プラズマ曝露により半導体表面に誘起される欠陥を高精度で解析する分光測定技術の開発

开发光谱测量技术，用于高精度分析等离子体暴露在半导体表面引起的缺陷

• 批准号: 11J01382
• 负责人: 松田 朝彦
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J01382/
• 关键词: プラズマエッチング; プラズマダメージ; シリコン; フォトリフレクタンス; 電荷捕獲欠陥; MOSFET

プラズマエッチング後のシリコン表面における欠陥密度分布のプロファイルは,ウェット処理後に残留する欠陥密度とリセス深さを支配するため,その非破壊測定は重要である.そこでHeプラズマもしくはArプラズマによるダメージをSiウエハに与える実験を行い,欠陥密度分布プロファイルを比較する実験を行った.プラズマ曝露後,希釈フッ化水素酸溶液によりダメージ層を数オングストロームずつ除去し,各除去量に対し分光エリプソメトリー(SE)測定とフォトリフレクタンス分光法(PRS)測定を行い,欠陥分布のプロファイル解析を行った.ダメージ層のSEによる評価においては,光学モデルに「界面層(IL)」を含めるのが良いということが判明しており,その厚さをdILとする.また,PRSの結果の解釈にあたっては,3.4eVに現れるピークの信号強度|△R/R|に注目し,この値が元の値より小さくなるほど欠陥密度が高いと判断できることがわかっている.プラズマ曝露前はdILが小さく|△R/R|が大きく,曝露後はdILが増大し|△R/R|は低下した.ウェットエッチングを行うとdILは小さくなり,|△R/R|は大きくなった.Arの場合,dILが減少するにつれて|△R/R|はプラズマ曝露前の値に接近していく傾向が見られた.これは,欠陥の大部分がSEにおけるILの中に位置していたことを意味する.一方Heの場合は,dIL→0としても欠陥が残留する傾向が得られた.これは,ILよりも深い領域にまで欠陥が分布していたことを意味する.He+イオンは質量が小さく半径が小さいため,Arの場合よりも深い領域に欠陥が生成されたと説明できる.また,両測定手法の特性の違いを議論し,それぞれの手法が検出対象とする構造の対応関係を明らかにした.これらの成果は,デバイス製造現場におけるダメージモニタリングのために有益な知見となることが期待される.

It is important to determine the density distribution of residual impurities on the surface of the substrate after treatment, and the depth of residual impurities after treatment. The density distribution of silicon dioxide is very low. After exposure, the aqueous acid solution was removed from the aqueous phase by spectroscopic method (PRS), and the amount of removal was determined by spectroscopic method (SE). Regarding the evaluation of the SE of the interface layer, it is clear that the "interface layer (IL)" in the optical interface layer is very good and the thickness is very thick. The signal intensity of PRS is 3.4eV.| △R/R| Pay attention to it, the value of this is the value of the yuan, the value of the yuan is small, the density of the yuan is high, and the judgment is simple. Before you expose yourself,| △R/R| After exposure, dIL increases.| △R/R| I'm sorry.ウェットエッチングを行うとdILは小さくなり,| △R/R| In the case of a large number of cases,dIL is reduced.| △R/R| Before you go, you're going to have to go. Most of the time, I'm not sure if it's true. On the other hand, the tendency of dIL→0 to remain incomplete is very strong. In this case, the depth of the field is not enough.He+ has a small radius. In this case, the depth of the field is insufficient. In addition, the characteristics of the measurement method are discussed, and the relationship between the measurement method and the structure is clearly defined. The results of this study are expected to be useful for the production site.

项目成果

温度制御型フォトリフレクタンス分光法を用いたプラズマ誘起Si基板ダメージの定量化とそのプロファイル解析

使用温控光反射光谱对等离子体引起的硅衬底损伤进行量化及其轮廓分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 松田朝彦;中久保義則;鷹尾祥典;江利口浩二;斧高一
• 通讯作者: 斧高一

Advanced Contactless Analysis of Plasma-Induced Damage on Si by Temperature-Controlled Photoreflectance Spectroscopy

通过温控光反射光谱对硅上等离子体引起的损伤进行先进的非接触式分析

• DOI: 10.1143/jjap.50.08kd03
• 发表时间: 2011
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Asahiko Matsuda;Yoshinori Nakakubo;Yoshinori Takao;Koji Eriguchi;Kouichi Ono
• 通讯作者: Kouichi Ono

物理的プラズマダメージによるMOSFETバラツキ増大予測のための包括モデル

用于预测由于物理等离子体损伤而导致 MOSFET 变化增加的综合模型

• 发表时间: 2011
• 作者: 江利口浩二;中久保義則;松田朝彦;鷹尾祥典;斧高一
• 通讯作者: 斧高一

Defect Profiling Using a Wet-Etch Technique and Photoreflectance Spectroscopy for He- and Ar-Plasma-Damaged Si Substrate

使用湿法蚀刻技术和光反射光谱对 He 和 Ar 等离子体损坏的硅基板进行缺陷分析

• 发表时间: 2011
• 作者: Asahiko Matsuda;Yoshinori Nakakubo;Yoshinori Takao;Koji Eriguchi;Kouichi Ono
• 通讯作者: Kouichi Ono

Three-Dimensional Parameter Mapping of Annealing Processes for HBr/02-Plasna-Induced Damages in Si Substrates

Si 衬底中 HBr/02 等离子损伤退火过程的三维参数映射

• 发表时间: 2012
• 作者: Asahiko Matsuda;Yoshinori Nakakubo. Masanaga Fukasawa;Yoshinorl Takao;Tetsuya Tatumi;Koji Eriguchi;Kouicht Ono
• 通讯作者: Kouicht Ono