特許 7643000 静電容量－電圧特性測定方法および静電容量－電圧特性測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-03

(45)【発行日】2025-03-11

(54)【発明の名称】静電容量－電圧特性測定方法および静電容量－電圧特性測定装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20250304BHJP

   G01N 27/22 20060101ALI20250304BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 Q

G01N27/22 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020153887

(22)【出願日】2020-09-14

(65)【公開番号】P2021057584

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2023-09-08

(31)【優先権主張番号】P 2019173521

(32)【優先日】2019-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮内 拓也

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 大地

(72)【発明者】

【氏名】芦部 友樹

(72)【発明者】

【氏名】小坂 志乃

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１４９７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９８３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３８８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４６８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４６３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４６６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０７５４３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｎ ２７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁体の層と半導体の層とを含む積層体に前記絶縁体の層側から光を照射し、光励起によって前記絶縁体中に電荷を発生させる光照射工程と、
前記絶縁体の層側から前記積層体に接触する第１の電極と、前記半導体の層側から前記積層体に接触する第２の電極と、光照射後の前記積層体とを含む光照射後のキャパシタ構造の静電容量－電圧特性を測定する測定工程と、
を含み、
前記積層体における前記絶縁体の層と前記半導体の層との間には、前記絶縁体に比して電気抵抗の高い電荷遮断層が介在する、
ことを特徴とする静電容量－電圧特性測定方法。

【請求項2】

前記第１の電極は、前記積層体に照射される前記光に対して透明な透明電極であり、
前記光照射工程は、前記第１の電極と前記第２の電極と光照射前の前記積層体とによって形成される光照明前のキャパシタ構造の前記積層体に対し、前記第１の電極を介して前記絶縁体の層側から前記光を照射する、
ことを特徴とする請求項１に記載の静電容量－電圧特性測定方法。

【請求項3】

前記第１の電極は、前記積層体に対して離間可能に接触する可動型の電極であり、
前記光照射工程は、前記積層体から前記第１の電極を離間させて、前記積層体に前記絶縁体の層側から前記光を照射し、
前記測定工程は、前記第１の電極と前記第２の電極と光照射後の前記積層体とによって光照射後の前記キャパシタ構造を形成し、光照射後の前記キャパシタ構造の静電容量－電圧特性を測定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の静電容量－電圧特性測定方法。

【請求項4】

前記可動型の電極は、水銀プローブである、
ことを特徴とする請求項３に記載の静電容量－電圧特性測定方法。

【請求項5】

絶縁体の層と半導体の層とを含む積層体に対して、前記絶縁体の層側から接触する第１の電極と、
前記積層体に対して、前記半導体の層側から接触する第２の電極と、
前記積層体に対して、前記絶縁体の層側から光を照射する光源と、
前記第１の電極と前記第２の電極と光照射後の前記積層体とを含む光照射後のキャパシタ構造に対して、直流バイアス電圧を印加する直流電源と、
光照射後の前記キャパシタ構造に対して交流電圧を印加する交流電源と、
光照射後の前記キャパシタ構造の静電容量－電圧特性を測定する測定部と、
少なくとも前記光源と前記積層体と前記第１の電極と前記第２の電極とが収容される暗室を形成する筐体と、
を備え、
前記積層体は、前記絶縁体の層と前記半導体の層との間に介在し、前記絶縁体に比して高い電気抵抗を有する電荷遮断層をさらに含む、
ことを特徴とする静電容量－電圧特性測定装置。

【請求項6】

前記第１の電極は、前記光源からの前記光に対して透明な透明電極であり、
前記光源は、前記第１の電極と前記第２の電極と光照射前の前記積層体とによって形成される光照射前のキャパシタ構造の前記積層体に対し、前記第１の電極を介して前記絶縁体の層側から前記光を照射する、
ことを特徴とする請求項５に記載の静電容量－電圧特性測定装置。

【請求項7】

前記第１の電極は、前記積層体に対して離間可能に接触する可動型の電極であり、
前記可動型の電極は、前記光源によって前記積層体に前記光が照射される際に前記積層体から離間し、光照射後の前記積層体に接触する、
ことを特徴とする請求項５に記載の静電容量－電圧特性測定装置。

【請求項8】

前記可動型の電極は、水銀プローブである、
ことを特徴とする請求項７に記載の静電容量－電圧特性測定装置。

【請求項9】

前記光源からの前記光の波長を変化させる波長変更部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項５～８のいずれか一つに記載の静電容量－電圧特性測定装置。

【請求項10】

前記半導体の層は、前記第２の電極に設けられている、
ことを特徴とする請求項５～９のいずれか一つに記載の静電容量－電圧特性測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電容量－電圧特性測定方法および静電容量－電圧特性測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスの回路やディスプレイには、材料として絶縁体が用いられている。例えば、絶縁体が基板として用いられる場合、絶縁体からなる基板上に半導体素子および配線等が設けられ、これにより、電子デバイスやディスプレイの回路が形成される。このような基板としての絶縁体は、回路内での意図せぬ短絡が発生しないように、半導体素子同士、配線同士、半導体素子および配線等の各間を絶縁している。

【0003】

上記のように基板等の材料として用いられた絶縁体では、電子デバイスやディスプレイの長期駆動に伴って電荷が発生する場合がある。この場合、絶縁体中に蓄積された電荷が半導体素子の動作に影響を及ぼしてしまい、これに起因して、電子デバイスやディスプレイの信頼性を低下させる恐れがある。

【0004】

特に、ディスプレイの基板（例えばフレキシブル基板）を構成する絶縁体では、ディスプレイの駆動時に発光素子等から光が照射され、この結果、光励起による電荷が、当該絶縁体中に発生して蓄積される。このように絶縁体中に蓄積された電荷は、ディスプレイの基板上に設けられた半導体素子、例えば、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）の動作を変化させて、ディスプレイの信頼性（動作の安定性）を低下させる原因となる。具体的には、上記絶縁体中の電荷の影響により、ＴＦＴの駆動電圧（閾値電圧）が変化し、これに起因して、発光素子の発光輝度が経時変化したり、電源をＯＦＦにしても発光素子の微弱な発光が意図せず持続する等、ディスプレイとしての正常な動作が損なわれてしまう。

【0005】

なお、対象物についての電荷の評価に関する従来技術として、例えば、対象とする半導体ウェハと導電性測定プローブとの接触によってキャパシタを形成し、この半導体ウェハに光を照射した後に当該キャパシタの静電容量を測定し、この静電容量の経時変化に基づいて半導体ウェハの荷電キャリア寿命を測定するものがある（特許文献１参照）。また、ＭＯＳダイオードに電圧を印加して、当該ＭＯＳダイオード内の半導体（Ｓｉ）と酸化膜（ＳｉＯ_２）との界面にトラップされた状態の電荷の量を評価するものもある（非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－１４６８３１号公報

【非特許文献】

【0007】

【文献】Ｓ．Ｍ．ジィー著、「半導体デバイス（第２版）－基礎理論とプロセス技術－」、産業図書株式会社、２０１５年３月３０日、ｐ．１６１－１６６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、電子デバイスの回路やディスプレイに用いられる基板等の絶縁材料としては、光励起による電荷の発生量（蓄積量）がより少ない絶縁体を選択することが好ましい。このような絶縁体の選択は、光励起によって絶縁体中に発生した電荷量を評価し、この評価結果に基づいて行うことが重要である。また、上記電荷量の評価を行うためには、評価対象とする絶縁体に光を照射し、この光照射後の絶縁体を含むキャパシタ構造について、静電容量－電圧特性（以下、ＣＶ特性と適宜いう）を測定することが必要不可欠である。しかしながら、上述した従来技術では、光照射後の絶縁体を含むキャパシタ構造のＣＶ特性を測定する手法について全く開示されておらず、故に、光励起による絶縁体中の電荷量の評価に必要不可欠な上記ＣＶ特性を測定することが困難である。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光照射後の絶縁体を含むキャパシタ構造のＣＶ特性を容易に測定することができる静電容量－電圧特性測定方法および静電容量－電圧特性測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る静電容量－電圧特性測定方法は、絶縁体の層と半導体の層とを含む積層体に前記絶縁体の層側から光を照射し、光励起によって前記絶縁体中に電荷を発生させる光照射工程と、前記絶縁体の層側から前記積層体に接触する第１の電極と、前記半導体の層側から前記積層体に接触する第２の電極と、光照射後の前記積層体とを含む光照射後のキャパシタ構造の静電容量－電圧特性を測定する測定工程と、を含むことを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定方法は、上記の発明において、前記積層体における前記絶縁体の層と前記半導体の層との間には、前記絶縁体に比して電気抵抗の高い電荷遮断層が介在する、ことを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定方法は、上記の発明において、前記第１の電極は、前記積層体に照射される前記光に対して透明な透明電極であり、前記光照射工程は、前記第１の電極と前記第２の電極と光照射前の前記積層体とによって形成される光照明前のキャパシタ構造の前記積層体に対し、前記第１の電極を介して前記絶縁体の層側から前記光を照射する、ことを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定方法は、上記の発明において、前記第１の電極は、前記積層体に対して離間可能に接触する可動型の電極であり、前記光照射工程は、前記積層体から前記第１の電極を離間させて、前記積層体に前記絶縁体の層側から前記光を照射し、前記測定工程は、前記第１の電極と前記第２の電極と光照射後の前記積層体とによって光照射後の前記キャパシタ構造を形成し、光照射後の前記キャパシタ構造の静電容量－電圧特性を測定する、ことを特徴とする。

【0014】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定方法は、上記の発明において、前記可動型の電極は、水銀プローブである、ことを特徴とする。

【0015】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定装置は、絶縁体の層と半導体の層とを含む積層体に対して、前記絶縁体の層側から接触する第１の電極と、前記積層体に対して、前記半導体の層側から接触する第２の電極と、前記積層体に対して、前記絶縁体の層側から光を照射する光源と、前記第１の電極と前記第２の電極と光照射後の前記積層体とを含む光照射後のキャパシタ構造に対して、直流バイアス電圧を印加する直流電源と、光照射後の前記キャパシタ構造に対して交流電圧を印加する交流電源と、光照射後の前記キャパシタ構造の静電容量－電圧特性を測定する測定部と、少なくとも前記光源と前記積層体と前記第１の電極と前記第２の電極とが収容される暗室を形成する筐体と、を備えることを特徴とする。

