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プラズマ曝露により半導体表面に誘起される欠陥を高精度で解析する分光測定技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 11J01382
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関京都大学

研究代表者

松田 朝彦  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードプラズマエッチング / プラズマダメージ / シリコン / フォトリフレクタンス / 電荷捕獲欠陥 / MOSFET
研究概要

プラズマエッチング後のシリコン表面における欠陥密度分布のプロファイルは,ウェット処理後に残留する欠陥密度とリセス深さを支配するため,その非破壊測定は重要である.そこでHeプラズマもしくはArプラズマによるダメージをSiウエハに与える実験を行い,欠陥密度分布プロファイルを比較する実験を行った.プラズマ曝露後,希釈フッ化水素酸溶液によりダメージ層を数オングストロームずつ除去し,各除去量に対し分光エリプソメトリー(SE)測定とフォトリフレクタンス分光法(PRS)測定を行い,欠陥分布のプロファイル解析を行った.ダメージ層のSEによる評価においては,光学モデルに「界面層(IL)」を含めるのが良いということが判明しており,その厚さをdILとする.また,PRSの結果の解釈にあたっては,3.4eVに現れるピークの信号強度|△R/R|に注目し,この値が元の値より小さくなるほど欠陥密度が高いと判断できることがわかっている.プラズマ曝露前はdILが小さく|△R/R|が大きく,曝露後はdILが増大し|△R/R|は低下した.ウェットエッチングを行うとdILは小さくなり,|△R/R|は大きくなった.Arの場合,dILが減少するにつれて|△R/R|はプラズマ曝露前の値に接近していく傾向が見られた.これは,欠陥の大部分がSEにおけるILの中に位置していたことを意味する.一方Heの場合は,dIL→0としても欠陥が残留する傾向が得られた.これは,ILよりも深い領域にまで欠陥が分布していたことを意味する.He+イオンは質量が小さく半径が小さいため,Arの場合よりも深い領域に欠陥が生成されたと説明できる.また,両測定手法の特性の違いを議論し,それぞれの手法が検出対象とする構造の対応関係を明らかにした.これらの成果は,デバイス製造現場におけるダメージモニタリングのために有益な知見となることが期待される.

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (16件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Structural and electrical characterization of HBr/O2 plasma damage to Si substrate2011

    • 著者名/発表者名
      Masanaga Fukasawa, Yoshinori Nakakubo, Aashiko Matsuda, Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono, Masaki Minami, Fumikatsu Uesawa, Tetsuya Tatsumi
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science & Technology A

      巻: 29 号: 4 ページ: 41301-41301

    • DOI

      10.1116/1.3596606

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trade-Off Relationship between Si Recess and Defect Density Formed by Plasma-Induced Damage in Planar Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors and the Optimization Methodology2011

    • 著者名/発表者名
      Koji Eriguchi, Yoshinori Nakakubo, Asahiko Matsuda, Masayuki Kamei, Yoshinori Takao, Kouichi Ono
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 50 号: 8S2 ページ: 08KD04-08KD04

    • DOI

      10.1143/jjap.50.08kd04

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advanced Contactless Analysis of Plasma-Induced Damage on Si by Temperature-Controlled Photoreflectance Spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Asahiko Matsuda, Yoshinori Nakakubo, Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 50 号: 8S2 ページ: 08KD03-08KD03

    • DOI

      10.1143/jjap.50.08kd03

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Modeling as a powerful tool for understanding surface damage during plasma processing of materials2013

    • 著者名/発表者名
      Koji Eriguchi, Yoshinori Nakakubo, Asahiko Matsuda, Yoshinori Takao, Kouichi Ono
    • 学会等名
      Plasma Etch and Strip in Microelectronics
    • 発表場所
      IMEC(ベルギー)(招待講演)
    • 年月日
      2013-03-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] プラズマからのイオン照射ダメージと光学的評価手法2013

    • 著者名/発表者名
      松田朝彦, 中久保義則, 鷹尾祥典, 江利口浩二, 斧高一
    • 学会等名
      第156回応用物理学会シリコンテクノロジー分科会研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2013-02-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Three-Dimensional Parameter Mapping of Annealing Processes for HBr/02-Plasna-Induced Damages in Si Substrates2012

    • 著者名/発表者名
      Asahiko Matsuda, Yoshinori Nakakubo. Masanaga Fukasawa, Yoshinorl Takao, Tetsuya Tatumi, Koji Eriguchi, Kouicht Ono
    • 学会等名
      34th International Symposium Oil Dry Process
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2012-11-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Detailed Analysis of Si Substrate Damage Induced by HBr02- and H2-Plasma Etching and the Recovery Process Designs2012

