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半導体計測評価事典

コードNO0162
発刊日1994年2月
監修
高柳 邦夫 東京工業大学 大学院総合理工学研究科 教授
田島 道夫 宇宙科学研究所 衛星応用工学研究系 教授
松井 純爾 日本電気(株)研究開発グループ 主席研究員
主査
成沢 忠 松下電器産業(株)半導体技術センター グループマネージャー
細木 茂行 (株)日立製作所 中央研究所探索研究部 主任研究員
遠藤 伸裕 日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所 微細加工技術部 部長
大黒 紘 (株)松下テクノリサーチ 業務推進部 取締役
価 格本体55,000円+税
体 裁B5判上製 706頁
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半導体計測評価事典 コストミニマム時代のプロセスコントロール、半導体表面機能制御、信頼性と均一性、コストパフォーマンスの飛躍的向上を実現する!
計測評価法を7分野に分類し、各評価法をコンパクトに解説―製品歩留り・生産性向上のためのキーテクノロジー

主要構成

第1篇 半導体の電子線計測評価手法
第2篇 半導体のX線計測評価手法
第3篇 半導体のイオン・中性子線による計測評価手法
第4篇 半導体の電界・磁界による計測評価手法
第5篇 半導体の光学的計測評価手法
第6篇 半導体の電気的特性評価手法
第7篇 半導体の化学的分析評価手法

【本書の特徴】

計測評価手法の的確な選択、装置原理・品名と参考価格、評価法の原理と解析例、試料形状など計測法の注意点とデータの読み方、各計測評価手法の課題点と今後の可能性について、簡潔かつビジュアルに整理・集大成
「使い勝手」を重視した、高信頼化のための実践指針書

【「半導体計測評価事典」出版編集方針】

 半導体材料・デバイス・プロセスの高信頼化のために、今や計測・評価技術はインライン・オフラインを問わず、必須かつ不可欠な技術となった。 各種の物理・化学的な計測・評価手法の進展はまさに日進月歩であり、半導体関連技術者にとって各手法の原理と得られる情報を正しく把握し、それらを的確に選択して組み合わせ得る力が強く求められている。 この要請に応えるため、われわれは以下の編集方針にもとづき本書発刊を計画した。
  1. 本書の読者対象と狙い
     半導体材料・デバイス・プロセス・装置関連のエンジニアおよび分析技術者、とくに分析を必ずしも専門としない25〜35歳の初級・中級者を対象とする。
     上記読者が自己の専門外の手法について、その原理・計測評価項目・応用例等を知り、さらになぜその手法を用いるのか、その手法によって何がどこまで得られるかが判ることを本書の狙いとする。 「使い勝手」の良い本を作る。
  2. 本書の編集領域
    1. 半導体材料を主体に、さらに材料評価に関わるデバイス評価手法を含める。 本書の「半導体」とは、あくまでデバイスを念頭においたものである。
    2. 材料としては、シリコンと化合物半導体(II−VIを含む)に絞り、デバイスは半導体光デバイス・高速デバイスを含める。 非半導体材料も半導体デバイスに使用されるものは含める。
    3. 有機半導体は除く。
  3. 各テーマ共通執筆項目(項目は1〜5の順を原則とする)
    1. 課題
      1. 半導体構造、組成、状態、形態、あるいは物性のどの部分を狙いとするのか項目を列挙する。
      2. 各項目について、分かりやすく図式化する。
    2. 装置
      1. 用いられる装置の構成の概要を図示する。 装置の詳細な構成だけではなく、原理が分かるようなものとする。
      2. 市販品であれば品名及び参考価格を挙げる。
    3. 原理
      計測法の原理を述べる。難しい算術式は避ける。
    4. 評価法
      1. 課題で挙げた評価対象毎に計測されるデータの例を示し、そのデータからどの様に評価(解析)されるかを分かりやすく説明する。 その際、3の原理が有効に使われることが望ましい。
      2. 精度の高い評価を行うため試料形状など計測法の諸注意を、課題毎に述べる。
    5. まとめ
      この計測・評価手法で現在どういう課題がこなせるかをもう一度整理する。 将来可能となることがあれば、そのことにも触れる。
本書を通して、半導体関連技術者と分析担当者のコミュニケーションを促進し、デバイスの一層の高信頼化を実現することが監修者の願いである。
監修者<高柳 邦夫/田島 道夫/松井 純爾>