【0016】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記積層体は、前記絶縁体の層と前記半導体の層との間に介在し、前記絶縁体に比して高い電気抵抗を有する電荷遮断層をさらに含む、ことを特徴とする。

【0017】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記第１の電極は、前記光源からの前記光に対して透明な透明電極であり、前記光源は、前記第１の電極と前記第２の電極と光照射前の前記積層体とによって形成される光照射前のキャパシタ構造の前記積層体に対し、前記第１の電極を介して前記絶縁体の層側から前記光を照射する、ことを特徴とする。

【0018】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記第１の電極は、前記積層体に対して離間可能に接触する可動型の電極であり、前記可動型の電極は、前記光源によって前記積層体に前記光が照射される際に前記積層体から離間し、光照射後の前記積層体に接触する、ことを特徴とする。

【0019】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記可動型の電極は、水銀プローブである、ことを特徴とする。

【0020】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記光源からの前記光の波長を変化させる波長変更部をさらに備える、ことを特徴とする。

【0021】

また、本発明に係る静電容量－電圧特性測定装置は、上記の発明において、前記半導体の層は、前記第２の電極に設けられている、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、光照射後の絶縁体を含むキャパシタ構造のＣＶ特性を容易に測定することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の実施形態１に係るＣＶ特性測定装置の一構成例を示す模式図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態１において測定されるキャパシタ構造のＣＶ特性の一例を示す図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態１に係るＣＶ特性測定方法が適用された光励起電荷量測定方法の一例を示すフロー図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態２に係るＣＶ特性測定装置の一構成例を示す模式図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態３に係るＣＶ特性測定装置の一構成例を示す模式図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態４に係るＣＶ特性測定装置の一構成例を示す模式図である。

【図7】図７は、本発明の実施例１におけるＣＶ特性の測定結果の一例を示す図である。

【図8】図８は、本発明の実施例２におけるＣＶ特性の測定結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、目的や用途に応じて種々に変更して実施することができる。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

【0025】

＜実施形態１＞
（ＣＶ特性測定装置）
まず、本発明の実施形態１に係るＣＶ特性測定装置について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るＣＶ特性測定装置の一構成例を示す模式図である。本実施形態１に係るＣＶ特性測定装置１は、対象とする絶縁体中の光励起による電荷量の評価を行うためのＣＶ特性を測定する装置（静電容量－電圧特性測定装置）の一例である。図１に示すように、ＣＶ特性測定装置１は、透明電極２ａと、支持電極２ｂと、光源３と、直流バイアス電源４と、交流電源５と、測定部８を構成する静電容量測定器６および電圧計７と、筐体９とを備える。

【0026】

透明電極２ａおよび支持電極２ｂは、本実施形態１におけるＣＶ特性の測定対象であるキャパシタ構造１０を形成するための一対の電極の一例である。本実施形態１では、図１に示すように、透明電極２ａと支持電極２ｂとの間に積層体１５をその層厚方向に挟むことにより、キャパシタ構造１０が形成される。積層体１５は、少なくとも、光励起による電荷量の評価の対象とする絶縁体１１の層と、ＣＶ特性の定量的な測定を可能にするための半導体１２の層とを含む積層体の一例である。具体的には、本実施形態１において、積層体１５は、図１に示すように、絶縁体１１の層と半導体１２の層とからなる。例えば、積層体１５は、半導体１２の層の上に絶縁体１１の層を積層することによって形成される。

【0027】

半導体１２の層を構成する半導体材料としては、例えば、元素半導体や化合物半導体等の無機半導体、または有機半導体が挙げられる。元素半導体としては、例えば、シリコンまたはゲルマニウム等が挙げられる。化合物半導体としては、例えば、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム等が挙げられる。これらの中でも、当該半導体材料としては、無機半導体が好ましく、熱酸化膜を容易に形成することができるシリコンが特に好ましい。

【0028】

透明電極２ａは、絶縁体１１の層と半導体１２の層とを含む積層体１５に対して絶縁体１１の層側から接触する第１の電極の一例である。本実施形態１では、図１に示すように、透明電極２ａは、積層体１５における絶縁体１１の上面（絶縁体１１の層厚方向上側の面）と面接触するように配置される。また、透明電極２ａは、配線等を介して、直流バイアス電源４、交流電源５および測定部８（本実施形態１では静電容量測定器６および電圧計７）と電気的に接続されている。透明電極２ａは、光源３から発せられる光３ａに対して透明な電極であり、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の透明導電膜によって構成される。

【0029】

支持電極２ｂは、絶縁体１１の層と半導体１２の層とを含む積層体１５に対して半導体１２の層側から接触する第２の電極の一例である。本実施形態１では、図１に示すように、支持電極２ｂは、積層体１５における半導体１２の下面（半導体１２の層厚方向下側の面）と面接触するように配置される。図１には図示されていないが、支持電極２ｂは、載置台（ステージ）等の支持部の上に設けられ、積層体１５を下方から支持し得るように構成されている。また、支持電極２ｂは、配線等を介して、直流バイアス電源４、交流電源５および測定部８の電圧計７と電気的に接続されている。支持電極２ｂは、例えば銅等の導電性金属膜によって構成され、その面直方向（積層体１５の層厚方向）に透明電極２ａと対向する。本実施形態１において、この支持電極２ｂの上面には、積層体１５における半導体１２の層が載置される。一方、支持電極２ｂの上面には半導体１２の層が予め設けられていてもよく、この支持電極２ｂに設けられた半導体１２の層上に絶縁体１１の層を積層（載置）することによって積層体１５が形成されてもよい。

【0030】

光源３は、光励起によって絶縁体１１中に電荷を発生させるための光源の一例である。図１に示すように、光源３は、積層体１５に対して、絶縁体１１の層側から光３ａを照射する。本実施形態１では、光源３は、光照射前のキャパシタ構造１０の積層体１５に対し、透明電極２ａを介して絶縁体１１の層側から光３ａを照射する。光照射前のキャパシタ構造１０は、透明電極２ａと支持電極２ｂと光照射前の積層体１５とによって形成されるキャパシタ構造である。光源３は、上記のような積層体１５に対する光３ａの照射により、積層体１５の絶縁体１１に光３ａを照射し、これにより、絶縁体１１中に光励起による電荷を発生させる。このように光励起によって発生した電荷は、主に、絶縁体１１に蓄積される。

【0031】

このような光源３としては、例えば、キセノン光源、ハロゲン光源、クリプトン光源、重水素タングステン光源、タングステンハロゲン光源、アルゴン光源等、複数の波長帯域が含まれる光を発する光源が用いられてもよいし、単一波長帯域の光を発するＬＥＤライト等の単一波長光源が用いられてもよい。中でも、光源３としては、単一波長光源が好ましい。また、光源３による光３ａの強度は、光照射前後で絶縁体１１の電荷量の変化が確認でき、且つ、絶縁体１１がダメージを受けない程度の強度であることが好ましい。

【0032】

直流バイアス電源４は、ＣＶ特性の測定対象に対して直流バイアス電圧を印加する直流電源の一例である。本実施形態１では、図１に示すように、直流バイアス電源４は、直流バイアス電圧の出力を所定の範囲で変更可能な出力可変型の直流電源によって構成され、ＣＶ特性の測定対象であるキャパシタ構造１０に対して直流バイアス電圧を印加し得るように回路構成される。直流バイアス電源４は、光源３が絶縁体１１に光３ａを照射する前である場合、透明電極２ａと支持電極２ｂと光照射前の積層体１５とを含む光照射前のキャパシタ構造１０に対して直流バイアス電圧を印加する。直流バイアス電源４は、光源３が絶縁体１１に光３ａを照射した後である場合、透明電極２ａと支持電極２ｂと光照射後の積層体１５とを含む光照射後のキャパシタ構造１０に対して直流バイアス電圧を印加する。上記いずれの場合であっても、直流バイアス電源４は、予め設定された所定の電圧範囲内で直流バイアス電圧の出力を連続的または断続的に変えながら、キャパシタ構造１０に対して直流バイアス電圧を印加する。

【0033】

交流電源５は、ＣＶ特性の測定対象に対して交流電圧を印加する交流電源の一例である。本実施形態１では、図１に示すように、交流電源５は、ＣＶ特性の測定対象であるキャパシタ構造１０に対して交流電圧を印加し得るように回路構成される。交流電源５は、光源３が絶縁体１１に光３ａを照射する前である場合、透明電極２ａと支持電極２ｂと光照射前の積層体１５とを含む光照射前のキャパシタ構造１０に対して交流電圧を印加する。交流電源５は、光源３が絶縁体１１に光３ａを照射した後である場合、透明電極２ａと支持電極２ｂと光照射後の積層体１５とを含む光照射後のキャパシタ構造１０に対して交流電圧を印加する。

【0034】

測定部８は、光源３が絶縁体１１に光３ａを照射する前である場合、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定し、光源３が絶縁体１１に光３ａを照射した後である場合、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定する。本実施形態１では、図１に示すように、測定部８は、静電容量測定器６と電圧計７とによって構成される。

【0035】

静電容量測定器６は、キャパシタ構造１０のＣＶ特性における静電容量Ｃを測定するための装置である。詳細には、静電容量測定器６は、ＬＣＲメータ等によって構成され、図１に示すように、交流信号を読み取ってキャパシタ構造１０の静電容量Ｃを測定し得るように回路構成される。静電容量測定器６は、光源３が絶縁体１１に光３ａを照射する前である場合、直流バイアス電源４からの直流バイアス電圧の印加と交流電源５からの交流電圧の印加とによって積層体１５に電荷が蓄積されるキャパシタ構造１０の静電容量Ｃを測定する。また、静電容量測定器６は、光源３が絶縁体１１に光３ａを照射した後である場合、直流バイアス電源４からの直流バイアス電圧の印加と交流電源５からの交流電圧の印加と光源３からの光３ａの照射とによって積層体１５に電荷が蓄積されるキャパシタ構造１０の静電容量Ｃを測定する。上記いずれの場合も、静電容量測定器６は、所定の電圧範囲内で変化させながらキャパシタ構造１０に印加される直流バイアス電圧の各値に対応して、キャパシタ構造１０の静電容量Ｃを測定する。また、静電容量測定器６は、測定した静電容量Ｃを表示する。

