JPH0552779A - 走査型電子顕微鏡像の観察方法 - Google Patents

走査型電子顕微鏡像の観察方法

Info

Publication number
JPH0552779A
JPH0552779A JP3213788A JP21378891A JPH0552779A JP H0552779 A JPH0552779 A JP H0552779A JP 3213788 A JP3213788 A JP 3213788A JP 21378891 A JP21378891 A JP 21378891A JP H0552779 A JPH0552779 A JP H0552779A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superlattice structure
sample
electron
energy
image
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.)
Pending
Application number
JP3213788A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhito Takahashi
康仁 高橋
Sachiko Inasato
幸子 稲里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3213788A priority Critical patent/JPH0552779A/ja
Publication of JPH0552779A publication Critical patent/JPH0552779A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超格子構造を有する試料の断面構造を容易に
確認する。 【構成】 組成の異なる2種類以上の超薄膜層からなる
超格子構造に電子線を照射して超格子構造から発生した
2次電子を検出し2次電子像を結像させて超格子構造を
観察する際、電子線の入射エネルギーを5keV以下と
する。 【効果】 超格子構造を有するウェハのへき開面や破断
面に対する電子線の入射エネルギーを5keV以下に下
げることにより、断面観察を行うべき試料に単にへき開
もしくは破断加工を施すだけで容易に超格子構造が観察
できる。このため、超格子構造を観察するための試料作
製は、試料をへき開もしくは破断するだけでよくきわめ
て容易であり、観察したい領域を迅速に観察できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、Si/Geの超格子
構造やGaAs/AlGaAsのような化合物半導体か
らなる超格子構造やTi/Ptのような金属からなる超
格子構造やSiO2 /SiNのような絶縁物からなる超
格子構造やこれらを組み合わせた超格子構造を2次電子
像によって観察するための走査型電子顕微鏡像の観察方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の2次電子像(以下SEM像とい
う)の観察方法は、電子線の入射エネルギーが主として
10〜30keV程度のものが用いられていた。図1は
固体試料に電子線を照射して、2次電子が発生するメカ
ニズムを図示したものである。1は入射電子線、2は固
体試料の表面、3は固体試料から外部に出る2次電子発
生領域、4は固体内部で発生した2次電子、5は表面情
報を含んだ2次電子、6は内部情報を含んだ2次電子で
ある。7は電子線の広がり領域を示す。
【0003】一般に、入射電子線1の入射エネルギーを
大きくすると、例えば10keV以上にすると、入射電
子線1は固体試料の表面2から深く固体内部に入り込
み、固体内部の情報を含んだ2次電子6を表面2から放
出するが、分解能は入射エネルギーが大きくなるにつれ
て向上する。凹凸のある試料においては、30keVで
は0.7nmの分解能が得られている。
【0004】表面のごくわずかな凹凸や平坦な試料で
は、分解能をあまり落とすことなく入射電子線の低加速
化が必要となってくる。これまで、材料によって2次電
子の発生効率が異なることはわかっていたが、この2次
電子像による観察方法は、凹凸のある試料の凹凸を評価
するものであり、へき開面で全く凹凸がなく平坦な試料
でしかも超格子のような極めて薄い層の断面の層厚評価
はとりわけ困難であった。
【0005】ところが、最近へき開面で全く凹凸がなく
平坦な試料でしかも超格子のような極めて薄い層の断面
の層厚評価の技術も、いくつか提案され実施されてい
る。例えば、GaAs/AlGaAsの超格子構造は、
TEMによって1原子層まで観察が可能であるが、数原
子層までの分解能でよいならば、最近、小倉(月刊semi
conductor world 1990.11 p137. )によって入射電子
(入射エネルギーは10keV以上)とほぼ同等のエネ