内容目次

第1篇 半導体の電子線計測評価手法

第1章 形態(走査電子顕微鏡)<永谷 隆>


第2章 構造

第1節 顕微鏡法
  1. 高分解能・断面TEM法(HR Section TEM)
    1. ガリウムヒ素系の断面TEM<上田 修>
    2. シリコン系の断面TEM<酒井 朗>
  2. 明視野・暗視野法(Bright-Dark Field Microscopy)
    1. 明視野・暗視野法<柿林 博司>
    2. 等厚干渉縞法<柿林 博司>
    3. 弱ビーム<市野瀬 英喜>
  3. 走査反射電子顕微鏡(SREM)法<井上 直久>
第2節 電子回折法
  1. 透過電子回折<高柳 邦夫>
  2. 反射電子回折法(RHEED)<坂本 統徳>
  3. 低速電子回折法<河津 璋/坂間 弘/西片 一昭>
  4. 収束電子回折(CBED)<友清 芳二>

第3章 組成と状態

第1節 電子線励起電流法<亀島 泰文>
第2節 電子分光法
  1. 光電子分光法(PES)<二瓶 好正>
  2. オージェ電子分光法(AES)<中島 尚男>
  3. 低速電子エネルギー損失分光<小間 篤>
  4. 電子線エネルギー損失分光(EELS)<市ノ川 竹男>
  5. カソードルミネッセンス法(CL)<亀島 泰文>
第3節 電子ビーム励起X線分析法
  1. エネルギー分散型X線分光法<板東 義雄>
  2. 電子プローブ・マイクロアナリシス(EPMA)<村田 顕二>

第4章 陽電子法<谷川 庄一郎>
  1. 計測評価手法のねらい
  2. 陽電子法の基本原理―陽電子と固体の相互利用
  3. 陽電子を利用した計測評価装置
  4. 陽電子による点欠陥や不純物原子検出の例
  5. 将来の展開

第2篇 半導体のX線計測評価手法

第1章 構造

第1節 X線回折法
  1. 粉末法<中山 正雄>
  2. ラウエ法<菊池 哲夫>
  3. ワイセンベルク法<菊池 哲夫>
  4. X線準禁制反射法(XFR:X-ray Quasi-Forbidden Reflection)<藤本 勲>
  5. カット面検査法<菊池 哲夫>
第2節 高精度回折法
  1. 高精度回折法<杉井 清昌>
  2. 多結晶反射法<杉井 清昌>
  3. ボンド法<Bond法><岡田 安正>
  4. 二波長法<岸野 正剛>
第3節 X線トポグラフ法
  1. 概説<松井 純爾>
  2. ラング法(Lang法)<松井 純爾>
  3. 反射トポグラフ法(ベルク・バレット法、回転振動法)<高野 幸男>
  4. 平面波X線トポグラフ法<石川 哲也>
  5. KIT(Kinematical Image Technique)法<藤本 勲>
  6. 散乱トポグラフ法(Scattering Topography)<近浦 吉則/鈴木 芳文>
第4節 表面回折法
  1. 概説<高橋 敏男>
  2. 微小角入射X線回折(GID)法<水木 純一郎>
  3. ロッドプロファイル法<高橋 敏男>
  4. CTR(トランケーションロッド)法<原田 仁平>
第5節 X線干渉法
  1. 概説<石川 哲也>
  2. X線定在波法<石川 哲也>
  3. ペンデル縞法<飯田 敏/杉田 吉充>
  4. X線干渉計<中山 貫>
第6節 XAFS(X線吸収スペクトル)<大柳 宏之>
  1. 概説
  2. EXAFS
  3. XANES