【0036】

電圧計７は、キャパシタ構造１０のＣＶ特性における印加電圧Ｖを測定するための装置である。詳細には、図１に示すように、電圧計７は、キャパシタ構造１０を構成する一対の電極（本実施形態１では透明電極２ａおよび支持電極２ｂ）と配線を介して並列に接続され、キャパシタ構造１０に印加される電圧（印加電圧Ｖ）を測定する。例えば、電圧計７は、キャパシタ構造１０の印加電圧Ｖとして、直流バイアス電源４によってキャパシタ構造１０に印加される直流バイアス電圧を測定する。また、電圧計７は、測定した印加電圧Ｖを表示する。

【0037】

筐体９は、少なくとも、光源３と、光源３による光照射の対象となるキャパシタ構造の積層体、第１の電極および第２の電極とが収容される暗室を形成する筐体の一例である。本実施形態１では、上述したように、光源３による光照射の対象となるキャパシタ構造は、図１に示すキャパシタ構造１０であり、このキャパシタ構造１０の積層体、第１の電極および第２の電極は、各々、積層体１５、透明電極２ａおよび支持電極２ｂである。すなわち、本実施形態１における筐体９は、少なくとも光源３と積層体１５と透明電極２ａと支持電極２ｂとが収容される暗室を形成する。より詳細には、筐体９は、光源３からの光３ａ以外の光（以下、外光と適宜いう）を遮断し得る暗室を形成する中空構造体である。図１に示すように、筐体９による暗室内には、光源３、透明電極２ａ、支持電極２ｂ、積層体１５、直流バイアス電源４、交流電源５、静電容量測定器６および電圧計７等が収容される。これらのうち、積層体１５は、筐体９の暗室内に出し入れ可能に収容される。半導体１２の層が予め支持電極２ｂの上に設けられている場合、積層体１５のうちの絶縁体１１が、筐体９の暗室内に出し入れ可能に収容される。筐体９は、暗室内に光源３、積層体１５、透明電極２ａおよび支持電極２ｂ等を収容することにより、これらの収容物に対して、外光を遮断することができる。この結果、ＣＶ特性の測定対象であるキャパシタ構造１０の積層体１５（特に絶縁体１１）に対して光源３からの光３ａを適切に照射することができる。

【0038】

（キャパシタ構造のＣＶ特性）
つぎに、本実施形態１に係るＣＶ特性測定装置１によって測定されるキャパシタ構造１０のＣＶ特性について説明する。図２は、本発明の実施形態１において測定されるキャパシタ構造のＣＶ特性の一例を示す図である。図２に示すように、本実施形態１におけるキャパシタ構造１０のＣＶ特性は、キャパシタ構造１０の静電容量Ｃと印加電圧Ｖとの相関関係によって表される。

【0039】

詳細には、キャパシタ構造１０の静電容量Ｃは、光源３によるキャパシタ構造１０の光照射前後の各々において、静電容量測定器６により、キャパシタ構造１０の印加電圧Ｖに対応して測定される。また、キャパシタ構造１０の印加電圧Ｖは、光源３によるキャパシタ構造１０の光照射前後の各々において、静電容量測定器６による静電容量Ｃの測定に伴い、電圧計７によって測定される。光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性は、静電容量測定器６によって測定された光照射前のキャパシタ構造１０の静電容量Ｃと、電圧計７によって測定された光照射前のキャパシタ構造１０の印加電圧Ｖとの相関関係によって表される。光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性は、静電容量測定器６によって測定された光照射後のキャパシタ構造１０の静電容量Ｃと、電圧計７によって測定された光照射後のキャパシタ構造１０の印加電圧Ｖとの相関関係によって表される。

【0040】

例えば、図２に示すように、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性は、光照射前のキャパシタ構造１０の静電容量Ｃと印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ１（図２中の実線）によって表される。光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性は、光照射後のキャパシタ構造１０の静電容量Ｃと印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ２（図２中の破線）によって表される。キャパシタ構造１０が光照射前後の何れの場合であっても、相関線Ｙ１、Ｙ２に例示されるように、キャパシタ構造１０の静電容量Ｃは、所定の電圧範囲内で順次変化（増加）する印加電圧Ｖについて、最大値を含む高い値となる相関と、当該高い値から急峻に低下する相関と、当該急峻な低下後に緩やかに増加または減少、或いは一定の値となる相関とを示す。

【0041】

ここで、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性において、静電容量Ｃが急峻に低下するときの印加電圧Ｖは、図２に示す相関線Ｙ１と相関線Ｙ２との比較から明らかなように、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性に比べて増加している。すなわち、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を表す相関線Ｙ２は、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を表す相関線Ｙ１に比べて、静電容量Ｃが急峻に低下するときの印加電圧Ｖの増加量分、印加電圧Ｖの増加方向（図２の紙面に向かって右側）にシフトしている。この相関線Ｙ１に対する相関線Ｙ２のシフト現象は、光源３からの光３ａがキャパシタ構造１０の絶縁体１１に照射されることにより、この絶縁体１１中に光励起による電荷が発生して蓄積されたことに起因して起こる。

【0042】

上述した光照射前および光照射後のキャパシタ構造１０の各ＣＶ特性を用いれば、光源３からの光３ａの照射によって絶縁体１１中に励起された電荷の量（以下、光励起電荷量と適宜いう）の導出に必要なフラットバンド電圧やキャパシタ構造１０の電荷蓄積状態における静電容量（以下、電荷蓄積状態の静電容量と適宜いう）等のパラメータを得ることができる。具体的には、図２に示すように、光照射前のキャパシタ構造１０のフラットバンド電圧Ｖ_FB１は、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性（相関線Ｙ１参照）において静電容量Ｃが急峻に低下するときの印加電圧Ｖから導出することができる。光照射後のキャパシタ構造１０のフラットバンド電圧Ｖ_FB２は、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性（相関線Ｙ２参照）において静電容量Ｃが急峻に低下するときの印加電圧Ｖから導出することができる。また、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iは、例えば、光照射前のキャパシタ構造１０に含まれる半導体１２の層に電荷が蓄積された状態における静電容量である。このような電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iは、キャパシタ構造１０の絶縁領域（本実施形態１では絶縁体１１の層）の静電容量と一致し、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性において、印加電圧Ｖに応じて最大値となる時の静電容量Ｃから導出することができる。

【0043】

絶縁体１１の光励起電荷量Ｑは、上述したようにキャパシタ構造１０のＣＶ特性から得られた各パラメータをもとに、以下に示す式（１）、（２）に基づいて導出することができる。詳細には、光照射前のキャパシタ構造１０のフラットバンド電圧Ｖ_FB１と、光照射後のキャパシタ構造１０のフラットバンド電圧Ｖ_FB２とを用い、式（１）に基づいてフラットバンド電圧Ｖ_FB１とフラットバンド電圧Ｖ_FB２との差の絶対値を算出することにより、光照射前後のキャパシタ構造１０のフラットバンド電圧差ΔＶ_FBが導出される。また、式（２）に基づいて、上記フラットバンド電圧差ΔＶ_FBと電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iとを乗ずることにより、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑが導出される。

ΔＶ_FB＝｜Ｖ_FB２－Ｖ_FB１｜ ・・・（１）
Ｑ＝Ｃ_I×ΔＶ_FB ・・・（２）

【0044】

（キャパシタ構造のＣＶ特性の測定方法）
つぎに、本発明の実施形態１に係るＣＶ特性測定方法について説明する。図３は、本発明の実施形態１に係るＣＶ特性測定方法が適用された光励起電荷量測定方法の一例を示すフロー図である。この光励起電荷量測定方法は、対象とする絶縁体１１中に蓄積される光励起による電荷量（すなわち光励起電荷量Ｑ）を測定する方法であり、例えば図３に示すステップＳ１０１～Ｓ１０６の各工程を順次行うことによって実現される。本実施形態１に係るＣＶ特性測定方法は、上記絶縁体１１の光励起電荷量Ｑの測定に必要なキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定する方法であり、上述したＣＶ特性測定装置１（図１参照）を用いて例えば図３に示す少なくともステップＳ１０３、Ｓ１０４の各工程を行うことによって実現される。

【0045】

詳細には、図３に示すように、本実施形態１に係るＣＶ特性測定方法では、まず、第１のＣＶ特性測定工程が行われる（ステップＳ１０１）。この第１のＣＶ特性測定工程は、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定する工程である。本実施形態１において、光照射前のキャパシタ構造１０は、絶縁体１１の層側から積層体１５に接触する透明電極２ａと、半導体１２の層側から積層体１５に接触する支持電極２ｂと、光照射前の積層体１５とを含むキャパシタ構造である。例えば、ステップＳ１０１では、ＣＶ特性測定装置１の透明電極２ａと支持電極２ｂとの間に光照射前の積層体１５が配置され、これにより、光照射前のキャパシタ構造１０が形成される。積層体１５は、ステップＳ１０１の前の段階において、半導体１２の層上に絶縁体１１の層を積層することによって予め形成されてもよいし、ステップＳ１０１の工程内において半導体１２の層上に絶縁体１１の層を積層することによって形成されてもよい。

【0046】

ステップＳ１０１において、ＣＶ特性測定装置１は、静電容量測定器６および電圧計７によって光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定する。この際、静電容量測定器６は、直流バイアス電源４からの直流バイアス電圧の印加と交流電源５からの交流電圧の印加とによって積層体１５に電荷が蓄積された状態のキャパシタ構造１０の静電容量Ｃを、所定の電圧範囲内で変化しながらキャパシタ構造１０に印加される直流バイアス電圧の各値に対応して測定する。電圧計７は、直流バイアス電源４によって光照射前のキャパシタ構造１０に印加される直流バイアス電圧を、この光照射前のキャパシタ構造１０の印加電圧Ｖとして測定する。光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性は、この静電容量測定器６による光照射前のキャパシタ構造１０の静電容量Ｃと、この電圧計７による光照射前のキャパシタ構造１０の印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ１（図２参照）によって表される。当該相関線Ｙ１は、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性の測定結果として、例えば静電容量測定器６またはＣＶ特性測定装置１が備える表示部（図示せず）等に表示される。

【0047】

上述したステップＳ１０１の実行後、図３に示すように、第１のフラットバンド電圧導出工程が行われる（ステップＳ１０２）。この第１のフラットバンド電圧導出工程は、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性におけるフラットバンド電圧Ｖ_FB１を導出する工程である。

