二次イオン質量分析 (SIMS) 7 20-106 高濃度層から下層膜への不純物拡散評価 Evaluation of Impurity Diffusion from High-Concentration Layer to Underlayer Film Backside SIMS原理 SIMS分析において、高濃度層から下層膜への不純物拡散を評価する際には、表面の凹凸や スパッタエッチングに伴い、高濃度層からのクレーターエッジ効果やノックオンの影響を受ける ことがあります。 これらの影響を受けない評価方法として、基板側からSIMS分析を行うバックサイド SIMS(Backside SIMS)があります。今回、Backside SIMSによりFが添加されたSiO2膜(FSG膜) から下層SiO2膜へのFの拡散分布を評価しました。 裏面側のSi基板を研磨して薄くすることにより、裏面側からアプローチできるようにします。 Si基板の残厚を制御して薄膜化することや、パターン付試料の任意領域を薄膜化すること、SiO2層などのSiの エッチングを選択的に停止させる層がある場合には、ウェットエッチングによりSi基板部分すべてを除去すること も可能です。 SiO2 ガラス基板 Backside SIMSの概念図 裏面研磨 Si基板 ガラス基板 ガラス基板 深さ方向分解能を保持しつつ、 高感度で分析が可能 SiO2 SiO2 Si基板 接着 Si膜厚 ＜500nm Backside SIMS ウェット エッチング Si基板を完全 に除去 Backside SIMS Backside SIMS分析の結果から、Frontside SIMS分析 において見られたFSG膜(Fが添加されたSiO2膜)と下層 SiO2膜界面付近のF分布[矢印(1)]は、高濃度層の影響で あることが分かります。 また、下層SiO2膜からSi基板におけるF分布[矢印(2)]は、 深い領域まで測定した際に生じる、面荒れに伴う深さ方向 分解能の低下であることが分かります。 この他にも下記のような評価において、Backside SIMS が有効です。 • 表面側に厚い積層構造を有する試料の基板付近の評価 • 表面に凹凸が存在する試料の下層膜の評価 • メタル膜と下層膜界面の評価 1E+18 1E+19 1E+20 1E+21 1E+22 1E+23 1E+24 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Depth (μm) F Concentration (atoms/cｍ3) (1) (2) Frontside SIMS 分析方向 Backside SIMS 分析方向 SiO2 FSG SiO2 Si基板 FSG膜と下層SiO2膜界面のF(フッ素)の拡散評価
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