赤外線表面波光および導波光による半導体エピタクシャル膜の評価

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63460059
• 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: 坂井 一文 学習院大学, 理学部, 助手 (40205703)
• キーワード: 半導体 / エピタクシャル成長膜 / イオン注入 / 光散乱 / 格子欠陥 / ウエハ-の評価

研究概要

プレ-タ-素子の発展に伴い 表面は半導体ウエハ-で最も大切な部分となった。エピタクシャル成長はこの目的に適った理想的な単結晶表面を得る技術であり、イオン注入は所用の電気的特性をもった表面を出現させるための非常に大切な技術である。したがって非接触でウエハ-表面を評価する手法を確立することは、時代の急務であろう。
小川は 電気的特性が異なる境界面に沿って伝搬する電磁波を利用したsurface-wave radarにヒントを得て、これと類似な手法によるエピ膜の評価法を考案した。すなわち、擬似表面波光 および ウエハ-またはエピ膜を導波路として伝搬する光の散乱による評価法の開発である。これにより、表面近傍にある欠陥が明瞭に観察できることが確認された。この表面波光の発生条件よりも極僅かに小さな入射角で光を入射すると、半導体の屈折率は3.5程度と非常に大きいため、ウエハ-の上面と下面との間に繰返し反射が起り等厚干渉縞が観察された。これからエピ膜の厚さの一様性などが精度よく検出できた。
このような表面で生ずる光散乱を研究している途中で、イオン注入で生じた放射損傷がレ-リ-散乱中心として働くことを見つけた。この現象は透過光で見つけられたが、最近反射光でも観察できることを確認した。イオン注入法は半導体表面を改変する手法として不可欠の技術となっている。ここで開発した散乱光強度による注入量の計測は、注入量を電流で監視する現行技術と独立に、または、併用することによって、イオンビ-ムの走査の“むら"による注入量の“むら"の検出などに有効である。この反射型散乱法では、透過法では不可能であった 高濃度キャリヤ-のウエハ-、裏面をサンドブラストしたウエハ-の注入層の評価が可能となり、今後、非常に重要な手法の一つとなろう。

研究成果

• [文献書誌] Kazufumi Sakai and Tomoya Ogawa: "Study on the light scattering process by precipitates on the dislocation lined in an In-doped GaAs crystals by IR scattering tomography" Japan.J.Appl.Phys.(1990)
• [文献書誌] Kazufumi Sakai and Tomoya Ogawa: "A study on defects in II-VI compound crystals by Raman Scattering tomography" J.Crystal Growth. (1990)
• [文献書誌] Syuji Todoriki,Kazufumi Sakai and Tomoya Ogawa: "A three dimensional study on dislocation lines in an In-doped GaAs crystal by layer-by-layer tomography" J.Crystal Growth. (1990)
• [文献書誌] Tomoya Ogawa: "A study on dislocation lines in an In-doped LEC GaAs crystal by IR light scattering and transmission microscopy" J.Crystal Growth. 96. 777-784 (1989)
• [文献書誌] Tomoya Ogawa: "Dislocation lines in indum doped GaAs crystals observed by infrared light scattering tomography of about 1 micrometer wavelength radiation" J.Crystal Gorwth. 88. 332-340 (1988)
• [文献書誌] Kazufumi Sakai and Tomoya Ogawa: "Studay on the dislocation lined in In-doped GaAs crystals by IR scattering tomography and Transmission microscopy" Materials Science Forum. 38ー41. 1283-1288 (1989)