【0048】

ステップＳ１０２において、フラットバンド電圧Ｖ_FB１は、上述したステップＳ１０１で測定された光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性をもとに導出される。詳細には、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性の測定結果である上記相関線Ｙ１において静電容量Ｃが急峻に低下するときの印加電圧Ｖが、フラットバンド電圧Ｖ_FB１として導出される。このフラットバンド電圧Ｖ_FB１の導出処理は、例えば、静電容量測定器６またはＣＶ特性測定装置１が備える演算処理部（図示せず）等によって実行することができる。

【0049】

上述したステップＳ１０２の実行後、図３に示すように、光照射工程が行われる（ステップＳ１０３）。この光照射工程は、絶縁体１１の層と半導体１２の層とを含む積層体１５に絶縁体１１の層側から光を照射し、光励起によって絶縁体１１中に電荷を発生させる工程である。

【0050】

本実施形態１では、図１に示したように、積層体１５に対して絶縁体１１の層側から接触する第１の電極は、光源３によって積層体１５に照射される光３ａに対して透明な透明電極２ａである。ステップＳ１０３において、ＣＶ特性測定装置１の光源３は、光照射前のキャパシタ構造１０の積層体１５に対し、透明電極２ａを介して絶縁体１１の層側から光３ａを照射する。詳細には、光源３は、上述したステップＳ１０１において既にＣＶ特性測定装置１に形成されている光照射前のキャパシタ構造１０に対し、透明電極２ａ側から光３ａを照射する。光源３から発せられた光３ａは、透明電極２ａを透過して積層体１５の絶縁体１１に到達する。このようにして、光源３は、透明電極２ａを介して絶縁体１１に光３ａを照射する。光源３からの光３ａが照射された絶縁体１１中には、光励起による電荷が発生する。この光励起による電荷は、主に、絶縁体１１中に蓄積される。

【0051】

上述したステップＳ１０３の実行後、図３に示すように、第２のＣＶ特性測定工程が行われる（ステップＳ１０４）。この第２のＣＶ特性測定工程は、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定する工程である。本実施形態１において、光照射後のキャパシタ構造１０は、絶縁体１１の層側から積層体１５に接触する透明電極２ａと、半導体１２の層側から積層体１５に接触する支持電極２ｂと、光照射後の積層体１５とを含むキャパシタ構造である。ステップＳ１０４における光照射後のキャパシタ構造１０は、上述した光照射前のキャパシタ構造１０に対して光源３からの光３ａが照射されたものである。

【0052】

ステップＳ１０４において、ＣＶ特性測定装置１は、静電容量測定器６および電圧計７によって光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定する。この際、静電容量測定器６は、直流バイアス電源４からの直流バイアス電圧の印加と交流電源５からの交流電圧の印加と光源３からの光３ａの照射とによって積層体１５に電荷が蓄積された状態のキャパシタ構造１０の静電容量Ｃを、上述したステップＳ１０１と同じ条件の直流バイアス電圧の各値に対応して測定する。電圧計７は、上述したステップＳ１０１と同じ条件で直流バイアス電源４によって光照射後のキャパシタ構造１０に印加される直流バイアス電圧を、この光照射後のキャパシタ構造１０の印加電圧Ｖとして測定する。光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性は、この静電容量測定器６による光照射後のキャパシタ構造１０の静電容量Ｃと、この電圧計７による光照射後のキャパシタ構造１０の印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ２（図２参照）によって表される。当該相関線Ｙ２は、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性の測定結果として、例えば静電容量測定器６またはＣＶ特性測定装置１が備える表示部（図示せず）等に表示される。

【0053】

上述したステップＳ１０４の実行後、図３に示すように、第２のフラットバンド電圧導出工程が行われる（ステップＳ１０５）。この第２のフラットバンド電圧導出工程は、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性におけるフラットバンド電圧Ｖ_FB２を導出する工程である。

【0054】

ステップＳ１０５において、フラットバンド電圧Ｖ_FB２は、上述したステップＳ１０４で測定された光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性をもとに導出される。詳細には、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性の測定結果である上記相関線Ｙ２において静電容量Ｃが急峻に低下するときの印加電圧Ｖが、フラットバンド電圧Ｖ_FB２として導出される。このフラットバンド電圧Ｖ_FB２の導出処理は、例えば、静電容量測定器６またはＣＶ特性測定装置１が備える演算処理部（図示せず）等によって実行することができる。

【0055】

本実施形態１に係るＣＶ特性測定方法は、上述したステップＳ１０１～Ｓ１０５の各工程を含むものである。このＣＶ特性測定方法の各工程を実行後、すなわち、上述したステップＳ１０５の実行後、図３に示すように、光励起電荷量導出工程が行われ（ステップＳ１０６）、本実施形態１における光励起電荷量測定方法が終了する。この光励起電荷量導出工程は、光源３からの光３ａの照射によって絶縁体１１中に励起された電荷の量、すなわち、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑを導出する工程である。

【0056】

ステップＳ１０６において、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑは、上述したステップＳ１０２によるフラットバンド電圧Ｖ_FB１と、上述したステップＳ１０５によるフラットバンド電圧Ｖ_FB２と、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iとをもとに導出される。例えば、ステップＳ１０６では、上述したステップＳ１０１によって測定された光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性における静電容量Ｃの最大値が、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iとして導出される。また、これらのフラットバンド電圧Ｖ_FB１、Ｖ_FB２を用い、上述した式（１）に基づいて演算処理を行うことにより、光照射前後のキャパシタ構造１０のフラットバンド電圧差ΔＶ_FBが算出される。続いて、このフラットバンド電圧差ΔＶ_FBと上記の静電容量Ｃ_Iとを用い、上述した式（２）に基づいて演算処理を行うことにより、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑが算出される。このステップＳ１０６における演算処理は、例えば、光励起電荷量測定方法に適用される光励起電荷量測定装置の演算処理部または上述したＣＶ特性測定装置の演算処理部（いずれも図示せず）によって導出することができる。

【0057】

このように導出された光励起電荷量Ｑは、対象とする絶縁体１１の光励起電荷量評価に用いることができる。例えば、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑと予め設定された電荷量の閾値（上限値）とを比較し、この比較結果に基づいて、光励起による電荷の蓄積量がより少ない絶縁体１１（すなわち耐光特性に優れた絶縁体１１）を選択することができる。具体的には、光励起電荷量Ｑが当該閾値に比べて大きい場合、この絶縁体１１は耐光特性が不十分なものであると判断し、光励起電荷量Ｑが当該閾値以下である場合、この絶縁体１１は耐光特性が良好なものであると判断することができる。耐光特性が良好な絶縁体１１は、例えば、有機ＥＬディスプレイ等に搭載されるＴＦＴの基板を構成する絶縁材料としての採用が期待される。また、絶縁体１１の光励起電荷量評価では、上記光励起電荷量Ｑを絶縁体１１の体積によって除算することにより、絶縁体１１の単位体積当たりの光励起電荷量を算出し、この算出値と予め設定された上限閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、絶縁体１１の耐光特性を評価することもできる。

【0058】

なお、上述した第１のＣＶ特性測定工程（ステップＳ１０１）では、半導体１２の層と絶縁体１１の層との積層によって形成された積層体１５をＣＶ特性測定装置１の透明電極２ａと支持電極２ｂとの間に介在させ、これによってキャパシタ構造１０を形成していたが、本実施形態１に係るＣＶ特性測定方法は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態１に係るＣＶ特性測定方法では、予め支持電極２ｂ上に半導体１２の層を固定配置しておき、この支持電極２ｂ上の半導体１２の層と透明電極２ａとの間に光照射前の絶縁体１１を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造１０を形成してもよい。この手法により、測定サンプルとして単一層の絶縁体１１を準備すればよく、積層体１５を準備する手間を省くことができ、簡便に測定サンプルを準備することができる。これに加え、光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定完了する毎に複数の絶縁体１１を順次切り替えてキャパシタ構造１０を形成し直した場合であっても、ＣＶ特性が測定される複数のキャパシタ構造１０の間で半導体１２の特性差を無くすことができる。これにより、ＣＶ特性の測定誤差を低減できることから、キャパシタ構造１０のＣＶ特性を精度良く測定することができ、延いては、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑを精度よく導出することができる。

【0059】

以上、説明したように、本発明の実施形態１では、絶縁体１１の層と半導体１２の層とを含む積層体１５に対し、光源３からの光３ａを絶縁体１１の層側から照射し、この光照射により、絶縁体１１中に光励起による電荷を発生させ、絶縁体１１の層側から積層体１５に接触する第１の電極（本実施形態１では透明電極２ａ）と、半導体１２の層側から積層体１５に接触する第２の電極（本実施形態１では支持電極２ｂ）と、光照射後の積層体１５とを含む光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性を測定している。

【0060】

このため、光励起によって絶縁体１１中に発生した電荷の影響を受けるキャパシタ構造１０のＣＶ特性、すなわち、光照射後の絶縁体１１を含むキャパシタ構造１０のＣＶ特性を容易に測定することができる。このような光照射後のキャパシタ構造１０のＣＶ特性と、光照射前のキャパシタ構造１０のＣＶ特性とを用いることにより、光励起による絶縁体１１中の電荷量の評価に必要不可欠なパラメータ（具体的には上述したフラットバンド電圧Ｖ_FB１、フラットバンド電圧Ｖ_FB２、フラットバンド電圧差ΔＶ_FBおよび電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_I）を容易に導出することができる。この結果、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑを容易に導出することができる。

【0061】

また、本発明の実施形態１では、絶縁体１１の層側から積層体１５に接触する第１の電極として透明電極２ａを用い、光照明前のキャパシタ構造１０の積層体１５に対し、透明電極２ａを介して絶縁体１１の層側から光源３による光３ａを照射している。このため、従来のプローブ電極を絶縁体１１の層側から積層体１５に接触させる場合に比べ、絶縁体１１の光照射面積をより広くすることができるとともに、絶縁体１１の光照射の対象面にプローブ電極の接触傷がつくことを防止することができる。この結果、光照射後の絶縁体１１を含むキャパシタ構造１０のＣＶ特性をより容易かつ安定して測定することができる。

