【分析事例】発光寿命測定によるキャリアライフタイム評価

発光寿命からSiCのキャリアライフタイムについて知見が得られます

キャリアライフタイムとは、電子デバイスの動作の際に生じる過剰キャリアの内、少数キャリアが1/eになるまでの時間です。これを適切に制御することがデバイスの電気特性をコントロールする上で重要です。 一方、発光寿命とは試料からの発光強度が1/eになるまでの時間を示し、発光減衰曲線から算出可能です。少数キャリアの一部は再結合時に発光するため、発光寿命測定から間接的にキャリアライフタイムの評価が可能です。本資料...

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【分析事例】結晶Si太陽電池のキャリア分布評価

表面凹凸のあるサンプルでのキャリア拡散層の均一性評価

BSF型結晶Si太陽電池について、表面側テクスチャ部および裏面側BSF部のキャリア拡散層分布をSCMにて評価した事例を紹介いたします。テクスチャ部では表面凹凸に沿ってpn接合が形成されているのに対し、BSF部ではキャリア分布に途切れがあり不均一であることが確認できます。...

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［SCM］［SNDM］

キャリア分布を二次元的に可視化

SCM/SNDMは、導電性の探針を用いて半導体表面を走査し、キャリア分布を二次元的に可視化する手 法です。 ・SCM：1015～1020cm-3, SNDM：1014～1020cm-3程度のキャリア濃度に感度がある ・半導体の極性（p型/n型）の識別が可...

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【分析事例】Si-IGBTチップのキャリア濃度分布評価

フィールドストップ層およびライフタイムキラーのSRA評価

SRAでは、キャリアの深さ方向濃度分布を浅い領域（数100nm）から深い領域（数100μm）までの幅広いレンジで分析が可能です。また、試料表面や指定深さにおける抵抗値の面内分布評価も可能です。 一例として、市販品の...

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【分析事例】近赤外VCSELのSMMによるキャリア分布評価

実装品の解体・加工から拡散層の計測までを一貫して行えます

むように、高抵抗の電流狭窄層が観察されました。また、活性層近傍では材質の異なる膜が積層しており、この組成を反映したコントラストとして計測されました。同一組成の層内にもコントラストが確認され、これはキャリア濃度差やバンドの曲りを反映していると考えられます。...

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【分析事例】パワーデバイスのキャリア濃度分布評価

ドーパントの活性化率に関する評価が可能

SRA（Spreading Resistance Analysis）はサンプルを斜め研磨し、その研磨面に2探針を接触させ、広がり抵抗を測定する手法です（図1）。 キャリア濃度分布を評価することで、ドーパントの活性化状況についての知見を得ることが可能です。 一例として、パッケージ開封後のダイオードチップ表面中央部と外周部(図2)についてSRAを行った事例をご紹介し...

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［SRA］広がり抵抗測定法

SRA：Spreading Resistance Analysis

針を接触させ、広がり抵抗を測定する手法です。 SRP（Spreading Resistance Profiling）とも呼ばれます。 ・ 導電型(p型/n型)の判定が可能 ・ 深さ方向のキャリア濃度分布の評価が可能 ・ 濃度約1E12～2E20 /cm3の広範囲のキャリア濃度の分析が可能 ・ 約20μｍ×100μｍ以上の大きさのパターン試料の測定が可能 ・ SRAとSIMSを組み合...

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EMS分析（エミッション顕微鏡法）

故障箇所を迅速に特定

発光源としては、空間電荷領域でのキャリアの電界加速、電流集中、Ｆ-Ｎトンネル電流など電界加速キャリア散乱緩和発光によるもの、pn接合順方向バイアス、ラッチアップなどバンド間キャリア再結合発光によるもの、配線間ショート、配線の細りによる抵...

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［SSRM］走査型広がり抵抗顕微鏡法

ナノメートルレベルでの局所抵抗測定が可能

バイアスが印加された試料の表面を導電性探針で走査し、抵抗値の分布を二次元的に計測することで探針直下の広がり抵抗を可視化する手法です。 シリコン半導体素子を計測した場合、空間分解能に依存しますが、キャリア濃度1016個/cm3以上に感度があります。 ・ナノメートルレベルでの局所抵抗測定が可能 ・半導体のドーパント濃度分布計測に有効 ・半導体の極性（p型/n型）の判定は不可 ・定量評価は...

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走査型マイクロ波顕微鏡法_SMM

Scanning Microwave Microscopy

SMM は、導電性プローブを用いて計測試料を走査し、その凹凸形状を観察します。同時に、マイクロ波を探針から試料に照射して、その反射応答を計測することで、特に半導体の場合にはキャリア濃度に相関した信号を得ることができる手法です。SMM 信号の強度はキャリア濃度に線形に相関するため、定量性が高いことが特徴です。 ・Si デバイスの場合、1015～1020cm-3程度のキャ...

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［EBIC］電子線誘起電流

試料内部の電界構造（半導体の接合構造）に関する情報を得ることができる手…

SEM装置内で電子線を照射することで、試料内で正孔電子対が発生します。 通常は再結合して消滅しますが、空乏層など内部電界を有する領域で正孔電子対が生じた場合はキャリアが内部電界でドリフトされることで起電流として外部に取り出すことができます。 この起電流をEBIC（Electron Beam Induced Current）と呼び、SEM像と併せて取得すること...

