(株)サイエンスフォーラム 私たちはintelligenceを提供します。


ANDOR
図書案内 セミナー案内 オンデマンド版 食品産業戦略研究所 お問い合せ メールマガジン 会社案内 Home
ウェーハ表面完全性の創成・評価技術

コードNO0231
発 刊1998年3月
編 者
津屋 英樹住友シチックス(株)取締役 プロセス技術センター長
価 格本体38,000円+税
体 裁A4判上製 270頁
試 読
 可  試読のお申込はこちらから
書籍の注文画面へ 執筆者一覧へ 詳細な内容を見る

ウェーハ表面完全性の創成・評価技術 材料技術面とプロセス技術両面からのウェーハ表面の完全性の創成技術に加え、評価技術の活用にまで言及したデバイス、装置、材料、各分野技術者必携の書

主要構成

第1章 デバイスからみたウェーハ表面・近傍完全性への要求
第2章 ウェーハ表面・近傍の完全性
第3章 ウェーハ表面・近傍完全性の実現−材料技術からのアプローチ
第4章 ウェーハ表面・近傍完全性の実現(2)−プロセス技術からのアプローチ
第5章 ウェーハ表面・近傍完全性の評価技術

【発刊の狙い】

 超LSIがシリコンウェーハに要求する項目は、ウェーハ表面近傍の結晶欠陥フリー、超平坦度、パーティクルフリー、高いゲッタリング能力、低重金属不純物濃度、原子レベルのマイクロラフネスなどである。 これらの多くはウェーハ表面の完全性に係わる項目であり、集積度の増大とともに益々厳しい数値となってくる。
 デバイス微細化の進展により従来問題にならなかった結晶成長導入(grown-in)欠陥の影響が顕在化し、その実体と生体機構の解明、さらには低減化へ向けての試みが盛んである。 一方ではエピタキシャルウェーハ時代の本格的な幕開けが間近であることを実感する。 また300mm大口径化への動きはトレンドを上まわる速いテンポで進行し、SOIへの関心も一層高まっている。 このようにシリコンウェーハは大きな変革期を迎えているが、いずれにしても表面及びその近傍の完全性を確保することが、デバイスの高性能化や歩留り向上のための至上命令になっている。 そのため超平坦化加工技術や超清浄化技術などのウェーハ加工プロセスのブレークスルーも求められる。
 このように材料技術面から表面の完全性を追求するアプローチは多彩であるが、投入されるウェーハがいかに完全なものであっても、デバイスプロセスで表面およびその近傍に不完全性が誘起される場合が多くある。 プロセス技術からの完全性へのアプローチももちろん重要である。 これらの完全性の創成技術に加えて、評価技術の活用は不可欠であり、さらなる極限へ向けた一層の高度化も進めなければならない。
 しかしながら完全性の実現は極めて難しいテーマである。 現状の技術を正しく認識し、比較し、何が工業的に本流の技術になりうるのか、深い洞察力が求められる。 本書はデバイスからのニーズ、多様な完全性の実態、完全性のつくり込み、完全性の評価技術について多角的に整理し直した。 現状の技術に科学の光を与え、「経験」から「サイエンス」へ高揚させることで確固たる生産技術になる。 完全性の追求には、デバイス、装置、材料の各分野の技術者がお互いをよく知ることが重要である。
 本書はそのために有用な情報を提供し、将来の技術開発の一助に資することを目的としている。
津屋 英樹

内容目次

序論
<津屋 英樹>
  1. ウェー八表面・近傍の完全性
  2. 材料技術面からの完全性の実現
  3. プロセス技術面からの完全性の実現
  4. 評価技術

第1章 デバイスからみたウェーハ表面・近傍完全性への要求
<山本 秀和/小山 浩>
  1. grown-in欠陥のデバイスヘの影響
  2. ウェーハ加工の表面完全性への影響
  3. エピウェーハと表面完全性
  4. SOIウェーハにおける表面完全性
  5. プロセス誘起欠陥