【0062】

＜実施形態２＞
（ＣＶ特性測定装置）
つぎに、本発明の実施形態２に係るＣＶ特性測定装置について説明する。図４は、本発明の実施形態２に係るＣＶ特性測定装置の一構成例を示す模式図である。図４に示すように、本実施形態２に係るＣＶ特性測定装置２１は、上述した実施形態１に係るＣＶ特性測定装置１の積層体１５の代わりに、積層体２５を透明電極２ａと支持電極２ｂとの間に介在させている。すなわち、本実施形態２において、ＣＶ特性測定装置２１には、ＣＶ特性の測定対象として、上述した実施形態１におけるキャパシタ構造１０の代わりに、透明電極２ａと支持電極２ｂと積層体２５とを含むキャパシタ構造２０が形成される。また、本実施形態２における積層体２５は、絶縁体１１の層と半導体１２の層との間に電荷遮断層２３をさらに含む。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

【0063】

キャパシタ構造２０は、図４に示すように、透明電極２ａと支持電極２ｂとの間に積層体２５をその層厚方向に挟むことによって形成される。本実施形態２において、光源３による光照射前のキャパシタ構造２０は、透明電極２ａと支持電極２ｂと光照射前の積層体２５とによって形成される。光源３による光照射後のキャパシタ構造２０は、透明電極２ａと支持電極２ｂと光照射後の積層体２５とによって形成される。

【0064】

積層体２５は、少なくとも上述の絶縁体１１の層と半導体１２の層とを含む積層体の一例である。本実施形態２において、積層体２５は、図４に示すように、実施形態１と同様の絶縁体１１の層および半導体１２の層を含み、さらに電荷遮断層２３を含む。電荷遮断層２３は、絶縁体１１の層から半導体１２の層への電荷の移動を遮断するための層である。電荷遮断層２３は、絶縁体１１に比して高い電気抵抗を有する絶縁体によって構成され、絶縁体１１の層と半導体１２の層との間に介在する。積層体２５は、半導体１２の層の上に電荷遮断層２３を積層し、この電荷遮断層２３の上に絶縁体１１の層を積層することによって形成される。

【0065】

電荷遮断層２３を構成する絶縁体は、有機絶縁体または無機絶縁体のいずれであってもよいが、無機絶縁体であることが好ましく、酸化物絶縁体であることがより好ましく、熱酸化法によって形成した酸化物絶縁体（以下、熱酸化膜という）であることが特に好ましい。また、電荷遮断層２３の層厚は、測定サンプルとしての絶縁体１１の層厚に比べて薄いことが好ましいが、特にこれに限定されない。

【0066】

また、本実施形態２において、支持電極２ｂの上面には、積層体２５における半導体１２の層が載置される。一方、支持電極２ｂの上面には半導体１２の層が予め設けられていてもよく、この支持電極２ｂに設けられた半導体１２の層上に、電荷遮断層２３と絶縁体１１の層とからなる積層体を載置することによって、本実施形態２における積層体２５が形成されてもよい。或いは、上記支持電極２ｂに設けられた半導体１２の層上に、電荷遮断層２３を積層し、この電荷遮断層２３の上に絶縁体１１の層を積層し、これによって積層体２５が形成されてもよい。

【0067】

（キャパシタ構造のＣＶ特性の測定方法）
つぎに、本発明の実施形態２に係るＣＶ特性測定方法について説明する。本実施形態２に係るＣＶ特性測定方法は、測定対象が実施形態１のキャパシタ構造１０から実施形態２のキャパシタ構造２０に置き換わったこと以外、上述した実施形態１と同様である。すなわち、本実施形態２に係るＣＶ特性測定方法が適用される光励起電荷量測定方法は、ＣＶ特性の測定対象を実施形態２のキャパシタ構造２０にして、図３に示したステップＳ１０１～Ｓ１０６の各工程を順次行うことによって実現される。本実施形態２に係るＣＶ特性測定方法は、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑの測定に必要なキャパシタ構造２０のＣＶ特性を測定する方法であり、上述したＣＶ特性測定装置２１（図４参照）を用いて例えば図３に示した少なくともステップＳ１０３、Ｓ１０４の各工程を行うことによって実現される。

【0068】

詳細には、本実施形態２における第１のＣＶ特性測定工程（ステップＳ１０１）では、ＣＶ特性測定装置２１の透明電極２ａと支持電極２ｂとの間に光照射前の積層体２５が配置され、これにより、光照射前のキャパシタ構造２０が形成される。積層体２５は、ステップＳ１０１の前の段階において、半導体１２の層上に電荷遮断層２３と絶縁体１１の層とを順次積層することによって予め形成されてもよいし、ステップＳ１０１の工程内において半導体１２の層上に電荷遮断層２３と絶縁体１１の層とを順次を積層することによって形成されてもよい。

【0069】

このステップＳ１０１において、ＣＶ特性測定装置２１は、静電容量測定器６および電圧計７によって光照射前のキャパシタ構造２０のＣＶ特性を測定する。ステップＳ１０１におけるＣＶ特性測定装置２１によるＣＶ特性の測定は、ＣＶ特性の測定対象が光照射前のキャパシタ構造２０であること以外、上述した実施形態１と同様である。すなわち、このステップＳ１０１では、光照射前のキャパシタ構造２０の静電容量Ｃが静電容量測定器６によって測定され、光照射前のキャパシタ構造２０の印加電圧Ｖが電圧計７によって測定される。光照射前のキャパシタ構造２０のＣＶ特性は、この静電容量測定器６による光照射前のキャパシタ構造２０の静電容量Ｃと、この電圧計７による光照射前のキャパシタ構造２０の印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ１（図２参照）によって表される。

【0070】

続いて、本実施形態２における第１のフラットバンド電圧導出工程（ステップＳ１０２）では、上述したステップＳ１０１で測定された光照射前のキャパシタ構造２０のＣＶ特性をもとに、フラットバンド電圧Ｖ_FB１が導出される。このフラットバンド電圧Ｖ_FB１の導出処理は、光照射前のキャパシタ構造２０のＣＶ特性を用いること以外、上述した実施形態１と同様である。

【0071】

続いて、本実施形態２における光照射工程（ステップＳ１０３）では、ＣＶ特性測定装置２１の光源３は、光照射前のキャパシタ構造２０の積層体２５に対し、透明電極２ａを介して絶縁体１１の層側から光３ａを照射する。詳細には、光源３は、上述したステップＳ１０１において既にＣＶ特性測定装置２１に形成されている光照射前のキャパシタ構造２０に対し、透明電極２ａ側から光３ａを照射する。光源３から発せられた光３ａは、透明電極２ａを透過して積層体２５の絶縁体１１に到達する。このようにして、光源３は、透明電極２ａを介して絶縁体１１に光３ａを照射する。光源３からの光３ａが照射された絶縁体１１中には、光励起による電荷が発生する。

【0072】

ここで、積層体２５における絶縁体１１の層と半導体１２の層との間には、図４に示すように、絶縁体１１に比して電気抵抗の高い電荷遮断層２３が介在している。電荷遮断層２３は、光励起によって絶縁体１１中に発生した電荷が半導体１２の層へ移動することを防止することができる。この結果、絶縁体１１中の光励起による電荷は、半導体１２の層側へ逃げず、絶縁体１１中に蓄積される。

【0073】

続いて、本実施形態２における第２のＣＶ特性測定工程（ステップＳ１０４）では、上述した光照射前のキャパシタ構造２０に対して光源３からの光３ａが照射されたものが、光照射後のキャパシタ構造２０になる。ステップＳ１０４において、ＣＶ特性測定装置２１は、静電容量測定器６および電圧計７によって光照射後のキャパシタ構造２０のＣＶ特性を測定する。ステップＳ１０４におけるＣＶ特性測定装置２１によるＣＶ特性の測定は、ＣＶ特性の測定対象が光照射後のキャパシタ構造２０であること以外、上述した実施形態１と同様である。すなわち、このステップＳ１０４では、光照射後のキャパシタ構造２０の静電容量Ｃが静電容量測定器６によって測定され、光照射後のキャパシタ構造２０の印加電圧Ｖが電圧計７によって測定される。光照射後のキャパシタ構造２０のＣＶ特性は、この静電容量測定器６による光照射後のキャパシタ構造２０の静電容量Ｃと、この電圧計７による光照射後のキャパシタ構造２０の印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ２（図２参照）によって表される。

【0074】

続いて、本実施形態２における第２のフラットバンド電圧導出工程（ステップＳ１０５）では、上述したステップＳ１０４で測定された光照射後のキャパシタ構造２０のＣＶ特性をもとに、フラットバンド電圧Ｖ_FB２が導出される。このフラットバンド電圧Ｖ_FB２の導出処理は、光照射後のキャパシタ構造２０のＣＶ特性を用いること以外、上述した実施形態１と同様である。

【0075】

本実施形態２に係るＣＶ特性測定方法は、本実施形態２におけるステップＳ１０１～Ｓ１０５の各工程を含むものである。このＣＶ特性測定方法の各工程を実行後、上述した実施形態１の場合と同様に、ステップＳ１０６の光励起電荷量導出工程が行われ、本実施形態２における光励起電荷量測定方法が終了する。

【0076】

本実施形態２の光励起電荷量導出工程（ステップＳ１０６）は、本実施形態２のステップＳ１０２によるフラットバンド電圧Ｖ_FB１と本実施形態２のステップＳ１０５によるフラットバンド電圧Ｖ_FB２とを用いること以外、上述した実施形態１と同様である。すなわち、このステップＳ１０６により、本実施形態２のキャパシタ構造２０における絶縁体１１の光励起電荷量Ｑが、上記のフラットバンド電圧Ｖ_FB１、Ｖ_FB２、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iおよび式（１）、（２）をもとに導出される。本実施形態２において、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iは、例えば、光照射前のキャパシタ構造２０に含まれる半導体１２の層に電荷が蓄積された状態における静電容量である。このような電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iは、キャパシタ構造２０の絶縁領域（本実施形態２では絶縁体１１の層および電荷遮断層２３の領域）の静電容量と一致し、光照射前のキャパシタ構造２０のＣＶ特性において、印加電圧Ｖに応じて最大値となる時の静電容量Ｃから導出することができる。

