半導体CV特性測定器とは、半導体素子に対して印加する電圧と、それに対する静電容量の変化を測定する装置です。
主にMOS構造やpn接合構造を持つデバイスに対して、Capacitance-Voltage（C-V）特性を測定することで、ドーピング濃度、拡散深さ、酸化膜厚、しきい値電圧などの内部パラメータを抽出します。
C-V測定は、非破壊で構造情報を得られることから、研究開発、工程管理、量産検査において重要な役割を担っています。
用途
半導体CV特性測定器は以下のような用途に広く活用されています：
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パワーデバイスの構造評価（SiC / GaN）
→ 空乏層の制御、ジャンクション特性の確認 -
MOSFET・IGBTなどのしきい値電圧・酸化膜特性評価
→ C-V曲線からCox、Vthを抽出 -
プロセスモニタリング
→ 拡散工程や酸化工程のばらつき・安定性確認 -
MEMSやセンサーデバイスの開発
→ 微小容量変化に対応した測定に最適
測定パラメータ
半導体CV特性測定器では、以下の物理・電気的パラメータを評価することが可能です：
| パラメータ名 | 内容 |
|---|---|
| 静電容量（C） | 印加バイアスに対する容量の変化量 |
| ドーピング濃度（N） | 空乏層容量の変化から逆算可能 |
| 拡散深さ | ドーピングプロファイルから抽出 |
| 酸化膜容量（Cox） | MOS構造における絶縁膜容量 |
| しきい値電圧（Vth） | C-Vカーブの変曲点から取得 |
| 表面界面準位密度（Dit） | 高周波と低周波C-Vの差から計算可能 |
関連用語および定義
| 用語名 | 定義 |
|---|---|
| C-V特性 | Capacitance-Voltage特性。電圧印加による静電容量の変化を示す。 |
| MOS構造 | Metal-Oxide-Semiconductor構造。主にトランジスタの基本構造。 |
| 空乏層 | バイアス印加により生じる、自由キャリアの少ない領域。 |
| Cox | 酸化膜容量。酸化膜厚に反比例し、MOSのスイッチング特性に関係。 |
| Vth | しきい値電圧。MOSがONになる電圧条件。 |
| Dit | 表面界面準位密度。界面の不純物や欠陥レベルを示す指標。 |
使用するポイント
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✅ 微小容量の高精度測定が必要な場合：1 fFレベルの分解能を持つ装置を選定
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✅ 高耐圧デバイス評価：±100 V以上のDCバイアス印加機能がある機種を推奨
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✅ 研究用途では解析ソフト連携が重要：LabVIEWやCSV出力対応の装置が便利
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✅ 量産ラインでは高速スイープ対応がカギ：装置のスキャンスピードを確認
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✅ プロービングシステムとの統合：自動測定環境への対応可否を確認すること
■ アプリケーション（用途例）
● 半導体コンポーネント・パワーデバイス評価
ダイオード、バイポーラトランジスタ（トライオード）、MOSFET、IGBT、サイリスタ、IC（集積回路）、光電子デバイスなどの寄生容量測定およびC-V特性解析に対応。
**ジャンクション容量、空乏層深さ、しきい値電圧（Vth）**などのパラメータを非破壊で抽出可能です。
● 半導体材料（ウェハー）評価
シリコンウェハー、SiCウェハーなどの基板材料に対し、C-V特性を通じたドーピングプロファイル評価や拡散深さの確認が可能。プロセス管理や材料比較検証に利用されます。
● 液晶材料の解析
液晶セルに対してC-V特性測定を応用し、弾性定数や配向特性の解析を行う研究用途にも使用されています。液晶応答の物理モデル化やセル設計最適化のための基礎データ取得が可能です。
● 電気容量部品・センサー評価
コンデンサやキャパシタンス型センサーに対して、電圧印加に伴う容量変化（C-V特性）を定量的に測定・分析。高精度な部品選別や開発初期評価、温度・電圧特性の比較などに最適です。
まとめ
半導体CV特性測定器は、非破壊・高分解能・多用途対応のデバイス評価装置として、今後の先端半導体技術に不可欠な計測機器です。
特にSiC/GaNなどの次世代パワー半導体の普及により、C-V測定の需要は今後ますます高まると見られています。