ルギーを有する反射電子を用いて観察できることが示さ
れた。また、2次電子を用いた観察では、試料の表面を
わずかに角度をつけて研磨した後、化学エッチングによ
って超格子の一方の層を選択的にエッチングしてわずか
な凹凸を付けて観察していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、TEMによる
観察の場合は試料作製が難しい。GaAs/AlGaA
s超格子は試料作製が難しい中にも時間をかければ作製
できるが、P系の化合物半導体、例えばInP/InG
aAsPのような超格子は結晶そのものが柔らかく従来
の機械的な研磨によるシンニングではTEM用の試料作
製が非常に難しい。また、たとえ観察用の試料が作製で
きたとしても、TEM装置内で電子線を照射してTEM
像もしくは格子像を観察するために電子線を絞り込む
と、試料にダメージが入ったり試料そのものが蒸発した
りして正確に観察するのは難しく、かなりのテクニック
を必要とする。
【0007】また、最近用いられている反射電子による
観察の場合も、GaAs/AlGaAsのようなV族元
素が同じAsで III族元素のみが異なる場合は、反射電
子放出量が異なりコントラストがついて観察しやすい
が、InP/InGaAsPのように III族元素だけで
なくV族元素も異なる場合、反射電子の放出量にあまり
差がつかなくなり、コントラストがつかず観察は難しく
なる。また、反射電子像を観察する場合、試料に照射す
る電子線の加速電圧を低くすると極端に分解能および反
射電子放出量が落ち、観察が不可能となるため電子線の
入射エネルギーは10keV以上に保つ必要があり、超
格子構造に電子線を照射すると電子線が試料内で広がる
ためあまり薄い超格子構造は観察できない。
【0008】さらに、2次電子像を用いた観察では、特
に表面をわずかに角度(≦3゜)をつけて研磨した後、
化学エッチングして一方の層だけ選択的にエッチングし
て凹凸を付けて観察する方法は、角度研磨するときかな
り正確に角度を測定していないと時間がかかるだけでな
く正確な層厚を求めることは難しい。また、エッチング
による凹凸の程度によっても各層の見えかたが異なるた
め再現性に乏しい。
【0009】したがって、この発明の目的は、超格子構
造を有する試料の断面構造を容易に確認することができ
る走査型電子顕微鏡像の観察方法を提供することであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の走査型電子顕
微鏡像の観察方法は、組成の異なる2種類以上の超薄膜
層からなる超格子構造に電子線を照射して超格子構造か
ら発生した2次電子を検出し2次電子像を結像させて超
格子構造を観察する際、電子線の入射エネルギーを5k
eV以下とすることを特徴とする。断面観察に用いられ
る試料はへき開あるいは破断のみで作製する。
【0011】
【作用】この技術的手段による作用は次のようになる。
まず、超格子構造を有するウェハのへき開面や破断面に
対する電子線の入射エネルギーを5keV以下に下げる
ことにより、断面観察を行うべき試料に単にへき開もし
くは破断加工を施すだけで容易に超格子構造が観察でき
る。このため、超格子構造を観察するための試料作製
は、試料をへき開もしくは破断するだけでよくきわめて
容易であり、観察したい領域を迅速に観察できる。前述
のようにTEMでは観察したい領域を観察するためには
試料作製にかなりの時間を必要としたが、この発明によ
る観察方法では試料作製にはほとんど時間を必要としな
い。また、超格子構造の全体像を観察するのも極めて容
易である。
【0012】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。この走査型電子顕微鏡像の観察方法は、
組成の異なる2種類以上の超薄膜層からなる超格子構造
に電子線を照射して超格子構造から発生した2次電子を
検出し2次電子像を結像させて超格子構造を観察する
際、超格子構造を有するウェハのへき開面や破断面に対
する電子線の入射エネルギーを5keV以下とすること
を特徴とするもので、断面観察の対象となる試料(もし
くは基板)は、へき開もしくは破断により作製する。
【0013】図1に示すように、固体試料に照射する入
射電子線1の入射エネルギーを下げることで入射電子線
1の進入深さが浅くなり、試料のごく表面の情報のみの
信号が得られる。つまり、入射電子線1が固体試料内で
広がらないため、超格子のようなきわめて薄い層の断面
でも各層からの2次電子が取り出せることになる。ま
た、入射電子エネルギーに対する2次電子の発生効率
は、図2に示すように、入射電子エネルギーが1keV
付近で最大になり、入射エネルギーがこれより大きくな
るにつれて単調に減少し、3keVを超えると急激に2
次電子の発生効率は悪くなり、5keV以上では2次電
子の発生効率はかなり悪い。
【0014】凹凸を有する試料では、加速エネルギーを
高くすることで入射ビームを細く絞れかつ凹凸による2