【0077】

なお、本実施形態２における第１のＣＶ特性測定工程（ステップＳ１０１）では、半導体１２の層と電荷遮断層２３と絶縁体１１の層との積層によって形成された積層体２５をＣＶ特性測定装置２１の透明電極２ａと支持電極２ｂとの間に介在させ、これによってキャパシタ構造２０を形成していたが、本実施形態２に係るＣＶ特性測定方法は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態２に係るＣＶ特性測定方法では、予め支持電極２ｂ上に半導体１２の層を固定配置しておき、この支持電極２ｂ上の半導体１２の層と透明電極２ａとの間に、光照射前の絶縁体１１と電荷遮断層２３との積層体を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造２０を形成してもよい。或いは、予め支持電極２ｂ上に半導体１２の層と電荷遮断層２３との積層体を固定配置しておき、この支持電極２ｂ上の積層体における電荷遮断層２３と透明電極２ａとの間に、光照射前の絶縁体１１を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造２０を形成してもよい。

【0078】

上記の手法により、積層体２５を準備する手間を低減することができ、簡便に測定サンプルを準備することができる。これに加え、光照射後のキャパシタ構造２０のＣＶ特性を測定完了する毎に複数の絶縁体１１を順次切り替えてキャパシタ構造２０を形成し直した場合であっても、ＣＶ特性が測定される複数のキャパシタ構造２０の間で半導体１２の特性差を無くすことができる。これにより、ＣＶ特性の測定誤差を低減できることから、キャパシタ構造２０のＣＶ特性を精度良く測定することができ、延いては、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑを精度よく導出することができる。

【0079】

以上、説明したように、本発明の実施形態２では、ＣＶ特性の測定対象となるキャパシタ構造２０を形成するための積層体２５における絶縁体１１の層と半導体１２の層との間に、絶縁体１１に比して電気抵抗の高い電荷遮断層２３を介在させ、その他を実施形態１と同様に構成している。このため、上述した実施形態１と同様の作用効果を享受するとともに、光励起によって絶縁体１１中に発生した電荷が半導体１２の層側へ逃げることを防止することができ、これにより、光照射後のキャパシタ構造２０のＣＶ特性を測定する際に、静電容量Ｃの測定値のばらつきを抑制することができる。この結果、光照射の影響によって光照射前のＣＶ特性からシフトする光照射後のＣＶ特性のシフト量（すなわちフラットバンド電圧差ΔＶ_FB）を精度よく導出することができ、延いては、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑを精度よく導出することができる。

【0080】

＜実施形態３＞
（ＣＶ特性測定装置）
つぎに、本発明の実施形態３に係るＣＶ特性測定装置について説明する。図５は、本発明の実施形態３に係るＣＶ特性測定装置の一構成例を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態３に係るＣＶ特性測定装置３１は、上述した実施形態２に係るＣＶ特性測定装置２１の構成に加え、さらに、光源３から発光される光３ａの波長を可変にするための波長変更部３３を備える。その他の構成は実施形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

【0081】

波長変更部３３は、光源３から発光される光３ａの波長を変化させるものである。詳細には、波長変更部３３は、プリズムまたは回折格子に例示される分光器等によって構成され、図５に示すように、光源３の発光部側に設けられる。波長変更部３３は、光源３からの光を受光し、受光した光を、連続する複数の波長帯域の光３ａに分光する。波長変更部３３は、このように分光した複数の波長帯域の光３ａを、所定の順序で波長帯域別に順次出力する。すなわち、光源３から波長変更部３３を介して出力された光３ａは、所定の順序で波長を連続的に変化させながら、積層体２５の絶縁体１１に照射される。なお、波長変更部３３は、短波長側から長波長側へ波長を連続的に変えながら光３ａを順次出力してもよいし、長波長側から短波長側へ波長を連続的に変えながら光３ａを順次出力してもよい。

【0082】

（キャパシタ構造のＣＶ特性の測定方法）
つぎに、本発明の実施形態３に係るＣＶ特性測定方法について説明する。本実施形態３に係るＣＶ特性測定方法は、波長変更部３３によって波長が連続的に変更された光３ａを波長帯域別に順次、絶縁体１１に照射すること以外、上述した実施形態２と同様である。すなわち、本実施形態３に係るＣＶ特性測定方法が適用される光励起電荷量測定方法では、波長変更部３３によって連続的に変更される光３ａの波長帯域毎に、図３に示したステップＳ１０１～Ｓ１０６の各工程が順次繰り返し行われる。本実施形態３に係るＣＶ特性測定方法では、波長変更部３３によって連続的に変更される光３ａの波長帯域毎に、少なくともステップＳ１０３、Ｓ１０４の各工程が繰り返し行われる。

【0083】

例えば、光源３から発光され且つ波長変更部３３によって分光された複数の波長帯域の光３ａのうち、第１の波長帯域の光が絶縁体１１に照射される場合、この第１の波長帯域の光について、上述したステップＳ１０１～Ｓ１０６の各工程が行われる。続いて、これら複数の波長帯域の光３ａのうち、上記第１の波長帯域から連続する第２の波長帯域の光が絶縁体１１に照射される場合、この第２の波長帯域の光について、上述したステップＳ１０１～Ｓ１０６の各工程が再度行われる。このように、ステップＳ１０１～Ｓ１０６の各工程は、波長変更部３３が光３ａの波長を変更し終えるまで繰り返し行われる。この結果、本実施形態３では、連続する光３ａの波長帯域別に、光照射前および光照射後のキャパシタ構造２０の各ＣＶ特性と、フラットバンド電圧Ｖ_FB１、Ｖ_FB２と、フラットバンド電圧差ΔＶ_FBおよび電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iと、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑとが得られる。

【0084】

以上、説明したように、本発明の実施形態３では、光源３から発光される光３ａの波長を波長変更部３３によって変化させながら、複数の波長帯域の光３ａを絶縁体１１に対して波長帯域別に順次照射し、絶縁体１１に照射する光３ａの波長帯域毎に、光励起電荷量測定方法の各工程（ＣＶ特性測定方法の各工程を含む）を繰り返し行うようにし、その他を実施形態２と同様に構成している。このため、上述した実施形態２と同様の作用効果を享受するとともに、絶縁体１１に照射する光３ａの複数の波長帯域別に、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑの導出に必要なＣＶ特性等の物理データが得られることから、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑの照射光波長に対する依存性を評価することが可能となる。

【0085】

＜実施形態４＞
（ＣＶ特性測定装置）
つぎに、本発明の実施形態４に係るＣＶ特性測定装置について説明する。図６は、本発明の実施形態４に係るＣＶ特性測定装置の一構成例を示す模式図である。図６に示すように、本実施形態４に係るＣＶ特性測定装置４１は、上述した実施形態２に係るＣＶ特性測定装置２１の透明電極２ａに代えて可動型の電極（例えば水銀プローブ４２ａ）を備える。すなわち、本実施形態４において、ＣＶ特性測定装置４１には、ＣＶ特性の測定対象として、上述した実施形態２におけるキャパシタ構造２０の代わりに、水銀プローブ４２ａと支持電極２ｂと積層体２５とを含むキャパシタ構造４０が形成される。その他の構成は実施形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

【0086】

水銀プローブ４２ａは、少なくとも絶縁体１１の層と半導体１２の層とを含む積層体（本実施形態４では積層体２５）に対して絶縁体１１の層側から離間可能に接触する可動型の電極の一例である。詳細には、水銀プローブ４２ａは、弾力性と導電性とを兼ね備える水銀流体を内包する円筒等の筒状構造体等によって構成される電極であり、図６に示すように、支持電極２ｂと対向するように配置される。また、水銀プローブ４２ａは、駆動部（図示せず）を有し、支持電極２ｂに対して接近または離間する接離方向（例えば図６中の太線両側矢印で示される方向）に移動可能である。水銀プローブ４２ａは、例えば支持電極２ｂ上に配置された積層体２５の絶縁体１１に向かって移動し、筒状構造体から露出させた水銀流体を絶縁体１１の表面に当てることによって絶縁体１１と接触する。また、水銀プローブ４２ａは、上記水銀流体を絶縁体１１の表面から離す方向に移動することによって、絶縁体１１から離間する。本実施形態４における水銀プローブ４２ａでは、絶縁体１１の表面から水銀プローブ４２ａを離間させた場合に水銀流体の一部分が絶縁体１１の表面上に残らないよう、水銀流体の粘度や筒状構造体の内径等が設定されている。このような水銀プローブ４２ａは、図６に示すように、配線等を介して、直流バイアス電源４、交流電源５および測定部８（本実施形態４では静電容量測定器６および電圧計７）と電気的に接続されている。

【0087】

キャパシタ構造４０は、図６に示すように、水銀プローブ４２ａと支持電極２ｂとの間に積層体２５をその層厚方向に挟むことによって形成される。本実施形態４において、光源３による光照射前のキャパシタ構造４０は、水銀プローブ４２ａと支持電極２ｂと光照射前の積層体２５とによって形成される。光源３による光照射後のキャパシタ構造４０は、水銀プローブ４２ａと支持電極２ｂと光照射後の積層体２５とによって形成される。

【0088】

（キャパシタ構造のＣＶ特性の測定方法）
つぎに、本発明の実施形態４に係るＣＶ特性測定方法について説明する。本実施形態４に係るＣＶ特性測定方法は、測定サンプルとしての絶縁体１１の表面に接触させる第１の電極が透明電極２ａから可動型の水銀プローブ４２ａに置き換わったこと以外、上述した実施形態２と同様である。すなわち、本実施形態４に係るＣＶ特性測定方法が適用される光励起電荷量測定方法は、上記第１の電極として水銀プローブ４２ａを用い、図３に示したステップＳ１０１～Ｓ１０６の各工程を順次行うことによって実現される。本実施形態４に係るＣＶ特性測定方法は、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑの測定に必要なキャパシタ構造４０のＣＶ特性を測定する方法であり、上述したＣＶ特性測定装置４１（図６参照）を用いて例えば図３に示した少なくともステップＳ１０３、Ｓ１０４の各工程を行うことによって実現される。

【0089】

詳細には、本実施形態４における第１のＣＶ特性測定工程（ステップＳ１０１）では、ＣＶ特性測定装置４１の支持電極２ｂ上に積層体２５が載置され、この積層体２５における絶縁体１１の層に水銀プローブ４２ａを接触させることにより、光照射前のキャパシタ構造４０が形成される。なお、積層体２５の形成については、上述した実施形態２と同様である。