第2章 ウェーハ表面・近傍の完全性

第1節 grown-in欠陥の実体と生成メカニズム<宝来 正隆>
  1. grown-in欠陥の実体
  2. grown-in欠陥の生成挙動
  3. CZ-Si結晶中の欠陥領域を決定する成長パラメーター
  4. grown-in欠陥フリー結晶実現の可能性
第2節 COPの挙動<森田 悦郎>
  1. SC1洗浄のエッチング作用
  2. COPについて
    2.1 発見の経緯
    2.2 サイズ分布
  3. パーティクルカウンターの問題
    3.1 SC1洗浄とヘイズレベルの関係について
  4. 引き上げ速度とCOPのサイズ依存性
第3節 マイクロラフネス<鹿島 一日児>
  1. マイクロラフネスの定義化
  2. 測定法
  3. ヘイズモード値とマイクロラフネス
  4. パワースペクトル密度(PSD)の信頼性
  5. うねりと粗さ
  6. 規則構造性ヘイズ
    6.1 エピタキシャルウェーハにおけるRainbow haze
    6.2 水素処理ウェーバにおけるマイクロラフネス
  7. ヘイズモード値とパーティクル検出限界
第4節 スーパーフラットウェーハ<高須 新一郎>
  1. 従来動向と問題点
  2. スキャンニングステッパーへの対応と問題点
  3. 平坦度の定義とその表現
  4. 切断、ラップ研削の問題
  5. ラップ、研削によるうねりの除去問題
    5.1 低圧ラップ、研削
    5.2 無変形固定
    5.3 3面交代加工
  6. ポロシングの問題
  7. 計測の問題
  8. 今後の問題
第5節 シリコンウェーハ表面における金属の吸着脱離機構<上村 賢一/森 良弘>
  1. シリコンウェーハ表面への金属の付着機構について
    1.1 アルカリ溶液中での金属の吸着機構
    1.2 酸性溶液中での金属の付着機構
  2. 新洗浄方法について
    2.1 オゾン洗浄
    2.2 電解イオン水洗浄
    2.3 キレート添加洗浄
第6節 パーティクル<服部 毅>
  1. パーティクル汚染によるデバイス不良
  2. パーティクルの発生源
  3. ウェーハ上のパーティクルの検出
    3.1 鏡面ウェーハ上のパーチクル検出
    3.2 パターン付きウェーハ上のパーティクル計測
  4. ウェーハ上のパーティクルの分析
    4.1 パーティクルの分析方法
    4.2 パーティクル分析の応用
  5. パーティクルの除去と発生防止
第7節 原子レベルの超清浄表面<高萩 隆行>
  1. 表面の水素終端
  2. 表面有機汚染物
  3. 表面吸着水
  4. 表面凸凹
  5. 表面構造完全制御Si(111)面の作製の試み

第3章 ウェーハ表面・近傍完全性の実現―材料技術からのアプローチ

第1節 水素アニールウェーハ技術<松下 嘉明>
  1. ウェーハ表面層改善の歴史的背景
  2. HAlウェーハ技術
    2.1 酸素外拡散
    2.2 0SF;酸化誘起積層欠陥低減効果
    2.3 BMD制御
    2.4 COP制御
  3. Hiウェーハのデバイス特性への影響
    3.1 GOI;ゲート酸化膜耐圧
    3.2 表面構造;マイクロラフネス
第2節 エピタキシャル成長技術<鈴木 誉也>
  1. 平坦度
  2. パーティクル
  3. マイクロラフネス
  4. エピ層中の微小欠陥
  5. 重金属汚染
第3節 超平坦化ウェーハ加工技術の現状と動向<黒木 秀世>
  1. 要求されるウェーハ平坦度のトレンド
  2. ウェーハ加工技術の現状と課題
    2.1 スライシング
    2.2 ラッピング
    2.3 エッチング
    2.4 研磨
    2.5 現状プロセスの課題のまとめ
  3. ビット時代へ向けての平坦化技術
    3.1 平坦研削
    3.2 スピンエッチ
    3.3 両面研磨
    3.4 枚葉研磨
    3.5 PACE加工
    3.6 その他の加工技術
  4. 今後の展望
第4節 貼り合わせSOl<三谷 清/阿賀 浩司>
  1. SOI技術の概況
  2. 貼り合わせに必要なウェーハ表面完全性
  3. SOI活性層の結晶性
    3.1 活性SOI層の酸素析出
    3.2 1μm以下の薄膜SOI層の結晶性
  4. 表面完全性への課題と展望

