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11/05/2021

No.0525 ESR法によるSiN極薄膜(<10 nm)の欠陥量評価

SiN膜中の欠陥(ダングリングボンド)はチャージトラップとなるため、電気特性に影響を与える。ダングリングボンドはESR法により定量可能であるが、極薄膜の場合、強いSi基板由来の信号が重なってくるため評価が難しい。当社では、基板の信号除去方法を新たに確立し、極薄膜の評価が可能になった。

SiN膜中のダングリングボンド(欠陥)

SiN極薄膜(<10 nm)の場合、微弱な膜由来のダングリングボンドの信号(①)に 、強い基板由来の信号(②)が重なってくるため、膜の信号確認が容易でない事が多い。
 
        
 
基板の信号除去方法を新たに確立し、極薄膜の評価が可能になった。

極薄SiN膜のESRスペクトル(ALD成膜試料*)

                          * ALD; Atomic Layer Deposition

 
信号除去処理の効果により、Si基板のみではほとんど信号が認められないが、薄膜成膜試料ではSiN由来の信号が明確に確認できる。

極薄SiN膜の積分型ESRスペクトル(上図の積分型、基板の信号除去処理後)

    
SiN (8 nm)/Siのダングリングボンド量(体積密度)は、SiN (4 nm)/Siと一致(定量誤差±10 %以内で一致)⇒ SiN膜由来の信号を検出できている事を示す。

先端半導体デバイスに使用される10 nm以下の極薄SiN、SiON膜でも膜中の欠陥量評価が可能である。