第2章 組成と状態

第1節 蛍光X線分析法(FXA)<多田 芳史>
  1. 蛍光X線分析法
  2. 全反射蛍光X線分析法
第2節 X線光電子分光<尾嶋 正治>


第3篇 半導体のイオン・中性子線による計測評価手法

第1章 構造

第1節 イオン散乱<成沢 忠>

第2節 分子線散乱<山本 恵彦>

第3節 中性子線散乱法<水木 純一郎>


第2章 組成と状態

第1節 イオン散乱<綿森 道夫/尾浦 憲治郎>
  1. ラザフォード散乱法(RBS法)
  2. リコイル散乱(ERD)
第2節 イオンによるフォトン励起<山本 康博>
  1. 粒子励起X線放射分光(PIXE)
  2. SCANIIR
第3節 イオンによる電子励起<浦野 俊夫/金持 徹>
  1. イオン励起オージェ電子分光
  2. イオン中性化分光
  3. 準安定原子脱励起電子分光
第4節 核反応の利用<宇田 応之>
  1. 核反応分析
  2. 共鳴型核反応分析
  3. 荷電粒子放射化分析
  4. 粒子励起γ線放射分光
第5節 粒子質量分析法<吉岡 芳明/塚本 和芳/東條 二三代>
  1. イオン質量分析法
  2. 中性粒子質量分析法

第4篇 半導体の電界・磁界による計測評価手法

第1章 STM

第1節 STM(走査型トンネル顕微鏡)<細木 茂行/長谷川 剛>

第2節 STS<細木 茂行/長谷川 剛>

第3節 SXM(STMファミリー)<保坂 純男>


第2章 FEM、F1M、AP<酒井 明>


第3章 ESR、NMR、ODMR

第1節 ESR<村上 浩一>

第2節 NMR<末光 眞希>

第3節 ODMR<森垣 和夫>


第5篇 半導体の光学的計測評価手法

第1章 序論<田島 道夫>
  1. 概説
  2. 光学的計測評価手法の基礎

第2章 光吸収・光反射<永井 直人/石田 英之>


第3章 ラマン分光法<河東田 隆>


第4章 フォトルミネッセンス<田島 道夫>


第5章 光伝導・光容量法<水田 正志>


第6章 変調分光法<喜多 隆/西野 種夫>


第7章 音波・熱波分析<坪内 和夫>


第8章 マイクロ波分析<宇佐美 晶>


第9章 光散乱法
  1. 赤外線散乱トモグラフィ<守矢 一男>
  2. パーティクルカウンタ(表面検査計)<阿部 孝夫>
  3. 魔鏡トポグラフ<釘宮 公一>

第10章 光学顕微鏡<高須 新一郎>


第6篇 半導体の電気的特性評価手法

第1章 半導体デバイスの評価

第1節 ダイオード構造
  1. Pn接合特性<石嶋 俊之/上野 和良>
  2. ショットキー接合特性<石嶋 俊之/上野 和良>
  3. MISのC-V特性<寺田 和夫>
  4. MISのI-V特性<寺田 和夫>
第2節 MISFET
  1. 移動度<寺田 和夫>
  2. しきい値電圧<寺田 和夫>
  3. サブスレッショルド特性<寺田 和夫>
  4. 実効チャネル長<寺田 和夫>
  5. 実効チャネル幅<寺田 和夫>
  6. 短チャネル効果<寺田 和夫>
  7. ホットキャリア効果<寺田 和夫>
  8. 基板バイアス効果<寺田 和夫>
  9. バンド間トンネル電流<寺田 和夫>
  10. 遅延時間と消費電流<寺田 和夫>
  11. 測定装置<山本 豊二>
第3節 バイポーラトランジスタ<沢入 明弘>
  1. hFE
  2. ガンメル特性
  3. 接合耐圧
  4. 寄生抵抗
  5. 寄生容量
  6. fT、fTmax
  7. ゲート遅延時間(tpd
  8. 消費電力
第4節 化合物デバイスの特性評価<大野 泰夫>
  1. Sパラメータ測定
  2. 高周波ノイズ測定
  3. 周波数分散測定
  4. サイドゲート効果測定
第5節 光デバイスの特性評価<宇治 俊男>
  1. 電流−光出力特性
  2. 応答特性
  3. 光ビーム特性

第2章 半導体関連材料および構成要素の評価

第1節 半導体結晶<斉藤 修一>
  1. ライフタイム測定
  2. ホール効果
  3. 層抵抗測定
  4. 抵抗率測定
  5. DLTS
第2節 配線材料<吉川 公麿>
  1. 層抵抗測定
  2. コンタクト抵抗測定
  3. エレクトロマイグレーション(EM)寿命測定法
  4. ストレスマイグレーション(SM)寿命測定法
第3節 素子分離と寄生効果<笠井 直記>
  1. フィールドしきい値電圧
  2. リーク電流
  3. 狭チャネル電流
  4. CMOSのラッチアップ現象