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Nakakubo, Asahiko Matsuda, Masanaga Fukasawa, Yoshinori Takao, Tetsuya Tatsuml, Koll Eriguchl, Koulchi Ono
    • 学会等名
      AVS 59th International Symposium & Exhibition
    • 発表場所
      Tampa Convention Center (アメリカ)
    • 年月日
      2012-10-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 温度制御型フォトリフレクタンス分光法を用いたプラズマ誘起Si基板ダメージの定量化とそのプロファイル解析2012

    • 著者名/発表者名
      松田朝彦, 中久保義則, 鷹尾祥典, 江利口浩二, 斧高一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 シリコン材料・デバイス(SDM)研究会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2012-10-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Optimization Problems for Plasna-Induced Damage : A Concept for Plasma-Induced Damage Design2012

    • 著者名/発表者名
      Koji Eriguchi, Yoshinori Nakakubo, Asahiko Hatsuda, Masayukl Kamei, Toshinori Takao, Kouichi Ono
    • 学会等名
      IEEE International Conference on IC Design and Technology
    • 発表場所
      Freescale Semiconductor (アメリカ)
    • 年月日
      2012-05-31
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Optical Characterization of Plasma-Induced Si Damage by Ar and C12 Inductively Coupled Plasmas2012

    • 著者名/発表者名
      Asahiko Matsuda, Yoshinori Nakakubo, Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono
    • 学会等名
      Plasma Etch and Strip in Microelectronics
    • 発表場所
      フランス・グルノーブル
    • 年月日
      2012-03-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Unifed Model-Prediction Framework for MOSFET Performance Degradation by Plasma-Induced Si Damage and its Application to Process Parameter Optimization2012

    • 著者名/発表者名
      Koji Eriguchi, Yoshinori Nakakubo, Asahiko Matsuda, Yoshinori Takao, Kouichi Ono
    • 学会等名
      Plasma Etch and Strip in Microelectronics
    • 発表場所
      フランス・グルノーブル
    • 年月日
      2012-03-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] プラズマプロセスにおけるSi基板ダメージと光学的評価手法2012

    • 著者名/発表者名
      松田朝彦
    • 学会等名
      ICAN Kyou Sou Seminar【第5回】
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2012-03-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Defect Profiling Using a Wet-Etch Technique and Photoreflectance Spectroscopy for He- and Ar-Plasma-Damaged Si Substrate2011

    • 著者名/発表者名
      Asahiko Matsuda, Yoshinori Nakakubo, Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono
    • 学会等名
      33rd International Symposium on Dry Process
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2011-11-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Improvement in the Evaluation Technique for Plasma-Etch Si Damage using Photoreflectance Spectroscopy with Temperature Control2011

    • 著者名/発表者名
      Asahiko Matsuda, Yoshinori Nakakubo, Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono
    • 学会等名
      AVS 58th International Symposium & Exhibition
    • 発表場所
      米国・ナッシュビル
    • 年月日
      2011-11-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Rapid Thermal Annealing on Si Surface Damage by HBr/O2- and H2-Plasma2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Nakakubo, Asahiko Matsuda, Masanaga Fukasawa, Yoshinori Takao, Tetsuya TatsuMi, Koji Eriguchi, Kouichi Ono
    • 学会等名
      AVS 58th International Symposium & Exhibition
    • 発表場所
      米国・ナッシュビル
    • 年月日
      2011-11-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電気的手法を用いた物理的Si基板ダメージのプラズマプロセス依存性の検討2011

    • 著者名/発表者名
      中久保義則, 江利口浩二, 松田朝彦, 鷹尾祥典, 斧高一
    • 学会等名
      シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2011-10-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 物理的プラズマダメージによるMOSFETバラツキ増大予測のための包括モデル2011

    • 著者名/発表者名
      江利口浩二, 中久保義則, 松田朝彦, 鷹尾祥典, 斧高一
    • 学会等名
      シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2011-10-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] HBr/O2,H2プラズマダメージに対する高速熱処理プロセスの効果2011

    • 著者名/発表者名
      中久保義則, 松田朝彦, 深沢正永, 鷹尾祥典, 辰巳哲也, 江利口浩二, 斧高一
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Model for Bias Frequency Effects on Plasma-Damaged Layer Formation in Si Substrates2011

    • 著者名/発表者名
      江利口浩二, 中久保義則, 松田朝彦, 鷹尾祥典, 斧高一
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.propulsion.kuaero.kyoto-u.ac.jp/Member:Matsuda

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.propulsion.kuaero.kyoto-u.ac.jp/Member:Matsuda

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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