【0090】

このステップＳ１０１において、ＣＶ特性測定装置４１は、静電容量測定器６および電圧計７によって光照射前のキャパシタ構造４０のＣＶ特性を測定する。ステップＳ１０１におけるＣＶ特性測定装置４１によるＣＶ特性の測定は、絶縁体１１の層と接触させる透明電極２ａが水銀プローブ４２ａに置き換わったこと以外、上述した実施形態２と同様である。すなわち、このステップＳ１０１では、光照射前のキャパシタ構造４０の静電容量Ｃが静電容量測定器６によって測定され、光照射前のキャパシタ構造４０の印加電圧Ｖが電圧計７によって測定される。光照射前のキャパシタ構造４０のＣＶ特性は、この静電容量測定器６による光照射前のキャパシタ構造４０の静電容量Ｃと、この電圧計７による光照射前のキャパシタ構造４０の印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ１（図２参照）によって表される。

【0091】

続いて、本実施形態４における第１のフラットバンド電圧導出工程（ステップＳ１０２）では、上述したステップＳ１０１で測定された光照射前のキャパシタ構造４０のＣＶ特性をもとに、フラットバンド電圧Ｖ_FB１が導出される。このフラットバンド電圧Ｖ_FB１の導出処理は、光照射前のキャパシタ構造４０のＣＶ特性を用いること以外、上述した実施形態２と同様である。

【0092】

続いて、本実施形態４における光照射工程（ステップＳ１０３）では、ＣＶ特性測定装置４１は、積層体２５から水銀プローブ４２ａを離間させて、この積層体２５に絶縁体１１の層側から光源３による光３ａを照射する。このステップＳ１０３において、水銀プローブ４２ａは、積層体２５に対して離間可能に接触する可動型の電極の一例であり、光源３によって積層体２５に光３ａが照射される際に積層体２５から離間する。詳細には、水銀プローブ４２ａは、絶縁体１１の表面から水銀流体を離す方向に移動することにより、積層体２５における絶縁体１１の層から離間する。上記のように水銀プローブ４２ａが絶縁体１１の層から離間した後、光源３は、光照射前の積層体２５に対し、絶縁体１１の層側から光３ａを照射する。この際、光源３は、絶縁体１１の少なくとも測定対象部分を含む表面部分（好ましくは絶縁体１１の表面全域）に光３ａを照射する。なお、絶縁体１１の測定対象部分は、絶縁体１１の表面全域のうち水銀プローブ４２ａに接触される部分である。光源３からの光３ａが照射された絶縁体１１中には、光励起による電荷が発生する。絶縁体１１中の光励起による電荷は、電荷遮断層２３によって半導体１２の層側への移動が遮断されるため、絶縁体１１中に蓄積される。

【0093】

続いて、本実施形態４における第２のＣＶ特性測定工程（ステップＳ１０４）では、上述した光照射前の積層体２５に対して光源３からの光３ａが照射されたものが、光照射後の積層体２５になる。ステップＳ１０４において、ＣＶ特性測定装置４１は、水銀プローブ４２ａと支持電極２ｂと光照射後の積層体２５とによって光照射後のキャパシタ構造４０を形成し、静電容量測定器６および電圧計７によって光照射後のキャパシタ構造２０のＣＶ特性を測定する。詳細には、水銀プローブ４２ａは、光源３による光照射後の積層体２５に対して絶縁体１１の層側から接触する。すなわち、水銀プローブ４２ａは、光照射後の積層体２５の絶縁体１１に向かって移動し、この絶縁体１１の表面に水銀流体を当てることにより、光照射後の積層体２５における絶縁体１１の層に接触する。この結果、本実施形態４における光照射後のキャパシタ構造４０が形成される。

【0094】

ステップＳ１０４におけるＣＶ特性測定装置４１によるＣＶ特性の測定は、光照射後の絶縁体１１の層と接触している第１の電極が透明電極２ａから水銀プローブ４２ａに置き換わったこと以外、すなわち、ＣＶ特性の測定対象が光照射後のキャパシタ構造４０であること以外、上述した実施形態２と同様である。このようなステップＳ１０４では、光照射後のキャパシタ構造４０の静電容量Ｃが静電容量測定器６によって測定され、光照射後のキャパシタ構造４０の印加電圧Ｖが電圧計７によって測定される。光照射後のキャパシタ構造４０のＣＶ特性は、この静電容量測定器６による光照射後のキャパシタ構造４０の静電容量Ｃと、この電圧計７による光照射後のキャパシタ構造４０の印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ２（図２参照）によって表される。

【0095】

続いて、本実施形態４における第２のフラットバンド電圧導出工程（ステップＳ１０５）では、上述したステップＳ１０４で測定された光照射後のキャパシタ構造４０のＣＶ特性をもとに、フラットバンド電圧Ｖ_FB２が導出される。このフラットバンド電圧Ｖ_FB２の導出処理は、光照射後のキャパシタ構造４０のＣＶ特性を用いること以外、上述した実施形態２と同様である。

【0096】

本実施形態４に係るＣＶ特性測定方法は、本実施形態４におけるステップＳ１０１～Ｓ１０５の各工程を含むものである。このＣＶ特性測定方法の各工程を実行後、上述した実施形態２の場合と同様に、ステップＳ１０６の光励起電荷量導出工程が行われ、本実施形態４における光励起電荷量測定方法が終了する。

【0097】

本実施形態４の光励起電荷量導出工程（ステップＳ１０６）は、本実施形態４のステップＳ１０２によるフラットバンド電圧Ｖ_FB１と本実施形態４のステップＳ１０５によるフラットバンド電圧Ｖ_FB２とを用いること以外、上述した実施形態２と同様である。すなわち、このステップＳ１０６により、本実施形態４のキャパシタ構造４０における絶縁体１１の光励起電荷量Ｑが、上記のフラットバンド電圧Ｖ_FB１、Ｖ_FB２、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iおよび式（１）、（２）をもとに導出される。本実施形態４において、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iは、例えば、光照射前のキャパシタ構造４０に含まれる半導体１２の層に電荷が蓄積された状態における静電容量である。このような電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iは、キャパシタ構造４０の絶縁領域（本実施形態４では絶縁体１１の層および電荷遮断層２３の領域）の静電容量と一致し、光照射前のキャパシタ構造４０のＣＶ特性において、印加電圧Ｖに応じて最大値となる時の静電容量Ｃから導出することができる。

【0098】

なお、本実施形態４における第１のＣＶ特性測定工程（ステップＳ１０１）では、半導体１２の層と電荷遮断層２３と絶縁体１１の層との積層によって形成された積層体２５をＣＶ特性測定装置４１の支持電極２ｂ上に配置し、この積層体２５の絶縁体１１と水銀プローブ４２ａとを接触させることによってキャパシタ構造４０を形成していたが、本実施形態４に係るＣＶ特性測定方法は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態４に係るＣＶ特性測定方法では、予め支持電極２ｂ上に半導体１２の層を固定配置しておき、この支持電極２ｂ上の半導体１２の層と水銀プローブ４２ａとの間に、光照射前の絶縁体１１と電荷遮断層２３との積層体を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造４０を形成してもよい。或いは、予め支持電極２ｂ上に半導体１２の層と電荷遮断層２３との積層体を固定配置しておき、この支持電極２ｂ上の積層体における電荷遮断層２３と水銀プローブ４２ａとの間に、光照射前の絶縁体１１を介在させることにより、光照射前のキャパシタ構造４０を形成してもよい。

【0099】

上記の手法により、積層体２５を準備する手間を低減することができ、簡便に測定サンプルを準備することができる。これに加え、光照射後のキャパシタ構造４０のＣＶ特性を測定完了する毎に複数の絶縁体１１を順次切り替えてキャパシタ構造４０を形成し直した場合であっても、ＣＶ特性が測定される複数のキャパシタ構造４０の間で半導体１２の特性差を無くすことができる。これにより、ＣＶ特性の測定誤差を低減できることから、キャパシタ構造４０のＣＶ特性を精度良く測定することができ、延いては、絶縁体１１の光励起電荷量Ｑを精度よく導出することができる。

【0100】

以上、説明したように、本発明の実施形態４では、積層体２５に対して絶縁体１１の層側から接触する第１の電極として、積層体２５に対して離間可能に接触する可動型の電極を用い、積層体２５から可動型の電極を離間させて、積層体２５に絶縁体１１の層側から光源３による光３ａを照射し、可動型の電極と支持電極２ｂと光照射後の積層体２５とによって光照射後のキャパシタ構造４０を形成し、光照射後のキャパシタ構造４０のＣＶ特性を測定するようにし、その他を実施形態２と同様に構成している。このため、上述した実施形態２と同様の作用効果を享受するとともに、絶縁体１１の表面全域のうち電極を接触させる部分を含む広範囲の表面部分に対して光照射することができ、この結果、光照射後の絶縁体１１を含むキャパシタ構造４０のＣＶ特性をより容易に測定することができる。また、上記可動型の電極として水銀プローブ４２ａを用いているので、絶縁体１１の光照射の対象面にプローブ電極の接触傷や圧痕がつくことを防止することができる。この結果、光照射後の絶縁体１１を含むキャパシタ構造４０のＣＶ特性を安定して測定することができる。

【0101】

なお、上述した実施形態１～４では、筐体９によって形成される暗室の内部に、ＣＶ特性測定装置を構成する第１の電極、第２の電極、光源、直流バイアス電源、交流電源、静電容量測定器および電圧計と、これらの第１の電極と第２の電極との間に介在させる積層体とを収容していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記暗室の内部には、ＣＶ特性を測定するために光照射において外光を遮断する必要があるもの、すなわち、少なくとも、測定対象であるキャパシタ構造を構成する第１の電極、第２の電極および積層体と、光照射の光源とを収容するようにしてもよい。

【0102】

また、上述した実施形態３、４では、測定対象の絶縁体１１を含む積層体として、半導体１２の層と電荷遮断層２３と絶縁体１１の層とからなる積層体２５を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、光源３からの光３ａの波長を変化させる波長変更部３３を備える実施形態３のＣＶ特性測定装置３１において、ＣＶ特性が測定されるキャパシタ構造２０は、透明電極２ａと支持電極２ｂとの間に、半導体１２の層と絶縁体１１の層とからなる積層体１５を介在させて形成されるものであってもよい。また、絶縁体１１と離間可能に接触させる可動型の電極として水銀プローブ４２ａを備える実施形態４のＣＶ特性測定装置４１において、ＣＶ特性が測定されるキャパシタ構造４０は、水銀プローブ４２ａと支持電極２ｂとの間に、半導体１２の層と絶縁体１１の層とからなる積層体１５を介在させて形成されるものであってもよい。すなわち、本発明に係るＣＶ特性測定装置は、上述した実施形態１～４を適宜組み合わせたものであってもよい。

