【分析事例】LSI・メモリ
LSI・メモリの分析事例をご紹介します
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ｐｎ判定を含む拡散層の構造を明瞭に観察可能
市販LSI内のNPNバイポーラトランジスタについて全景からエミッタ部の拡大まで詳細に観察が可能です。 エミッタ電極の中心を通る断面を露出させ、AFM観察、SCM測定を行った事例です。 AFM像と重…
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Csコレクタ付TEMによる高分解能TEM観察
TEMの球面収差を補正したCsコレクタ付TEM装置を用いることで、高分解能で素子の断面構造観察を行うことができます。 本事例では市販のMPUトランジスタ部の高分解能(HR)-TEM観察とEDX元素分…
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AES：オージェ電子分光法
AES分析では、微小異物の最表面の元素組成評価を行うことが可能なため、微小領域における異物分析に有用です。しかし、電子線等のダメージの影響により異物が変化したり消失してしまう可能性があります。 特に…
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微小特定箇所の無機成分・有機成分を同時に測定
TOF-SIMSには有機物、無機物の同時評価、微小領域に対応、最表面を感度よく分析できるなどの特徴がありますので、洗浄工程での残渣調査などに力を発揮します。 Siウェハ上で純水を乾燥した事例を紹介し…
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Cuスペクトルの複合解析
Cu2p3/2スペクトルとCuオージェスペクトル等の解析から、Cu表面の結合状態・定量評価・膜厚評価が可能です。 主な応用例として、Cu配線のCMP処理・洗浄の評価、Cu電極の錆・変色調査が挙げられ…
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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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目的箇所のみサンプリングし、ウェハを割らずにサンプル作製します
ウェハ・チップを割らずに小片を抜き出して薄片化し、高分解能TEM観察・分析を行います。 さらに分析したい箇所を残してカットしてサンプルを作製することで、目的箇所をご要望のあらゆる方向からTEM観察・…
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感度を高めてpptレベルの濃度分布を評価します
SIMS分析における検出感度は単位時間あたりの試料のスパッタ量に依存します。元素によりますが、取得する不純物を1元素に限定することで感度が大幅に向上し、5E13 atoms/cm3以下のppt (pa…
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イメージングSIMSにより微小領域・微量元素の濃度分布を可視化できます
市販品MEMSについて、BとAsの三次元イメージングSIMS測定を行いました（測定領域：75μｍ角、深さ：約1.5μm）。測定後のデータ処理により、任意断面・任意深さの面分布、任意領域の深さ方向分布、…
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HAADF-STEM：高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡法
■原理 HAADF-STEM( High-angle Annular Dark Field Scanning TEM)像は細く絞った電子線を試料に走査させながら当て、透過電子のうち高角に散乱したもの…
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高電圧電源を用いたエミッション顕微鏡による故障箇所の特定
発光像とIR像の重ね合わせにより、リーク箇所を顕微的視野で特定できます。クラックや静電破壊など大規模な外観異常がある場合は、IR顕微鏡でも異常を確認可能です。また、エミッタ電極の遮光により、発光が検出…
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SIMS分析によりH, C, N, O, Fなどを1ppm以下まで評価可能
他手法では評価が難しい半導体基板中のH,C,N,Oを1ppm(約5E16atoms/cm3)以下まで、Fを1ppb(約5E13atoms/cm3)以下の濃度まで検出可能です。実際のFZ-Si中における…
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金属成分と有機成分を同時に評価可能です
半導体デバイス製造において、歩留まり向上の観点から、ウエハの裏面の清浄度向上に加え、ウエハのベベル部に残留する物質を除去することが求められています。今回、ベベル傾斜面のTOF-SIMS分析を行い、汚染…
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試料冷却による高精度なアルカリ金属の分布評価
SiO2中のアルカリ金属の分布を一般的な分析条件で測定すると、測定に起因する電界などの影響により、深さ方向濃度分布に変化が生じることが知られています。 MSTではSIMS測定時に試料を冷却することで…
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XRD・XAFSによる複合解析で、より詳細な評価が可能
