JP5988958B2 - 評価方法、評価装置、および半導体装置の製造方法 - Google Patents
評価方法、評価装置、および半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5988958B2 JP5988958B2 JP2013265402A JP2013265402A JP5988958B2 JP 5988958 B2 JP5988958 B2 JP 5988958B2 JP 2013265402 A JP2013265402 A JP 2013265402A JP 2013265402 A JP2013265402 A JP 2013265402A JP 5988958 B2 JP5988958 B2 JP 5988958B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- energy
- insulator
- photoelectrons
- ray
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
[評価装置の構成]
図1は、実施の形態1による評価装置の構成を模式的に示す図である。図1を参照して、評価装置1は、真空チャンバー10、試料台14、X線源18、電子分光器22、制御部28、および波長可変光源26を含む。
試料にX線を照射しこれによって発生する光電子スペクトル(すなわち、光電子のエネルギー分布)を評価するX線光電子分光法は、様々な材料の表面の組成分析および化学結合状態の分析法として広く用いられている。材料が半導体または絶縁体の場合、光電子の放出により試料に帯電現象を生じることも良く知られている。この帯電現象は光電子スペクトルのピークを与えるエネルギー値を変化させる。
したがって、式(1)は、
次に、実施の形態1による評価方法の概要について説明する。以下の評価方法は、図1の制御部28の制御の下に実行される。
次に、実施の形態1による評価方法を、Si基板上に熱酸化法によって成膜した厚さ5nmのSiO2膜に対して適用した場合を例に挙げて具体的に説明する。
曲線64:D2=5.22×1019[/cm3]、τ2=1[時間]
曲線66:D3=2.09×1020[/cm3]、τ3=2[時間]
次に、上述の欠陥準位の密度Dと捕獲の時定数τに加え、各欠陥のエネルギー準位範囲を得る方法について述べる。ΔESiは先述の通り、X線照射時間の長期化に伴い指数関数的に減衰していくが、変化がなくなった後でも、実際には欠陥準位によるキャリアの捕獲と熱励起及びX線励起による脱出が起きており、両者が平衡状態になっている。そこで、ΔESiの1分当たりの変化率が0.05%以下である状態が1時間継続した時点(図8の例では5時間経過時)を、帯電現象の平衡状態する。そして、この状態から、X線とは別の光(ここでは1eVのエネルギーを有する光)を波長可変光源26から試料12にX線と同時に連続的に照射する。この結果、1eVで励起可能な、価電子帯または伝導帯のバンド端より1eV以内のエネルギー範囲に存在する被捕獲キャリアは、欠陥準位から脱出する。これによって、試料の帯電が緩和されΔESiの挙動に変化が生じる。
上記のとおり、実施の形態1による評価方法では、最初にX線のみを試料に照射したときに試料表面の半導体または絶縁体の膜中から放出される光電子のエネルギー分布、特にピークを与えるエネルギー値のシフト量(すなわち、ΔESi)を検出する。このピークのシフトは、X線の照射によって生じたキャリアが膜中の欠陥にトラップされることによって生じる。ピークのエネルギー値のシフト量とX線照射時間との対応関係を表わす曲線は、1または複数の指数関数曲線に分離される。これによって、膜中の欠陥の種類、欠陥の密度、および欠陥へのキャリアの捕獲の時定数を決定することができる。
実施の形態2では、実施の形態1による評価方法の適用例として半導体装置の製造方法について説明する。半導体装置として、MOSFET(MOS Field Effect Transistor)またはTFT(Thin Film Transistor)等、構造内に絶縁膜を持つ半導体装置全般に適用することができる。絶縁膜として、熱酸化法、水蒸気酸化法、またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法等で製膜されたSiO2膜が好適な適用例である。
Claims (5)
- 試料表面の半導体または絶縁体にX線を照射することによって前記半導体または絶縁体から放出される光電子のエネルギー分布の時間的変化を検出する第1の検出ステップと、
前記X線に加えて前記半導体または絶縁体のバンドギャップよりも小さいエネルギーの単色光を前記試料表面に照射することによって生じる前記光電子のエネルギー分布の時間的変化を検出する第2の検出ステップと、
前記第1および第2の検出ステップの検出結果に基づいて、前記半導体または絶縁体の内部の欠陥を評価するステップとを備える、評価方法。 - 前記第2の検出ステップでは、照射する前記単色光のエネルギーを段階的に増加させながら、前記光電子のエネルギー分布の時間的変化を検出する、請求項1に記載の評価方法。
- 前記評価するステップは、
前記第1の検出ステップで検出された光電子のエネルギー分布のピークを与えるエネルギー値のシフト量とX線照射時間との関係を表わす特性曲線を求めるステップと、
前記特性曲線を1または複数の指数関数曲線の和に分離するステップと、
前記第2の検出ステップにおいて前記単色光のエネルギーの段階的変化に応じて、前記分離後の1または複数の指数関数曲線の変化を検出するステップとを含む、請求項2に記載の評価方法。 - 試料表面の半導体または絶縁体にX線を照射するためのX線源と、
前記X線源の照射によって前記半導体または絶縁体から放出される光電子のエネルギー分布を検出する電子分光器と、
前記半導体または絶縁体のバンドギャップよりも小さいエネルギーの単色光を前記試料表面に照射するための波長可変光源と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記X線源によって前記試料表面にX線を照射したときに検出される前記光電子のエネルギー分布の第1の時間的変化を検出し、
前記X線に加えて、前記波長可変光源によって前記単色光を照射したときに検出される前記光電子のエネルギー分布の第2の時間的変化を検出し、
前記第1および第2の時間的変化に基づいて、前記半導体または絶縁体の内部の欠陥を評価するように構成されている、評価装置。 - 半導体基板上に絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜を請求項1〜3のいずれか1項に記載の評価方法によって評価するステップとを備える、半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013265402A JP5988958B2 (ja) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | 評価方法、評価装置、および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013265402A JP5988958B2 (ja) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | 評価方法、評価装置、および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015122408A JP2015122408A (ja) | 2015-07-02 |