次電子のしみだしから2次電子の発生効率をあまり犠牲
にせず観察が可能である。しかしながら、凹凸のない平
坦な試料では2次電子の発生効率を高く保つことは重要
であり、2次電子の発生効率を高く保つことで組成や伝
導型の微妙な違いを2次電子の発生効率の大きな変化と
して捕らえることが可能となる。したがって、入射電子
の進入深さをできる限り浅くして2次電子の発生効率を
良くする点から見ても加速電圧が低い方が良い。入射電
子の加速エネルギーが5keV〜10keVでもかろう
じて観察が可能であるが、コントラストはつきにくく観
察に時間がかかる。したがって、大きなコントラスト差
で観察するためには入射電子のエネルギーは5keV以
下が好ましい。
【0015】図3はInP基板21上に0.5μmの厚さ
のSeドープn型InPバッファ層22と、アンドープ
のInGaAsP(10nm)/InP(10nm)の
10ペアからなる超格子構造23と、0.5μmの厚さの
Seドープn型InPキャップ層24とを積層したもの
の断面構造を、この実施例の走査型電子顕微鏡像の観察
方法を利用して観察したものである。通常、SEMで観
察する場合、選択エッチングを施して界面で段差をつけ
るが、このような薄い超格子構造であるとエッチングに
よる界面の垂れが影響を及ぼしてくるので、へき開のみ
の平坦な試料で超格子構造の評価を行った。試料に照射
する入射電子線の入射エネルギーを5keVより大きく
すると超格子構造はほとんど観察できないが、入射エネ
ルギーを5keV以下にすると超格子構造が見えはじ
め、3keVぐらいまで下げると観察できるようになっ
た。
【0016】超格子構造の断面を、へき開のみで試料を
作製して観察できるが、材料によっては2次電子よりも
反射電子の方が観察しやすいものがある。以上の例は半
導体の場合であるが、次に金属や絶縁物の超格子構造の
場合について説明する。図4はInP基板31上にTi
(10nm)/Pt(10nm)の10ペアからなる超
格子構造32およびSiO2 (10nm)/SiN(1
0nm)の10ペアからなる超格子構造33を積層し、
試料を破断することによって断面を作製し、この実施例
の走査型電子顕微鏡像の観察方法を利用して断面を観察
したものである。金属同士の超格子は入射エネルギーが
大きいと入射電子線が半導体に対するよりも広がりやす
く、また2次電子も広がりやすく、非常に観察しにくい
が、入射エネルギーを1keV以下にして入射電子線を
極表面のみに照射すると2次電子の広がりも抑制され、
超格子構造が観察できるようになる。
【0017】また、絶縁物の超格子構造には、加速電圧
が大きいとチャージアップして全く観察できないが、0.
5keV程度まで入射エネルギーを下げていくと2次電
子の発生効率も極度に悪くなるが、2次電子のチャージ
アップも完全に防げて超格子構造が観察できるようにな
る。以上述べたように、半導体の超格子構造だけでなく
金属や絶縁物の超格子の観察にも、この実施例の走査型
電子顕微鏡像の観察方法を容易に適用することができ
る。
【0018】
【発明の効果】この発明の走査型電子顕微鏡像の観察方
法によれば、超格子構造に電子線を照射して超格子構造
から発生した2次電子を検出し2次電子像を結像させて
超格子構造を観察する際、電子線の入射エネルギーを5
keV以下とするので、断面観察を行うべき試料に対し
て、単にへき開あるいは破断加工を行うだけで容易に超
格子構造が観察でき、超格子構造を観察するための試料
作製はきわめて容易にかつ短時間に行え、観察したい領
域を迅速に観察できる。また、超格子構造の全体像を観
察するのも極めて容易である。
【0019】以上述べたように、半導体や金属・絶縁物
などの超格子構造が容易に観察できることから、これま
でに用いられていたTEM法や角度研磨による観察法に
かわり、極めて短時間で観察でき、超格子作製後直ちに
設計通りできているかどうか確認できるだけでなく、プ
ロセスのどの工程においても容易に確認できる。したが
って、この発明はデバイスの作製プロセスの各段階を短
時間でモニタする方法として画期的であり、実用上の効
果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を説明するための2次電子発生メカニ
ズムを示す概略図である。
【図2】入射電子エネルギーと2次電子発生効率の関係
を示す特性図である。
【図3】この発明による半導体の超格子構造の観察結果
を示す概略図である。
【図4】この発明による金属・絶縁物の超格子構造の観
察結果を示す概略図である。
【符号の説明】
1 入射電子線 2 固体試料の表面 3 2次電子発生領域 4,5,6 2次電子 7 電子線の広がり領域 21 InP基板 22 Seドープn型InPバッファ層 23 InGaAsP/InPからなる超格子構造 24 Seドープn型InPキャップ層24 31 InP基板 32 Ti/Ptからなる超格子構造 33 SiO2 /SiNからなる超格子構造