第4章 ウェーハ表面・近傍完全性の実現(2)―プロセス技術からのアプローチ

第1節 応力による誘起欠陥とその低減策<福田 哲生>
  1. シリコン結晶の機械的強度
    1.1 固溶酸素、炭素、窒素の強度への影響
    1.2 酸素析出物の強度への影響
    1.3 ドーパントの強度への影響
    1.4 転位の発生応力
  2. 転位の発生と応力によるスリップの伸長
    2.1 スリップ発生のメカニズム
    2.2 300mmウェーハのスリップ発生の検討
  3. 300mmウェーハのスリップ発生の実際
  4. 300mmウェーハの今後
第2節 洗浄法によるウェーハ表面の平坦化<宮崎 誠一>
  1. Si(111)表面の原子レベル平坦化
  2. Si(100)表面の原子レベル平坦化
第3節 CVD薄膜形成における表面吸着水素の効果<室田 淳一/松浦 孝/櫻庭 政夫>
  1. CVDプロセスの高清浄化
  2. 表面水素終端とその安定性
  3. 表面水素終端とCVD表面吸着・反応
    3.1 WF6-SiH4系によるSi上へのWの選択成長
    3.2 Si表面のNH3による熱窒化
第4節 イオン注入による誘起欠陥とその制御<田村 誠男>
  1. 欠陥形成の概観
  2. 各種欠陥の形成
    2.1 2次欠陥
    2.2 3次欠陥
    2.3 ノックオン効果によって生じる欠陥
  3. 自欠陥と不純物との相互作用
    3.1 酸素・窒素・炭素などとの相互作用
    3.2 重金属との相互作用
  4. 欠陥の制御
    4.1 アニール雰囲気の効果
    4.2 アニール法の効果
    4.3 2重イオン注入
第5節 ドライエッチングによる誘起欠陥とその制御<寒川 誠二>
  1. プラズマエッチングにおける損傷(ダメージ)
  2. プラズマエッチングにおける基盤表面汚染損傷層とその影響
  3. チャージアップによる損傷

第5章 ウェーハ表面・近傍完全性の評価技術

第1節 DZの評価<定光 信介>
  1. エピによるDZ完全性の評価
  2. 再Mirror PolishによるDZの評価
第2節 OPPによるgrown-in欠陥の評価棟術<中居 克彦>
  1. OPPの原理
  2. OPPによる欠陥密度・形態・サイズの評価
    2.1 正確な密度算出方法―ゴーストシグナル除去
    2.2 形態検出方法―球体称、異方性
    2.3 欠陥サイズの検量線―TEM観察と0PPシグナル
  3. OPPによる結晶欠陥評価の応用例
    3.1 grown-in欠陥(ボイド欠陥)評価と酸化膜耐圧
    3.2 プロセス後の表面欠陥とリーク特性
    3.3 転位の観察
第3節 パーティクルカウンター・AFMによるCOP測定技術<藤瀬 経明>
  1. パーティクルカウンタにより検出される異物
  2. AFMによるCOP形状観察
  3. SC-1洗浄による評価
  4. ウェーハ面内の密度分布とサイズ分布
  5. 微小欠陥の検出および形状観察
第4節 OSDAによるgrown-in欠陥の計測<武田 一男>
  1. 深さ計測原理
  2. 粒径計測原理
  3. 測定例
    3.1 エピウェーハの欠陥深さ分布の測定例
    3.2 CZウェーハのgrown-in欠陥の測定例
  4. 測定限界と課題
第5節 ライフタイム測定によるエピ層の評価<荻田 洋一郎>
  1. 測定法
  2. 測定原理
  3. 測定の実際
    3.1 UV/ミリ波PCD法
    3.2 短波浪励起PL法
    3.3 表面光電圧法
    3.4 非接触MOSC-t法
    3.5 COSV-t法
第6節 電気的測定による表面結晶性評価<堀川 貢弘>
  1. DRAMで問題となるプロセス欠陥
  2. ショットキーバリアダイオードによるドライエッチングダメージ評価
  3. 接合リークによる金属汚染とLOCOS端の影響評価
  4. イオン注入欠陥のデータ保持特性による評価
  5. 金属汚染がある場合のイオン注入欠陥の回復
  6. 今後の課題
第7節 赤外トモグラフィ法による評価技術<南郷 脩史>
  1. 多波長LSTシステム(Multii-chroic Super MlLSA)
  2. 赤外線散乱トモグラフィ(IR-LST)の原理と特徴
  3. ブリュースタ角照明(BAI)を用いた非破壊非接触的な表面近傍の欠陥観察
  4. 内部全反射照明
    4.1 照明法と光学配置
    4.2 表面直下の照明
    4.3 表面ラフネスの影響
    4.4 低温プロセスと表面直下の欠陥
  5. 非弾性光のスペクトルと多波長LST
第8節 平面波X線トポグラフィによる微小歪測定<川戸 清爾>
  1. 高精度な結晶評価の必要性とX線トポグラフィ
    1.1 シリコン単結晶の不完全性にかかわる問題点
    1.2 X線による結晶評価の対象
    1.3 平面波X線トポグラフィと放射光の利用
  2. 微小歪分布の観察と盃の定量解析
    2.1 歪み分布像と歪みの解析原理
    2.2 イメージングプレートを周いた歪み解析システム
    2.3 歪み解析の高精度化
  3. 各種as-grownシリコンの微小歪
  4. 微小欠陥観察と表面欠陥観察へのアプローチ
    4.1 超平坦波透過回折トポグラフィ
    4.2 微小角入射表面回折トポグラフィ
第9節 X線反射トポグラフィによる表面・近傍の結晶性評価<土屋 憲彦>
  1. 半導体の結晶欠陥とX線トポグラフィ
    1.1 半導体デバイスと結晶欠陥
    1.2 結晶欠陥評価法
    1.3 X線トポグラフィ
  2. 反射型X線トポグラフィ
    2.1 Berg-Barrett法
    2.2 二結晶Berg-Barrett法
    2.3 X線トポグラフィ用検出媒体
  3. 各種結晶欠陥評価への適用
    3.1 ミスフイット転位
    3.2 スリップ
    3.3 素子パターンでの転位
第10節 全反射蛍光X線による微量重金属不純物測定<西荻 一夫>
  1. 全反射蛍光X線分析方法の原理
  2. 他の分析法との比較
  3. 装置の特徴
  4. 性能
  5. 応用例
    5.1 ウェーハ製造プロセス
    5.2 半導体製造プロセス
    5.3 その他の応用例
  6. UCS、ISOでの活動
    6.1 UCS(半導体基盤研究会)
    6.2 ISO(国際標準化機構)


