表面分析からこんなことがわかります

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はじめに

Si系デバイスによっては、重金属不純物の低減に加えて、結晶欠陥制御を目的として炭素、窒素、酸素濃度の低濃度管理が必要とされています。このような要求に対して、EAGではSIMSを用いたバルク濃度分析で対応しています。
過去には、Si結晶に窒素をドープした低濃度窒素評価の要求があり、EAGではSIMSを用いた低濃度窒素分析の開発を行ってきました。
今回、SIMSによる低濃度窒素評価の分析事例を振り返り、今後もニーズのある低濃度バルク分析技術の開発を進めたいと考えています。

Si中高感度Nバルク濃度分析(AN411)

SIMSによるCz-Si基板中のバルク窒素濃度評価 - 長期分析精度調査 - AN-411:(日本語訳)

Si半導体デバイスの微細化、プロセスの低温化に対応したSiウェーハとして、デバイスによっては、Si結晶中の欠陥を制御する目的で、窒素ドープCz-Si結晶が使用されています。それに伴いSi基板中の1E13 – 1E14 (atoms/cm3)のN濃度測定が必要とされました。
産業界からは、FT-IRを用いたバルクN濃度評価の開発が求められていましたが、低濃度領域における測定には当時まだ検討が必要でした。
2001年にSIMSによるASTM F2139の評価手法が提示されましたが、測定範囲は1E14(atoms/cm3)であることから、検出精度の向上が必要でした。そこで、EAG(旧Charles Evans & Associates)では、ASTM F2139のSIMS測定方法を基に、1E13(atoms/cm3)まで対応可能なレベルに改善しました。
測定精度調査として、20ヵ月間、3水準(サンプルX,Y,Z)の長期測定を行った結果を
下記Table 1、Figure 1に示します。このSIMS分析手法を用いた結果は、FT-IR測定の参照データに有用であり、FT-IR手法が適用されるまで、Si結晶引き上げプロセスのモニターに利用できることを示しています。

グラフ
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