第3章 半導体集積回路の評価

第1節 論理LSIの試験法<山田 八郎>

第2節 メモリLSIの試験法<高田 正日出>

第3節 アナログLSIの試験法<四柳 道夫>


第7篇 半導体の化学的分析評価手法

第1章 実験の関始にあたって

第1節 実験作業環境の清浄化<中村 稔>

第2節 実験器具の清浄化<中村 稔>

第3節 水および試薬の精製<大黒 紘/川原 伸一郎>


第2章 原子吸光分析<角田 成夫>


第3章 発光分析<浅田 庄太郎>


第4章 ICP質量分析<大黒 紘>


第5章 イオンクロマトグラフィー<渡辺 一夫>


第6章 放射性同位元素を利用した評価<川村 賢二>



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執筆者一覧(敬称略、肩書等は発刊時のものです)
 
■ 監修
高柳 邦夫東京工業大学 大学院総合理工学研究科 教授
田島 道夫宇宙科学研究所 衛星応用工学研究系 教授
松井 純爾日本電気(株)研究開発グループ 主席研究員
 
■ 主査
成沢 忠松下電器産業(株)半導体技術センター グループマネージャー
細木 茂行(株)日立製作所 中央研究所探索研究部 主任研究員
遠藤 伸裕日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所 微細加工技術部 部長
大黒 紘(株)松下テクノリサーチ 業務推進部 取締役
 
