DF004法によるデバイス中ドープ元素の定量解析法の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15651048
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 寺内 正己 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30192652)
• 研究分担者: 津田 健治 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (00241274)
• キーワード: 元素ドーピング / 半導体デバイス / 電子顕微鏡 / 暗視野像 / 収束電子回折 / ロッキングカーブ

研究概要

1.2次イオン質量分析(SIMS)によりAsドープ量の深さ依存性を測定したウエハーから作製した電子顕微鏡用試料を用い、表面からの距離と004回折波の強度分布の相関を調べた。その結果、ドープ量が多い領域ほど004回折波の強度が大きくなるという結果を得た。すなわち、ドープ量と004回折波の強度増大の間には正の相関があることが明らかになった.また、004回折波の強度の増加が、PドープとBドープの試料でも観測できることが明らかになった.
2.定量精度の向上のため、エネルギーフィルター電子顕微鏡(現有設備)を用いて非弾性散乱を取り除いた弾性散乱強度をイメージングプレートで測定する実験を行った.弾性散乱強度からなる004回折波強度においても、ドープ量との間に正の相関があることが明らかになった.さらに、弾性散乱からなる004回折波強度の積分範囲を何通りも変えて積分強度を算出し、その積分強度とAsドープ濃度のSIMSデータとの相関を調べた.その結果、励起誤差が小さい領域、すなわちw=0を中心に第1副次ピークまでの強度を積分することで十分なS/NかつAsドープ濃度のSIMSデータとの相関も比較的良いことが分かった.
3.結晶の乱れを考慮したX線用の統計動力学理論の取り扱いを電子線に適応し、格子の乱れを統計量であらわしたシミュレーションを行った.その結果、実験で観測されているロッキングカーブの変化(強度増大と非対称性)が再現できることが分かった.

研究成果

• [文献書誌] M.Terauchi: "Detection of characteristic signals from As doped (less than 1 at.%) regions of silicon by transmission electron microscopy and convergent-beam electron diffraction"J.Electron Microscopy. 52・5. 441-448 (2003)
• [文献書誌] M.Terauchi: "A New High Energy-resolution Soft-X-ray Spectrometer for A Transmission Electron Microscope"Microscopy & Microanalysis. 9・suppl2. 894-895 (2003)
• [文献書誌] 寺内正己: "透過型電子顕微鏡を用いた電子状態解析"電子顕微鏡. 38・3. 186-191 (2003)
• [文献書誌] 寺内正己: "炭素を含まないナノチューブ"パリティ. 8・8. 41-45 (2003)
• [文献書誌] K.Soga: "Li- and Mg-doping into Icosahedral Boron Crystals,α- and β-Rhombohedral Boron, Targeting High Temperature Superconductivity : Structure and Electronic States"J.Solid State Chem.. 177. 498-506 (2004)
• [文献書誌] M.Mukai: ""MIRAI-21" ANALYTICAL ELECTRON MICROSCOPE - PERFORMANCE OF THE MONO CHROMATOR -"Microscopy & Microanalysis. 9・suppl2. 954-955 (2003)