イメージングプレート・電子回折による半導体デバイスのゲッタリング機構の定量的解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455010
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 友清 芳二 九州大学, 工学部, 助教授 (40037891)
• 研究分担者: 松村 晶 九州大学, 工学部, 助教授 (60150520)
• キーワード: 不純物ゲッタリング / シリコンウエハ- / 格子歪み / 酸素析出物 / 収束電子回折 / 高次ラウエゾーン

研究概要

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析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。酸化物析出処理(ドライ酸素雰囲気、1000℃で16時間保持)をしたウエハ-内の析出粒子周辺を調べ、以下の結果を得た。
1.酸素析出粒子の形態は、厚さ数nm以下、一辺の長さ500nm以下の板状をしており、板面はSi母相の{100}面に平行、側面は母相の{110}方向に平行である。
2.板状析出粒子を含む領域から得られたマイクロビーム電子回折図形には母相Siの回折斑点以外に余分斑点もハロ-パターンも認められなかった。一方、起高圧電子顕微鏡を使って観察した[411]制限視野回折にはSi以外の弱い余分な回折斑点がみとめられた。しかし、現時点では析出粒子が結晶か、非晶質か断定できない。
3.析出粒子の板面に平行な[012]方向から高次ラウエゾーン反射パターンを観察した結果、Si格子は粒子周辺で正方晶に歪んでいることがわかった。(100)板面近傍では-0.4%程度の圧縮歪みが、(110)側面近傍には+0.3%程度の引っ張り歪みが存在し、これらの歪みは界面から約1umの所でほぼ消失していた。

研究成果

• [文献書誌] 友清芳二,新藤大輔: "エネルギーフィルタリング電子回折〜非弾性散乱バックグラウンドの除去〜" 電子顕微鏡. 31,2/3. 153-156 (1996)
• [文献書誌] S.Matsumura et al.: "Time-Evolution of <1/21/21/2>^* Special Point Ordering in fcc-Based Binary Alloys" Materials Trans.JIM. 37,12. 1748-1757 (1996)
• [文献書誌] S.Matsumura et al.: "Formation of precipitates in an ordering alloy and their dissolution under irradiation" J.Nucl.Materials. 239,1/3. 42-49 (1996)
• [文献書誌] S.Matsumura et al.: "Kinetics of irradiation-induced phase transformations in tricritical systems" Phys.Rev.B. 54・9. 6184-6193 (1996)
• [文献書誌] Y.Tomokiyo et al.: "Structural Refinement of α-Al_2O_3 by Energy Filtering convergent Beam Electron Diffraction" Proc.Sixth Asia-Pacific Conference on Electron Microscopy. 115-116 (1996)
• [文献書誌] T.Okuyama et al.: "Microstructures of Poly-Si Formed on Si Water by CVD Technique Followed by Heat Treatment" Proc.Sixth Asia-Pacific Conference on Electron Microscopy. 185-186 (1996)