■ 執筆者(執筆順)
高柳 邦夫東京工業大学 大学院総合理工学研究科 教授
田島 道夫宇宙科学研究所 衛星応用工学研究系 教授
松井 純爾日本電気(株)研究開発グループ 主席研究員
永谷 隆埼玉工業大学 工学部電子工学科 教授
上田 修(株)富士通研究所 基盤技術研究所ULSI結晶研究部 主任研究員
酒井 朗日本電気(株)マイクロエレクトロニクス研究所 主任
柿林 博司(株)日立製作所 中央研究所探索研究部 主任研究員
市野瀬 英喜東京大学 工学部材料学科 助手
井上 直久日本電信電話(株)LSI研究所量子デバイス部研究部 主幹研究員
坂本 統徳工業技術院 電子技術総合研究所 電子デバイス部 部長
河津 璋東京大学 工学部物理工学科 教授
坂間 弘東京大学 工学部物理工学科
西片 一昭古河電気工業(株)横浜研究所
友清 芳二九州大学 超高圧電子顕微鏡室 助教授
亀島 泰文日本電気(株)材料部品分析評価センター材料分析部 主管技師長
二瓶 好正東京大学 生産技術研究所 教授
中島 尚男大阪大学 産業科学研究所 教授
小間 篤東京大学 大学院理学系研究科 教授
市ノ川 竹男早稲田大学 理工学部応用物理学 教授
板東 義雄科学技術庁 無機材質研究所第3研究グループ 主任研究官
村田 顕二大阪府立大学 工学部電子物理工学科 教授
谷川 庄一郎筑波大学 物質工学系 教授
中山 正雄理学電機(株)応用技術センター センター長
菊池 哲夫理学電機(株)設計部開発課
藤本 勲NHK 放送技術研究所先端素子研究部 部長
杉井 清昌日本電信電話(株)光エレクトロニクス研究所光材料研究部 部長
岡田 安正工業技術院 電子技術総合研究所 電子基礎部基礎物質研究室 主任研究官
岸野 正剛姫路工業大学 工学部電子工学科 教授
高野 幸男東京理科大学 基礎工学部材料工学科 教授
石川 哲也東京大学 工学部物理工学科 助教授
近浦 吉則九州工業大学 工学部 教授
鈴木 芳文九州工業大学 工学部 助教授
高橋 敏男東京大学 物性研究所凝縮系物性部門 助教授
水木 純一郎日本電気(株)基礎研究所 研究専門課長
原田 仁平名古屋大学 工学部応用物理学科 教授
飯田 敏富山大学 理学部物理学科 助教授
杉田 吉充前 富山大学 理学部 教授
中山 貫工業技術院 計量研究所 首席研究官
大柳 宏之工業技術院 電子技術総合研究所 電子基礎部基礎物質研究室 室長
多田 芳史理学電機(株)X線研究所 企画室長
尾嶋 正治日本電信電話(株)境界領域研究所機能材料研究部 グループリーダ
成沢 忠松下電器産業(株)半導体研究センター グループマネージャー
山本 恵彦筑波大学 物理工学系 教授
綿森 道夫大阪大学 工学部電子工学科 助手
尾浦 憲治郎大阪大学 工学部電子工学科 教授
山本 康博法政大学 イオンビーム工学研究所 教授
浦野 俊夫神戸大学 工学部電気電子工学科 助教授
金持 徹神戸大学 工学部電気電子工学科 教授
宇田 応之早稲田大学 理工学部材料工学科 教授
吉岡 芳明(株)松下テクノリサーチ 材料試験部 参事
塚本 和芳(株)松下テクノリサーチ 材料試験部 主任技師
東條 二三代(株)松下テクノリサーチ 材料試験部
細木 茂行(株)日立製作所 中央研究所探索研究部 主任研究員
長谷川 剛(株)日立製作所 中央研究所探索研究部 研究員
保坂 純男(株)日立製作所 基礎研究所 主任研究員
酒井 明京都大学 工学部附属メゾ材料研究センター 教授
村上 浩一筑波大学 物質工学系 助教授
末光 眞希東北大学 電気通信研究所 助教授
森垣 和夫山口大学 工学部共通講座 教授
永井 直人(株)東レ リサーチセンター構造化学研究部 研究員
石田 英之(株)東レ リサーチセンター構造化学研究部 部長
河東田 隆東京大学 工学部電子工学科 助教授
水田 正志日本電気(株)基礎研究所物性応用研究部 部長
喜多 隆神戸大学 工学部電気電子工学科 助手
西野 種夫神戸大学 工学部電気電子工学科 教授
坪内 和夫東北大学 電気通信研究所 教授
宇佐美 晶名古屋工業大学 工学部電気情報工学科 助教授
守矢 一男三井金属鉱業(株)総合研究所半導体評価装置開発室 室長
阿部 孝夫信越半導体(株)磯部研究所 研究主幹
釘宮 公一松下電器産業(株)中央研究所 主幹研究員
高須 新一郎SEMIジャパン SEMIスタンダード技術顧問
石嶋 俊之日本電気(株)システムASIC事業部 製品技術課 課長
上野 和良日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所 高集積技術開発部 主任
寺田 和夫日本電気(株)マイクロエレクトロニクス研究所 LSI基礎研究部 課長
山本 豊二日本電気(株)マイクロエレクトロニクス研究所 超高集積回路技術部
沢入 明弘日本電気(株)LSI事業本部 システムLSI推進開発本部第1デバイス技術部 課長
大野 泰夫日本電気(株)マイクロエレクトロニクス研究所 主管研究員
宇治 俊男日本電気(株)関西エレクトロニクス研究所 フォトニック素子研究担当部長
斉藤 修一日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所 結晶開発部 課長
吉川 公麿日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所 課長
笠井 直記日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所 メモリ開発部 主任
山田 八郎日本電気(株)マイクロエレクトロニクス研究所 課長
高田 正日出日本電気(株)マイクロエレクトロニクス研究所 システムULSI研究部 部長
四柳 道夫日本電気(株)マイクロエレクトロニクス研究所 システムULSI研究部 主任
中村 稔松下電子工業(株)電子総合研究所 技術部化学分析室 主任技師
大黒 紘(株)松下テクノリサーチ 業務推進部 取締役
川原 伸一郎(株)松下テクノリサーチ 材料試験部無機分析グループ 技師
角田 成夫住友シチックス(株)シリコン技術本部材料科学グループ グループ長
浅田 庄太郎(株)島津製作所 第2分析事業部プロダクトマネージャ 課長
渡辺 一夫日本ダイオネクス(株)東京支社 営業部応用技術課 主任
川村 賢二(株)松下テクノリサーチ 材料試験部構造分析グループ 主任技師


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