【分析事例】酸化物半導体
酸化物半導体の分析事例をご紹介します
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酸化物デバイスにおける局所元素分布を酸素同位体を用いて高感度に評価
酸化物ReRAMでは、電場印加に伴う酸素拡散がメモリ動作（抵抗変化）と関連しているとされていました。 SIMS分析では同位体を測定可能であるため、同位体18Oイオン注入技術を利用すれば、酸素拡散の追…
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XRD：X線回折法
2次元検出器を用いて測定を行うと、回折角(2θ)に加えてあおり方向(χ)の情報も同時に得られます。観測される2次元回折像は材料の結晶性や配向性などの特徴を可視化することが出来るため、配向性が特性に影響…
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極浅い領域においてもドーパント分布・接合の評価が可能
デバイスの微細化により、極浅い領域における不純物の深さ方向分布評価の必要性が高まっています。 正確な評価を行うためには、通常よりも低いエネルギー(1keV以下)の一次イオンビームを用いたSIMS分析…
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光電子の平均自由行程を用いた膜厚の見積もり
シリコンウエハ上の自然酸化膜・シリコン酸窒化薄膜など、厚さ数nm以下の極薄膜について、サンプル最表面のSi2pスペクトルを測定します。得られたスペクトルの波形解析を行うことにより、各結合状態の存在割合…
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シリコン周囲の局所構造解析、中間酸化物の定量、バルク・界面の評価
シリコン酸化膜はMOSデバイスやリチウムイオン二次電池の負極材料として広く利用されていますが、中間酸化物の有無や界面での結合状態がデバイス特性に大きな影響を与えることが知られています。 放射光を用い…
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【分析事例】酸化ガリウムGa2O3膜表面近傍の金属元素濃度評価
極浅い領域でも高感度に分析
酸化ガリウムGa2O3は、SiCやGaNよりもバンドギャップが広く、優れた物性を有することから、高効率・低コストが期待できるパワーデバイス材料として注目を集めています。ウエハの開発には、特性を左右する…
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TEM：透過電子顕微鏡法
透過電子顕微鏡での電子回折法は、試料への電子線の入射の仕方によって3つに分類されます。それぞれの特徴とデータ例を示します。評価対象物のサイズや分析目的に応じて、適切な手法を選択する必要があります。
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XPS：X線光電子分光法
XPS分析ではX線照射により得られた光電子のエネルギーを観測することにより、物質表面の結合状態評価を行います。金属元素が酸化状態にあるかどうかの評価はもちろん、酸化によるエネルギーシフト（ケミカルシフ…
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表面汚染を除去してXPSによる評価を行います
XPSは表面敏感な手法のため、大気等による有機付着物由来のCが主成分レベルで検出されます。こういった有機付着物由来のCの影響を減らすことは、膜本来の組成を評価する上で重要です。 通常、有機付着物の除…
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目的に合わせた測定条件で評価を行います
LEDやパワーデバイスに用いられるGaN膜について、XPSを用いて組成・結合状態を評価した例を紹介します。成膜条件や表面処理等により、組成や結合状態がどのように変わるのかを把握しておくことは、プロセス…
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XPS・UPSを用いた結合状態・電子状態評価
IGZO膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進んでいる材料です。 複数の金属元素から構成されるため、プロセスによってどのように組成や結合状態、電子状態がどのように変化するかを把握しておくこと…
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電子回折で結晶性・配向性を連続的に評価
IGZO膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進んでいる材料です。 薄膜中の結晶構造の有無はTFT特性や信頼性に影響する可能性があり、デバイス中における局所的な結晶評価が必要になります。 T…
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SSDP-SIMSによる高濃度層の影響を避けた測定
IGZO膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進んでいる材料です。IGZO膜中に金属元素が拡散するとTFT特性が劣化することが懸念されるため、IGZO膜を用いたデバイス特性および信頼性評価には膜…