このページの先頭へ

■執筆者一覧(執筆順・敬称略、肩書等は発刊時のものです)
 
■ 編 者
津屋 英樹住友シチックス(株)取締役プロセス技術センター長
 
■ 執筆者
津屋 英樹住友シチックス(株)取締役 プロセス技術センター長
山本 秀和三菱電機(株)ULSI開発研究所 評価・解析センター第3グループ グループマネージャー
小山 浩三菱電機(株)ULSI開発研究所(現 日本電子(株))
宝来 正隆住友シチックス(株)研究開発センター 主任部員
森田 悦郎三菱マテリアルシリコン(株)技術本部プロセス技術部 課長
鹿島 一日児東芝セラミックス(株)シリコン事業部技術部 主査
高須 新一郎SEMIJapan技術顧問
上村 賢一新日本製鐵(株)先端技術研究所半導体墓盤研究部 主任研究員
森 良弘新日本製鐵(株)先端技術研究所半導体墓盤研究部 主任研究員
服部 毅ソニー(株)セミコンダクタカンパニー 主幹研究員
高萩 隆行広島大学工学部教授
松下 嘉明東芝セラミックス(株)シリコン事業部技術部 部長
鈴木 誉也(株)日立製作所 日立研究所 主管研究員
黒木 秀世コマツ電子金属(株)技術開発本部加工技術部 加工技術課長
三谷 清信越半導体(株)半導体磯部研究所基礎研究部 室長
阿賀 浩司信越半導体(株)半導体磯部研究所 基礎研究部
福田 哲生富士通(株)ULSI開発部プロセス開発部 プロジェクト課長
宮崎 誠一広島大学 工学部第2類(電気系)助教授
室田 淳一東北大学 電気通信研究所附属超高速密度・高速知能システム実験施設 教授
松浦 孝東北大学 電気通信研究所附属超高速密度・高速知能システム実験施設 助教授
櫻庭 政夫東北大学 電気通信研究所附属超高速密度・高速知能システム実験施設 助手
田村 誠男アトムテクノロジー研究体 シニアリサーチサイエンティスト
寒川 誠二日本電気(株)シリコンシステム研究所研究専門課長
定光 信介住友シチックス(株)研究開発センター 副主任部員
中居 克彦新日本製鐵(株)先端技術研究所半導体基盤研究部 主任研究員
藤瀬 経明住友シチックス(株)研究開発センター
武田 一男(株)日立製作所 中央研究所ULSI研究部 主任研究員
荻田 陽一郎神奈川工科大学 電気電子工学科 教授
堀川 貢弘日本電気(株)ULSIデバイス開発研究所結晶開発部 エキスパートエンジニア
南郷 脩史ラトックシステムエンジニアリング(株)代表取締役
川戸 清爾ソニー(株)中央研究所材料解析センター 主幹研究員
土屋 憲彦(株)東芝 半導体材料技術部 参事
西萩 一夫(株)テクノス 研究開発部 部長


書籍の注文画面へ このページの先頭へ
図書案内 セミナー案内 食品産業戦略研究所 オンデマンド版 メールマガジン お問い合せ 会社案内 Home