high-k材料や強誘電体として注目されているHfZrOx膜は、結晶構造によって誘電率等の物理的性質が大きく変化することから、結晶構造の同定・各結晶構造の含有割合の算出が重要な評価項目です。 通常X…
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【分析事例】TOF-SIMSによる微小領域の定性・イメージ分析
サブμmオーダーの異物、微小領域の定性・イメージ分析が可能
TOF-SIMSは、着目箇所を局所的に分析して得られる質量スペクトルにより元素分析と有機物・無機物の分子情報の解析が同時に可能なことから、異物や微小領域の評価に有効です。 本資料は、サブμmオーダー…
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微小領域の無機・有機物の分布評価が可能です
はんだの剥離原因究明には、はんだと基板界面の成分分析を行うことが有効です。 TOF-SIMSは元素分析と有機物・無機物の分子情報の解析が同時にできることや、イメージ分析が可能なことから、剥離部の評価…
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複数質量の脱ガスパターンを比較します
TDSの分析結果では、一つの質量電荷比（m/z）に対して複数の成分が検出されることがあります。このような場合でも、複数の質量について測定を行い脱ガスパターンを比較することで、昇温加熱により脱離した成分…
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【分析事例】AES・SEM-EDXによるCu表面変色部の評価
SEM観察を行いながら検出深さの浅い元素分析が可能
金属表面の変色や異物の簡便的な調査にはSEM-EDX分析やAES分析が適していますが、変色や異物が薄い・小さい場合は、表面のごく浅い領域（4～5nm程度）の情報が得られるAES分析が有効です。 MS…
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微小領域の分布評価が可能です
回路の微細化にともない微小化する層間接続ビアの設計開発では、充填の良好性を把握することが求められます。TOF-SIMSは元素分析と有機物・無機物の分子情報の解析が同時にできることや、イメージ分析が可能…
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XPS：X線光電子分光法 AES：オージェ電子分光法
XPSとAESは表面敏感な分析手法でありサンプル表面の評価に広く用いられますが、イオンエッチングを併用することで深さ方向の分析が可能となります。 深さ方向分析を行うにあたり、測定したい領域やサンプル…
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製造プロセスおける有機汚染の原因や総量を評価できます
ウエハ表面に有機物が吸着することで、ゲート酸化膜の耐圧劣化など様々な問題が発生することが知られています。そのため、半導体デバイスの微細化・高集積化が進むにつれて、無機物だけでなく微量の有機物についても…
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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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非晶質（ガラス）二酸化ケイ素（SiO2）のラマン散乱分光法による構造解析
二酸化ケイ素（SiO2）は半導体における絶縁膜・FPDの基板材料・光学材料・医療機器から装身具に至るまで幅広く用いられていますが、非晶質であるガラスとして構造解析を行うことは非常に困難です。ガラス中で…
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TEM：透過電子顕微鏡法
球面収差補正機能(=Csコレクタ)つきSTEM装置では、原子レベルでの高分解能観察･高感度分析が可能です。分解能は約0.10nmです。
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TOF-SIMSを用いた最表面の汚染源の特定
TOF-SIMSでは分子に由来する二次イオンを検出し、その分布を可視化します。異常箇所から検出されたイオン種から由来成分を推定することで、異常がどのプロセスで発生したかを調査することができます。 ウ…
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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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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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加工無しで30nmサイズの組成分析が可能
AES分析は最表面から数nm深さまでの組成情報を得る手法であり、製造工程において表面に生じた汚染や異物の組成を調べる際に有効な分析です。基板などの母材の情報を検出することが少ないため、異物など異常箇所…
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割断サンプルで50nm薄膜を可視化
AES分析は最表面から数nm深さまでの組成情報を得る手法ですが、試料の断面からAES測定を行って元素分布像を得ることで、層構造を明瞭に評価することが可能です。積層構造の評価やトレンチやホールの内壁の元…
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TOF-SIMSにより光学顕微鏡で見えないシミや洗浄残渣の分析が可能
