積層半導体基板におけるキャリア輸送特性の高精度抽出法に関する研究

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本研究は半導体素子の形成工程を経ることなく、積層構造を有する半導体基板の電気物性・界面品質を、高精度に評価する手法を開発することを目的とする。積層基板向けの電気物性の評価手法であるPseudo-MOS法を交流法に拡張し、積層薄膜界面の電気的品質を評価する手法を開発する。2022年度は2021度に構築した交流信号伝搬モデルと測定結果の差異を検証する実験を実施した。具体的には交流Pseudo-MOS法にKelvin法を適用して得られたインピーダンス特性において、半導体基板の裏面に存在する自然酸化膜起因の抵抗と推定される特性が観測された。自然酸化膜起因であることを実験的に検証するために、半導体基板の化学洗浄後に再測定したところ、インピーダンス特性上において抵抗成分の減少を確認したが、酸化膜除去後の裏面と測定試料台の間に依然として解析に影響を与える水準で抵抗成分が残存することが判明した。そのため、裏面に金属を堆積することで解析への影響を抑制した。その結果、小面積の測定結果において、交流信号のチャネル上伝搬を示す位相特性が観測され、2021度に構築した解析モデルと対応する結果を得た。本結果をまとめた内容を論文誌に投稿中である。一方、インピーダンス特性の面積依存性を確認したところ、大面積の測定結果において構築した解析モデルに対応しない新たな抵抗成分が観測された。現状、本抵抗成分を上層半導体層中を流れるキャリアの伝導成分であると推定しており、2023度以降に特性解析を実施するとともに、本効果を解析モデル化し、積層半導体基板の高精度物性値抽出を実現する。