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IGZO膜中Hについて、高感度で深さ方向分布の評価が可能
IGZO膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進んでいる材料です。IGZO膜中のH濃度に応じてキャリア濃度が変化して電気特性が変動するため、IGZO膜を用いたデバイス特性および信頼性評価には膜中…
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酸化物半導体中、金属元素の価数・配位数・構造秩序性の評価
透明酸化物半導体のIGZO薄膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進められていますが、TFT特性の安定性の面で実用に課題が残されております。この課題を解決するためにはIGZO成膜メカニズムの解明…
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【分析事例】IGZO（粉末・バルク・薄膜）の組成・不純物分析
主成分及び金属不純物元素の定量分析
透明酸化物半導体であるIGZO薄膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進んでいます。 IGZOは薄膜の組成や膜中の不純物量で特性が変化する材料であり、組成・不純物の情報を得ることは重要です。 …
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組成・結合状態・構造・密度の評価が可能
CIGS薄膜太陽電池の高効率化において、光吸収層から透明電極までのバンド構造や結晶性の制御のために様々なバッファ層材料が検討されております。 平坦化された基板上に成膜したZn系バッファ層についてX線…
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光電子の平均自由行程を用いた膜厚の見積もり
シリコンウエハ上の自然酸化膜・シリコン酸窒化薄膜など厚さ数nm以下の極薄膜について、XPS分析によって膜厚を算出した事例をご紹介します。Siウエハ最表面のSi2pスペクトルを測定し、得られたスペクトル…
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酸化物半導体のXRD・XRR分析事例
透明酸化物半導体であるIGZO薄膜はディスプレイ用TFT材料として研究開発が進んでいます。 IGZOは膜の組成・酸素欠損の有無・結晶性で大きく特性が変化する材料でもあり、膜質との相関を考慮することが…
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XAFSとXPSの複合解析によって高精度なバンドギャップ評価が可能
薄膜試料のバンドギャップはこれまでUV-Vis・PL・XPSなどの分析手法で測定されてきましたが、材料・膜厚・基板などの試料構造の制約から評価可能なケースが限られていました。 今回、XAFSとXPS…
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TDS：昇温脱離ガス分析法
TDSは高真空中（1E-7 Pa）で試料を昇温させ、脱離したガスを検出する手法です。高真空中で試料を等速昇温するため微量な脱ガス（単原子層レベル）についても温度依存性を確認することができます。また一部…
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InGaZnO4粒子の超高分解能STEM観察
Csコレクタ（球面収差補正機能）付きSTEM装置により、超高分解能観察（分解能0.10nm）が可能となりました。原子量に敏感なHAADF※-STEM像は多元系結晶構造を直接理解できる有効なツールです。…
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昇温過程での相転移・結晶性変化を追跡評価
Pt をSi 基板にスパッタ蒸着させた試料に対して、昇温させながらOut-of-plane XRD, In-plane XRD 測定をそれぞれ行いました。両測定で、Pt(111) は500℃より高い温…
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昇温しながらXRD測定が可能
材料が昇温に伴って化学反応・相変化を経て結晶構造に変化が起こる場合、昇温しながらXRD測定を行うことが有効です。高温XRD測定を行うことで、硫酸銅五水和物の熱分解生成物の同定を行った事例を紹介します。…
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GC/MS：ガスクロマトグラフィー質量分析法
ＷＡ（ウエハアナライザー）は、φ76～300mmのウエハを昇温加熱することにより、ウエハ表面に付着している有機汚染物質をガス化させ捕集管にトラップする装置です。そのため、デバイス特性への影響や製造上の…
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価電子帯・ギャップ内準位について元素別の情報が得られます
