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集積半導体デバイスプロセスに不可欠な不純物ゲッタリングの機構を解明するために、Siウエハ-の局所構造変化ならびに格子歪みを電子顕微鏡を用いての解析した。拡大像観察のほかに、直径約20nmの微小領域から得た収束電子回折の透過波ディスク中に現れる高次ラウエゾーン反射パターンから局所領域の歪みを評価した。また、試料面上の直径約5μmの領域にディフォーカス大角度収束電子ビームを照射して得られる回折線とシャドウイメージから歪みの二次元分布を求めた。Siウエハ-裏面に化学的蒸着法でつけた多結晶Siとウエハ-の界面近傍を調べ、以下の結果が得られた。
1.多結晶はウエハ-の(100)面にほぼ垂直に、直径約0.01μm、長さ約1μmの柱状に成長していた。ウエハ-と多結晶層の間には厚さ約1nmの非晶質相が存在することがわかった。
2.界面に平行な[012]晶帯軸に沿って入射した収束電子回折を観察した結果、界面のごく近傍数nmの領域ではウエハ-格子は単斜晶(γ=89.93°)に歪み、界面から約10nmの所ではΔa/a=-0.04の正方晶歪みを有していた。ただし、aはウエハ-の[100]軸に平行に測った格子定数であり、界面に垂直な方向に格子が収縮することを意味する。この正方晶歪みは界面近傍で大きく、界面から離れるにつれて急激に減少し、約2μmの所で消失した。
3.界面から約10nmの範囲で、界面およびウエハ-表面に平行な軸のまわりに格子面が最大約1ミリラジアン湾曲していた。界面から同じ距離離れていても界面に沿って場所が変われば湾曲の度合も変化した。この格子の湾曲は、電子顕微鏡用薄膜としたことによる応力緩和のためであると考えられる。
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