度分布の高速測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明は、濃度分布測定装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施形態１に係る濃度分布測定装置１０の断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るプローブ光が照射される領域が網目状に構成された補助配線１９の平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るプローブ光が照射される領域が互いに平行に延びる金属線群で構成された補助配線１９の平面図である。
【図４】ＬＡＰＳの光応答電流波形図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る濃度分布測定装置５０のセンサ部５８及び光源部５３の模式図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る濃度分布測定装置５０の図５のＶＩーＶＩ線における断面図である。
【図７】一般的な、ＬＡＰＳで構成された濃度分布測定装置１００の断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０，５０  濃度分布測定装置
１１，５１  半導体基板
１３，５３  光源部
１６，５６  絶縁性基板
１７，５７  透明導電膜
１８，５８  センサ部
１９，６０  補助配線
２０，６２  ｎ＋アモルファスシリコン層
２１，６３  アモルファスシリコン層
２２，６４  絶縁膜
２３，６６  イオン感応膜
５９  長尺状センサ
６５  長尺状光源
【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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【図６】
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【図７】
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