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【分析事例】SNDMおよびSMMによる拡散層評価

SiCデバイスの拡散層のp/n極性とキャリア濃度分布を評価できます

進められています。一方、SiCデバイスのドーパント活性化率には課題があり、出来栄え評価が重要となります。今回、SiC Trench MOSFETに関して、SNDM（走査 型非線形誘電率顕微鏡）にてキャリア極性判定をSMM（走査型マイクロ波顕微鏡法）にてキャリア濃度分布を評価した事例をご紹介します。　...

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【分析事例】多結晶シリコン太陽電池のPLマッピング

太陽電池セルの欠陥の位置を非破壊で特定することができます

太陽電池に禁制帯幅以上のエネルギーの光を照射するとキャリアが生成し、一部は発光性再結合をします。その際の発光をフォトルミネッセンス（PL）と呼びます。しかし、欠陥が存在する箇所では、キャリアが捕捉されPL強度が弱くなります。このことから、PLマッピング測...

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【分析事例】SRAの濃度換算について

SRA：広がり抵抗測定法

＊）を作成し、それを用いて抵抗を比抵抗（Ω・cm）に換算するまた、必要に応じて体積補正による分布の補正を行う ＊)校正曲線は導電型(p型/n型)、および面方位によって異なります ３. 比抵抗とキャリア濃度の関係式＊）を用いてキャリア濃度(/cm3) を算出する...

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【分析事例】水素注入サンプルのSRA/SIMS評価事例

ライフタイム制御サンプルのキャリア濃度分析事例紹介

パワー半導体デバイスでは、ライフタイム制御のために、Si基板内に結晶欠陥を形成することがあります。ライフタイム制御領域の作成に用いられる元素の一つである水素イオンの熱処理条件の違いによるキャリア濃度分布を評価した事例を示します。...

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【分析事例】SiC中不純物の超高感度測定

ppb～pptレベルのバルク濃度を評価します

変電所などで使用可能な超高耐圧・低損失SiCパワーデバイスの開発においては低キャリア濃度の制御が必要となり、SIMS分析で極低濃度の不純物評価を行うことが有効です。 SIMS分析では多元素を同時に取得せず、不純物を1元素に限定することで極低濃度を評価することが可能です。本資料で...

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ＰＶ（太陽電池）各種評価事例集

太陽電池（ＰＶ）の組成評価や同定・膜圧評価・形状評価・結晶構造評価など…

電池の活性層の組成分布評価 →雰囲気制御下での前処理および深さ方向分析が可能 →測定法：TOF-SIMS・雰囲気制御下での処理 ○結晶Si太陽電池の拡散層評価 →ドーパントの定量評価およびキャリアの分布評価 →測定法：SIMS・SCM・研磨・解体 ○CIGS薄膜の組成分布分析 →薄膜の組成定量、面内分布、深さ方向分布の評価が可能 →測定法：SIMS・ICP-MS・XRF・エッチング...

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【分析事例】パワーデバイスのドーパント及びキャリア濃度分布の評価

複合解析で活性化率に関する評価が可能

SIMSによる不純物濃度分布とSRAによるキャリア濃度分布を比較することで、ドーパントの活性化状態がわかるだけでなく、整合しない領域には未知の不純物の存在、構造的な問題の内在が示唆されます。 Profile Viewerを用いれば、お手元でSI...

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【分析事例】SiCPlanerPowerMOSFETの拡散層評価

SiCデバイスの拡散層のp/n極性とキャリア濃度分布を評価できます

SiC Planer Power MOSFETの断面を作製し、拡散層のp/n 極性分布をSCM（走査型静電容量顕微鏡法）で評価し、キャリア濃度分布をSMM（走査型マイクロ波顕微鏡法）で定性的に評価しました。 いずれのデータからも、n+型のSource層の周囲に、p型のBody層が二層構造で形成されていることが分かり、ゲート直下には...

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【分析事例】結晶Si太陽電池の拡散層評価

ドーパントの定量評価およびキャリアの分布評価

裏面電極型結晶Si太陽電池（バックコンタクト型Si太陽電池）において、電極直下のドーパントの濃度分布を定量的に評価した事例をご紹介します。また、キャリアの分布評価を行うことで、p/nの極性判定や空乏層を断面方向から可視化することが可能です。...

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【分析事例】CIGS太陽電池へテロ接合界面の抵抗評価

真空下での走査型広がり抵抗顕微鏡（SSRM）による局所抵抗分布評価

することで、測定表面の吸着水を除去し、高空間分解能を得ることができます。測定結果から、ナノメートルレベルの空間分解能で各層の抵抗値を計測できていることが分かります。各層の抵抗値が数桁異なり、これがキャリア濃度の違いを示しています。CIGS層はi-ZnO層よりも高抵抗であること、CdSはこれらの層よりもさらに高抵抗であることが分かりました。...

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【分析事例】SiC Planer Power MOSのSCM分析

SiC デバイスの拡散層構造を可視化できます

SCMでは半導体のp/n極性を識別し、拡散層の形状を可視化することができます。 本手法はSiデバイスに活用されてきましたが、SiCデバイスにおいてもキャリア濃度が十分高い箇所では評価を行うことができます。 本資料では、SiC Planer Power MOSの断面を製作し、SCM分析を行った結果をご紹介します。...

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【分析事例】IGZO膜中H濃度評価

IGZO膜中Hについて、高感度で深さ方向分布の評価が可能

IGZO膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進んでいる材料です。IGZO膜中のH濃度に応じてキャリア濃度が変化して電気特性が変動するため、IGZO膜を用いたデバイス特性および信頼性評価には膜中のH濃度を精度良く測定する必要があります。 SIMSを用いて加熱条件の異なるIGZO膜中のH濃度を評価...

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