XPSによる単結晶Si表面のダメージ評価(C0549)

高分解能測定と波形解析を利用してc-Siとa-Siの状態別定量が可能

MST技術資料No.C0549
掲載日2019/02/14
測定法・加工法[XPS]X線光電子分光法
製品分野LSI・メモリ
電子部品
分析目的組成評価・同定
化学結合状態評価
構造評価

概要

半導体の製造工程において表面改質を目的としたイオン照射を行うことがあります。その中で、単結晶 Si表面に不活性元素のイオンを照射することで構造の損傷が生じ、アモルファス層が形成されることが 知られています。
高分解能なXPSスペクトルではc(単結晶)-Siとa(アモルファス)-Siが異なったピーク形状で検出されること を利用して、この損傷由来のa-Siをc-Siと分離して定量評価した事例をご紹介します。

データ

高分解能測定と波形解析の組み合わせでc-Si,a-Siの状態別定量が行えます

c-Siが明瞭に2本に分裂したシャープなピークで検出されるのに対して、a-Siはブロードなピークで 検出されることから波形解析による分離が可能です。
※波形解析依存が大きいため、同一の波形設定で試料間比較を行います。

図1 イオンの照射に伴う単結晶Si表層の損傷
図2 XPSで得られるSi2pスペクトル

※a-Si成分が含まれていないと仮定できるリファレンス試料をご準備いただくとより不確かさが小さくなります
※FZ-Siをリファレンスとした評価も可能です

参考文献:Z. H. Lu, D. F. Mitchell, and M. J. Graham, Appl. Phys. Lett. 65, 552 (1994)

ポイント

  • 表面数nmの薄いアモルファス層の評価が可能です
  •  試料間での相対的な定量比較が可能です

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