JP5988958B2 true JP5988958B2 (ja) | 2016-09-07 |
Family
ID=53533791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013265402A Active JP5988958B2 (ja) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | 評価方法、評価装置、および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5988958B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2609728B2 (ja) * | 1989-10-18 | 1997-05-14 | 株式会社日立製作所 | Mis界面評価法及び装置 |
JPH0685021A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-25 | Shimadzu Corp | 半絶縁性半導体の深い準位の評価方法 |
JPH07183343A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Nec Corp | X線光電子分光分析装置 |
JPH09162253A (ja) * | 1995-12-08 | 1997-06-20 | Hitachi Ltd | 半導体評価装置 |
JP3862964B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2006-12-27 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 2波長励起フォトルミネッセンスによる禁制帯内準位の測定方法及びその装置 |
WO2011122020A1 (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | X線照射装置および分析装置 |
-
2013
- 2013-12-24 JP JP2013265402A patent/JP5988958B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015122408A (ja) | 2015-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Eriguchi et al. | Quantitative and comparative characterizations of plasma process-induced damage in advanced metal-oxide-semiconductor devices | |
CN109765206B (zh) | 表征二维材料缺陷的方法及其应用 | |
JP6204036B2 (ja) | 酸化物半導体薄膜の評価方法、及び酸化物半導体薄膜の品質管理方法 | |
KR101318749B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼의 평가 방법 및 제조 방법 | |
TWI787631B (zh) | 帶電粒子束裝置 | |
TW201318061A (zh) | 刻蝕終點動態檢測方法 | |
US10641708B2 (en) | Method of evaluating semiconductor substrate and method of manufacturing semiconductor substrate | |
JP2016539327A (ja) | 生物試料、化学試料又はその他の試料の電圧及び電位を測定するための装置及び方法 | |
JP5988958B2 (ja) | 評価方法、評価装置、および半導体装置の製造方法 | |
US20180003673A1 (en) | Membrane device and method for manufacturing same | |
JP6605386B2 (ja) | 金属汚染濃度分析方法 | |
TWI550746B (zh) | Evaluation method of semiconductor wafers | |
JP5074262B2 (ja) | 帯電電位測定方法、及び荷電粒子顕微鏡 | |
KR101141242B1 (ko) | 광전 분광 기법을 이용한 계면 결함 분석 방법, 그 기록 매체 및 장치 | |
TWI565940B (zh) | Evaluation method, evaluation device and utilization of organic matter contamination on the surface of a semiconductor substrate | |
US7106087B2 (en) | Method and apparatus for evaluating semiconductor device | |
WO2023145015A1 (ja) | 検査装置および膜質検査方法 | |
JPH11297779A (ja) | 半導体装置の欠陥検出方法およびその製造方法 | |
RU2535228C1 (ru) | Способ определения длительности времени плазмохимического травления поверхности полупроводниковых пластин для субмикронных технологий | |
Polignano et al. | Molybdenum and tungsten contamination in MOS capacitors | |
JP2001237288A (ja) | 半導体基板表面の評価方法 | |
Borja et al. | Experimental Techniques | |
RU2431216C1 (ru) | Способ определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниковых барьерных структурах и устройство для его осуществления | |
WO2016163500A1 (ja) | 半導体ウェーハの製造方法および半導体ウェーハの評価方法 | |
JP2004363231A (ja) | 不純物汚染の判定方法および検出方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151113 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160707 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160712 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160809 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5988958 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |