表面分析からこんなことがわかります

ホーム表面分析からこんなことがわかります > SIMS を用いた微小デバイスパターン中の不純物プロファイル評価(AN343)

はじめに

SIMS分析は分析手法の中で最も高感度な手法ですので、材料中のドーパント不純物、汚染不純物などの評価に不可欠な手法です。高精度の深さ方向分布が得られますので、特に、Si半導体, III-V化合物半導体、GaN, SiCなどのワイドギャップ半導体の分野などで広く利用されています。
実際の半導体デバイスの評価では、分析場所の大きさが限られているケースも多く、デバイスパターンサイズが狭くなるほど検出できる信号量が減少しますので、感度が悪化します。それでも他の手法より高感度ですので、限界を把握しながら有効に使用することが重要と考えられます。
ここでは35umx 35um角のデバイスパターンの例を紹介致します。このサイズですと、100um以上ある通常の分析に比べると、1~2桁程度感度が悪化しますので、評価したい濃度レベルに対して問題がないかどうか、事前に検討することが重要になります。

参考: SIMSで狙える微小領域の限界は?

デバイスの微小部におけるSIMS 分析(AN343)

デバイス寸法の縮小化が進み、ウエハの価値が上昇するにつれて、テスト構造を組み込むスペースを節約することが重要になります。多くのSIMS用のテスト構造パターンは最小寸法100μmで設計されています。より小さい寸法の場所から有用なデータを得ることがとても難しくなっていますので、テスト構造の無いウエハもあります。

SIMSはドーパントの深さ方向濃度分布を決めるのに最適な手法です。深さ方向分解能と検出下限は、装置の分析条件と、デバイスの大きさに対する分析可能な測定面積の比率に大きく依存します。下図は25umn角の大きさで適切な感度になるように分析した例です。

■ 図1

35umx 35um角のデバイスパターンに対して10umΦの検出領域から得られたB,P,AsのSIMS深さ方向濃度分布

図1
■ 図2

SIMS分析前後のデバイスパターン部の形状

図2
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