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組成の異なる2種類以上の超薄膜層から
    なる超格子構造に電子線を照射して前記超格子構造から
    発生した2次電子を検出し2次電子像を結像させて前記
    超格子構造を観察する際、前記電子線の入射エネルギー
    を5keV以下とすることを特徴とする走査型電子顕微
    鏡像の観察方法。
JP3213788A 1991-08-26 1991-08-26 走査型電子顕微鏡像の観察方法 Pending JPH0552779A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3213788A JPH0552779A (ja) 1991-08-26 1991-08-26 走査型電子顕微鏡像の観察方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3213788A JPH0552779A (ja) 1991-08-26 1991-08-26 走査型電子顕微鏡像の観察方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0552779A true JPH0552779A (ja) 1993-03-02

Family

ID=16645064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3213788A Pending JPH0552779A (ja) 1991-08-26 1991-08-26 走査型電子顕微鏡像の観察方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0552779A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994008232A1 (en) * 1992-09-28 1994-04-14 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for surface analysis
US5877498A (en) * 1992-09-28 1999-03-02 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for X-ray analyses
JP2007220888A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Central Res Inst Of Electric Power Ind 超格子構造による耐放射線性を有する炭化珪素半導体素子およびその運転方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994008232A1 (en) * 1992-09-28 1994-04-14 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for surface analysis
US5481109A (en) * 1992-09-28 1996-01-02 Hitachi, Ltd. Surface analysis method and apparatus for carrying out the same
US5877498A (en) * 1992-09-28 1999-03-02 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for X-ray analyses
JP2007220888A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Central Res Inst Of Electric Power Ind 超格子構造による耐放射線性を有する炭化珪素半導体素子およびその運転方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7670857B2 (en) Inspection method, manufacturing method of piece for analysis, analysis method, analyzer, manufacturing method of SOI wafer, and SOI wafer
CN107860620B (zh) 一种透射电子显微镜样品及其制备方法
US7317188B2 (en) TEM sample preparation from a circuit layer structure
Prigge et al. Electron stimulated desorption ion energy distribution (ESDIED) and surface structure: O on W (100)
JP2002228562A (ja) 透過型電子顕微鏡の試料作製方法
JPH0552779A (ja) 走査型電子顕微鏡像の観察方法
Eccles et al. Evidence of a charge induced contribution to the sputtering yield of insulating and semiconducting materials
CN110176406A (zh) 金属硅化物的缺陷检测方法及半导体结构的形成方法
US5747803A (en) Method for preventing charging effect and thermal damage in charged-particle microscopy
Würfl et al. Deep implantation of nitrogen into GaAs for selective three‐dimensional microstructuring
US7005640B2 (en) Method and apparatus for the characterization of a depth structure in a substrate
Vandervorst et al. On the determination of dopant/carrier distributions
JPH08261894A (ja) Tem評価試料及びその作成方法
Dowsett The application of surface analytical techniques to silicon technology
Banerjee et al. Nitrogen redistribution in SiO2 under ion bombardment
Gant et al. On the chemisorption of Ge on GaAs (110) surfaces: UPS and work function measurements
US4843238A (en) Method for identifying a blistered film in layered films
Lehrer et al. Integration of field emitters into scanning probe microscopy sensors using focused ion and electron beams
Gonzales et al. Applications of scanning electron microscopy to thin film studies on semiconductor devices
Werner et al. Interface and thin film analysis: Comparison of methods, trends
JPH10221046A (ja) 走査型荷電粒子顕微鏡
Tanaka et al. In-situ observation of focused ion beam micropatterns on semiconductors and insulators
Marcus et al. Scanning electron microscope studies of premature breakdown sites in GaAs IMPATT testers
JPH04169049A (ja) 走査型電子顕微鏡像の観察方法
Shaffner New developments in surface characterization techniques for the semiconductor industry

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees