散乱光と蛍光とを同時に、かつ、別々の断層図とする半導体微小欠陥の検出法

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450011
• 研究機関: 学習院大学
• 研究代表者: 小川 智哉 学習院大学, 理学部, 教授 (50080437)
• 研究分担者: 津留 俊英 学習院大学, 理学部, 助手 (30306526)
• キーワード: 光散乱トモグラフィー / 弾性散乱 / 評価法 / 半導体 / 微小欠陥

研究概要

結晶にレーザー光を入射すると、欠陥などで電子密度が変調した領域で散乱光が生ずる。従って、散乱光の二次元分布は光が走査した面内の欠陥(光散乱トモグラフ像)を表している。この光散乱トモグラフ法は、(1)光を使用しているため試料を非破壊・非接触で評価出来る、(2)X線では観察が困難となる重元素を含んだ試料も結晶が透明な場合には評価可能となる、という特徴がある。本システムで用いた背面研磨CCDカメラで可視域から赤外域まで検出可能とした。また、散乱光のダイナミックレンジは非常に広いのでダイレクトに16bitでデータを収録するようにした。
この研究費で作製したシステムでSi単結晶を観察したところ、微小欠陥周囲でループ状の非発光領域が存在すること、OSFが発生する領域では非加熱の状態で縞状に発光、非発光の領域が形成されていることが分かった。これらの発光分布は従来のシステムでは検出不可能であった。これらの研究成果から、結晶成長時に発生する微小欠陥でも周囲数10μm〜100μmに及ぶ非発光領域を形成すること、OSF領域では密集したOSF核が結晶成長縞様に発生しているためであると示唆される。今後は、TEMによる微小欠陥種の同定を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] N.Nango,S.Iida and T.Ogawa: "An optical study on dislocation clusters in a slowly pulled silicon crystal"J.App.Phys.. Vol.86,No.11. 6000-6004 (1999)
• [文献書誌] M.Ma,T.Tsuru,T.Ogawa,Z.Mai,C.Wang,J.Guo,X.Ma and E.G.Wang: "Observation of Defects in a C_3N_4/diamond/Si structure by infrared light scattering tomography"J.Phys.:Condens.Matter.. 11. L191-L197 (1999)
• [文献書誌] T.Ogawa and M.Ma: "Nuceation and growth of vacancy agglomeration in CZ silicon crystals"J.Korean Association of Cryst.Growth. Vol.9,No.3. 286-288 (1999)
• [文献書誌] M.Ma,T.Ogawa,M.Watanabe and M.Eguchi: "Study on defects in CZ-Si crystals grown under three different cusp magnetic fields by infrared scattering tomography"J.Cryst.Growth. 205. 50-58 (1999)
• [文献書誌] M.Ma,N.Nango,T.Ogawa,M.Watanabe and M.Eguchi: "Study on defects in EMCZ-Si crystal by infrared scattering tomography"J.Cryst.Growth. 208. 282-288 (2000)
• [文献書誌] T.Tsuru and T.Ogawa: "Defects in flux and Czochralski grown β-BaB_2O_4 crystals observed by light scattering tomography"J.Cryst.Growth. (to be published).
• [文献書誌] 小川 智哉: "結晶工学の基礎"裳華房. 326 (1998)