【0103】

また、上述した実施形態４では、絶縁体１１と離間可能に接触させる可動型の電極として水銀プローブ４２ａを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、当該可動型の電極は、水銀プローブ４２ａに限らず、水銀プローブ４２ａ以外の電極であってもよい。

【実施例】

【0104】

以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明は、下記の実施例等によって限定されるものではない。

【0105】

＜実施例１＞
実施例１では、上述した実施形態４に係るＣＶ特性測定装置４１（図６参照）を用い、測定サンプルについてＣＶ特性の測定を行った。実施例１の測定サンプルは、Ｐ型シリコンウェハ（半導体１２の一例）の上にポリイミド膜（絶縁体１１の一例）を積層してなる積層体とした。この積層体におけるポリイミド膜の厚さは、１［μｍ］とした。水銀プローブ４２ａの電極直径は、０．１７［ｃｍ］である。実施例１において、測定サンプルは、光源３からの光３ａ（照射光）以外の外光を遮断するために、ＣＶ特性測定装置４１の筐体９による暗室内に保管した。この測定サンプルに対するＣＶ特性の測定は、この暗室内で行った。

【0106】

実施例１におけるＣＶ特性の測定では、ＣＶ特性測定装置４１の支持電極２ｂ上に、Ｐ型シリコンウェハが支持電極２ｂと接触する向きで測定サンプルを載置し、この測定サンプルにおけるポリイミド膜の表面に水銀プローブ４２ａを下して接触させた。これにより、支持電極２ｂとＰ型シリコンウェハとポリイミド膜と水銀プローブ４２ａとからなるキャパシタ構造を形成した。続いて、ＣＶ特性測定装置４１は、このキャパシタ構造に対し、直流バイアス電源４によって直流バイアス電圧を印加し、且つ、交流電源５によって交流電圧を印加した。このとき、直流バイアス電圧は、－５０［Ｖ］以上５０［Ｖ］以下とした。交流電圧の周波数は、１００［ｋＨｚ］とした。ＣＶ特性測定装置４１は、この状態におけるキャパシタ構造の静電容量Ｃおよび印加電圧Ｖを静電容量測定器６および電圧計７によって各々測定し、これにより、このキャパシタ構造のＣＶ特性を測定した。

【0107】

図７は、本発明の実施例１におけるＣＶ特性の測定結果の一例を示す図である。実施例１では、図７に示すように、光照射前のキャパシタ構造の静電容量Ｃと印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ１が、この光照射前のキャパシタ構造のＣＶ特性として得られた。また、この得られた相関線Ｙ１に基づいて、図７に示すように、光照射前のキャパシタ構造のフラットバンド電圧Ｖ_FB１を導出することができた。

【0108】

その後、ＣＶ特性測定装置４１は、キャパシタ構造のポリイミド膜に接触させていた水銀プローブ４２ａを当該ポリイミド膜から離間させ、この水銀プローブ４２ａが外されたポリイミド膜の表面に対し、光源３によって光３ａを照射した。このとき、光３ａは、波長が４７０［ｎｍ］であるＬＥＤ光とした。光３ａの強度は、４［μＷ／ｃｍ²］とした。光３ａの照射時間は、３０分間とした。この状態において、ＣＶ特性測定装置４１は、光照射前のＣＶ特性と同様の条件で、光照射後のキャパシタ構造の静電容量Ｃおよび印加電圧Ｖを静電容量測定器６および電圧計７によって各々測定し、これにより、この光照射後のキャパシタ構造のＣＶ特性を測定した。この結果、図７に示すように、光照射後のキャパシタ構造の静電容量Ｃと印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ２が、この光照射後のキャパシタ構造のＣＶ特性として得られた。また、この得られた相関線Ｙ２に基づいて、図７に示すように、光照射後のキャパシタ構造のフラットバンド電圧Ｖ_FB２を導出することができた。

【0109】

続いて、実施例１では、これら光照射前および光照射後の各フラットバンド電圧Ｖ_FB１、Ｖ_FB２を用い、上述した式（１）に基づいて、図７に示すフラットバンド電圧差ΔＶ_FBを導出した。得られたフラットバンド電圧差ΔＶ_FBは、１４．７［Ｖ］であった。また、実施例１における光照射前のキャパシタ構造のＣＶ特性（図７に示す相関線Ｙ１参照）に基づいて、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iを導出した。得られた静電容量Ｃ_Iは、１０５．３［ｐＦ］であった。このように得られたフラットバンド電圧差ΔＶ_FBおよび静電容量Ｃ_Iを用い、上述した式（２）に基づいて、上記ポリイミド膜の光励起電荷量Ｑを導出することができた。得られた光励起電荷量Ｑは、上記ポリイミド膜中で光励起によって増加した電荷量であり、１．５×１０^-9［Ｃ］であった。

【0110】

＜実施例２＞
実施例２では、実施例１と同様にＣＶ特性測定装置４１を用い、測定サンプルについてＣＶ特性の測定を行った。実施例２の測定サンプルは、電荷遮断層２３の一例である熱酸化膜（ＳｉＯ₂）を実施例１と同様のＰ型シリコンウェハの表面に積層し、この熱酸化膜の上に、実施例１と同様のポリイミド膜を積層してなる積層体とした。すなわち、この積層体において、熱酸化膜は、Ｐ型シリコンウェハとポリイミド膜との間に介在している。この熱酸化膜の厚さは、５０［ｎｍ］とした。この熱酸化膜の体積抵抗値は、上記ポリイミド膜の体積抵抗値（＝１×１０¹⁷［Ω・ｃｍ］）に比べて高い値であり、具体的には、１×１０¹⁸［Ω・ｃｍ］であった。また、ＣＶ特性測定装置４１の水銀プローブ４２ａは、実施例１と同様にとした。実施例２における測定サンプルは、実施例１と同様に、外光を遮断するためにＣＶ特性測定装置４１の筐体９による暗室内に保管した。この測定サンプルに対するＣＶ特性の測定は、この暗室内で行った。

【0111】

実施例２におけるＣＶ特性の測定では、ＣＶ特性測定装置４１の支持電極２ｂ上に、Ｐ型シリコンウェハが支持電極２ｂと接触する向きで測定サンプルを載置し、この測定サンプルにおけるポリイミド膜の表面に水銀プローブ４２ａを下して接触させた。これにより、支持電極２ｂとＰ型シリコンウェハと熱酸化膜とポリイミド膜と水銀プローブ４２ａとからなるキャパシタ構造を形成した。続いて、ＣＶ特性測定装置４１は、このキャパシタ構造に対し、直流バイアス電源４によって直流バイアス電圧を印加し、且つ、交流電源５によって交流電圧を印加した。このとき、直流バイアス電圧は、－５０［Ｖ］以上１００［Ｖ］以下とした。交流電圧の周波数は、１００［ｋＨｚ］とした。ＣＶ特性測定装置４１は、この状態におけるキャパシタ構造の静電容量Ｃおよび印加電圧Ｖを静電容量測定器６および電圧計７によって各々測定し、これにより、このキャパシタ構造のＣＶ特性を測定した。

【0112】

図８は、本発明の実施例２におけるＣＶ特性の測定結果の一例を示す図である。実施例２では、図８に示すように、光照射前のキャパシタ構造の静電容量Ｃと印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ１が、この光照射前のキャパシタ構造のＣＶ特性として得られた。また、この得られた相関線Ｙ１に基づいて、図８に示すように、光照射前のキャパシタ構造のフラットバンド電圧Ｖ_FB１を導出することができた。

【0113】

その後、ＣＶ特性測定装置４１は、キャパシタ構造のポリイミド膜に接触させていた水銀プローブ４２ａを当該ポリイミド膜から離間させ、この水銀プローブ４２ａが外されたポリイミド膜の表面に対し、光源３によって光３ａを照射した。このとき、光３ａは、波長が４７０［ｎｍ］であるＬＥＤ光とした。光３ａの強度は、４［μＷ／ｃｍ²］とした。光３ａの照射時間は、３０分間とした。この状態において、ＣＶ特性測定装置４１は、光照射前のＣＶ特性と同様の条件で、光照射後のキャパシタ構造の静電容量Ｃおよび印加電圧Ｖを静電容量測定器６および電圧計７によって各々測定し、これにより、この光照射後のキャパシタ構造のＣＶ特性を測定した。この結果、図８に示すように、光照射後のキャパシタ構造の静電容量Ｃと印加電圧Ｖとの相関関係を示す相関線Ｙ２が、この光照射後のキャパシタ構造のＣＶ特性として得られた。また、この得られた相関線Ｙ２に基づいて、図８に示すように、光照射後のキャパシタ構造のフラットバンド電圧Ｖ_FB２を導出することができた。

【0114】

続いて、実施例２では、これら光照射前および光照射後の各フラットバンド電圧Ｖ_FB１、Ｖ_FB２を用い、上述した式（１）に基づいて、図８に示すフラットバンド電圧差ΔＶ_FBを導出した。得られたフラットバンド電圧差ΔＶ_FBは、６２．８［Ｖ］であった。また、実施例２における光照射前のキャパシタ構造のＣＶ特性（図８に示す相関線Ｙ１参照）に基づいて、電荷蓄積状態の静電容量Ｃ_Iを導出した。得られた静電容量Ｃ_Iは、１０６．７［ｐＦ］であった。このように得られたフラットバンド電圧差ΔＶ_FBおよび静電容量Ｃ_Iを用い、上述した式（２）に基づいて、上記ポリイミド膜の光励起電荷量Ｑを導出することができた。得られた光励起電荷量Ｑは、上記ポリイミド膜中で光励起によって増加した電荷量であり、６．７×１０^-9［Ｃ］であった。

【0115】

なお、本発明は、上述した実施形態１～４および実施例１、２によって限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態１～４に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0116】

１、２１、３１、４１ ＣＶ特性測定装置
２ａ 透明電極
２ｂ 支持電極
３ 光源
３ａ 光
４ 直流バイアス電源
５ 交流電源
６ 静電容量測定器
７ 電圧計
８ 測定部
９ 筐体
１０、２０、４０ キャパシタ構造
１１ 絶縁体
１２ 半導体
１５、２５ 積層体
２３ 電荷遮断層
３３ 波長変更部
４２ａ 水銀プローブ
Ｙ１、Ｙ２ 相関線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】