局所酸分解/誘導結合プラズマ質量分析法による半導体用シリコンウェハー中の超微量金属元素の面内分布

概要

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半導体用Siウェハーの面内に偏析する超微量金属元素(Mg, Al, Cr, Fe, Ni, Cu)を定量するために, 湿式酸分解法とマイクロフローネブライザーMFN-ICP-Msを組み合わせ, 最適条件を検討した. 特定領域(3〜7cm^2)をエッチング可能なPTFE製局所分解治具を試作し, 硝酸-フッ化水素酸によるエッチングを試み, 1ml以下の少量溶液でエッチング深さを制御できることが分かった. 本法を半導体デバイスの電気的特性評価法であるTZDB特性により, 実際に耐圧劣化した部分(C-mode)と良好部分(C+ mode)を選択し, 適用した結果, 耐圧劣化部に局所的にCuが1.2〜39×10^<11> atoms/cm^2レベルで濃縮していることを明らかとした. 更に, 透過型電子顕微鏡(TEM)で試料の断面構造を観察し, ポリ電極/シリコン酸化膜上部4nm近傍にCuが存在していることを確認した. 本方法での検出限界(標準偏差の3σ)は溶液0.3mlにおいて, 4×10^9〜5×10^<10> atoms/cm^2であった.
社団法人日本分析化学会の論文
2001-06-05