放射光を用いた軟X線発光分光（SXES）は材料を構成する各元素について、フェルミ準位近傍の部分状態密度（pDOS）を直接的に得られるため、材料の電子状態を評価する手法として幅広く用いられています。さら…
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材料の価電子帯・伝導帯・ギャップ内準位の詳細な情報が得られます
材料の様々な特性を制御するにあたって価電子帯・伝導帯・ギャップ内準位といったバンド構造の把握は極めて重要な評価項目となっていますが、それらを直接的かつ詳細に評価する分析手法は限られています。放射光を用…
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SIMS：二次イオン質量分析法
異種材料間の界面のSIMS分析プロファイルは、深さ方向にある幅をもって変化します。これはSIMS分析の特性上、イオンビームミキシングとスパッタ表面の凹凸（ラフネス）の影響を受けるためです。検出している…
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GC/MS：ガスクロマトグラフィー質量分析法
半導体や液晶などの製造が行われているクリーンルームでは、パーティクルだけでなく分子レベルの化学汚染（分子状汚染）を把握することが重要です。浮遊分子状汚染物質としては酸・塩基性ガスや凝集性有機物質、ドー…
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ppmオーダーの微量金属も評価可能です
各種材料の特性を設計・制御するにあたって、母材に微量含まれている元素の種類や量、またそれらの存在状態を明らかにするのは非常に重要です。このうち元素の種類や量に関してはSIMS(二次イオン質量分析法)や…
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AFM :原子間力顕微鏡法
AFMは微細な探針で試料表面を走査し、ナノスケールの凹凸形状を三次元的に計測する手法です。 金属・半導体・酸化物などの材料評価だけでなく、毛髪やコンタクトレンズなどのソフトマテリアルまで幅広い材料を…
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超音波顕微鏡による内部空隙の観察事例
パワーデバイスやMEMSデバイスなどに用いられる、貼り合わせシリコンウエハを作成する際、貼り合わせ工程において界面に局所的に空隙が発生する事があります。 300mm貼り合わせウエハ内部を超音波顕微鏡…
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～XPSと計算シミュレーションの比較から～ 価電子帯スペクトルからの電子状態解析
XPSは内殻準位からの光電子スペクトルより物質の組成・結合状態を評価する手法です。一方でフェルミ準位近傍には最外殻電子の状態を反映した価電子帯スペクトルが現れます。本資料では、Sn酸化物に対して第一原…
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【分析事例】STEM,EBSDと像シミュレーションを併用した解析
像シミュレーションを併用した結晶形の評価
高分解能HAADF-STEM像は、結晶の原子配列を反映した画像であることから、種々の結晶方位に対応したSTEM像をシミュレーションすることにより、多結晶体中の結晶粒間の相対方位や観察像の正確な理解に役…
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【分析事例】STEM・EDXデータと像シミュレーションによる評価
STEM像と原子組成の測定結果から結晶構造の評価ができます
試料の測定によって得られた結果と、シミュレーションの併用により、結晶構造の評価が可能です。 本資料では、多結晶体であるネオジム磁石において、HAADF-STEMとEDXの測定によって得られた結果と、…
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【分析事例】ワイドギャップ半導体β-Ga2O3のドーパント存在
ミクロな原子構造を計算シミュレーションによって評価可能
β-Ga2O3は広いバンドギャップを有し、優れた送電効率や低コスト化の面で次世代パワーデバイスや酸化物半導体の材料として期待されています。近年、β-Ga2O3はSiまたはSnのドーピングでn型化するこ…
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XRD等の測定データの解析から結晶内原子配置等の詳細な情報が得られます
リートベルト解析とはXRD（X線回折法）や中性子線回折法の測定データを解析する手法の一種です。既存手法による格子定数・空間群などの同定に加え、試料の結晶構造モデル（候補）がある場合は単位格子内部の原子…
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「多くの元素を感度よく測りたい!」というご要望にお応えします。 主成分から微量成分まで70元素以上の同時分析が可能です。
グロー放電質量分析計(GDMS)による新サービスを5/15(月)より開始しました。 ・主成分からppbレベルの微量成分までの70元素以上の同時分析が可能 ・従来困難であったC,N,Oをppmレベル…
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