一般的に汚れを落とすために、綿棒にエタノールをつけ拭き取ることがあります。エタノールをつけた綿棒でSiウエハ表面を拭いた際、表面に何が分布するのかTOF-SIMSを用いて分析を行いました。 エタノー…
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薄膜の表面吸着ガス、膜中からの脱離ガスを評価可能
Si基板上SiN膜に関するTDS分析結果を示します。 100℃近傍までの低温域では脱ガスが少なく、試料の表面に吸着成分が少なかったことが分かります。 一方、試料の温度が上昇するに従い、m/z 2（…
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Ni/Auめっきの昇温脱離ガス分析（TDS）
めっき膜にガスが含有されている場合、はがれや膨れ、膜中の気泡など不良の原因となる場合があります。めっき膜に含有されているガスについて調査するには、高真空中で試料を昇温させて脱離したガスを測定できるTD…
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製品に悪影響を及ぼすガスを確認できます
エッチングガス等の腐食性ガスは、半導体や電子部品、装置等の劣化に大きな影響を与えます。 以下に、TDS(昇温脱離ガス分析法)を用いて腐食性ガスを捉えた事例を示します。腐食性ガスであるHClが、試料の…
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Si基板に含まれる微量な炭素の確認が可能です
Siにイオンや電子線等を照射すると、Siに僅かに含まれる「格子置換型炭素」の一部が「格子間型炭素」に変化します。この格子間型炭素がデバイスの電気特性に影響を与えているとされています。 格子間型炭素に…
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加工を併用することで界面の元素分析が可能
AES分析は最表面（～深さ数nm）の組成情報や元素分布を得る手法ですが、断面加工を併用することで、層構造内や構造界面でも同様の情報を得ることができます。合金層や元素拡散・偏析等の評価が可能であるため、…
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有機汚染の定性・定量・分布を複数手法の組み合わせで評価
半導体デバイスの製造工程では、ダイシング用テープなど様々な粘着シートが使用されます。粘着シートは異物・汚染の原因となることがあります。そこで、本事例ではTOF-SIMS・SWA-GC/MSを用いて複合…
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最表面、単原子層の水素をTDSで評価可能です
TDSは試料を昇温し、脱離したガスをイオン化して質量分析を行う手法です。高真空中（1E-7 Pa）で、質量電荷比(m/z) 2～199について分析可能です。 今回は水素終端処理を施したSiチップにつ…
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断面方向からライフタイムキラーの影響を確認することが可能です
IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)はパワー半導体モジュールとして、家電用品から産業機器まで様々な製品に使用されています。 IGBTは特性改善のためにライフタイム制御が行われていますが、この…
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XPS： X線光電子分光法
XPSは試料表面(数nm程度の深さ)の組成・結合状態に関する知見を得る手法ですが、イオン照射によるスパッタエッチングを組み合わせることで、試料内部や深さ方向分布の評価も可能です。 但し、スパッタエッ…
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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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高分解能測定と波形解析を利用してc-Siとa-Siの状態別定量が可能
半導体の製造工程において表面改質を目的としたイオン照射を行うことがあります。その中で、単結晶Si表面に不活性元素のイオンを照射することで構造の損傷が生じ、アモルファス層が形成されることが知られています…
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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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試料断面における応力分布を確認することが可能です
単結晶Siのラマンスペクトルのピークは、試料に圧縮応力が働いている場合は高波数シフト、引張応力が働いている場合は低波数シフトします。これにより、Siの応力に関する知見を得ることができます。 IGBT…
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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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【分析事例】角度分解XPS（ARXPS）による極薄膜組成分布評価
基板上の極薄膜についてデプスプロファイルを評価可能です
角度分解XPS（ARXPS）はX線照射によって放出される光電子を取出角ごとに検出し、それぞれ検出深さの異なるスペクトルを用いてサンプル表面極近傍のデプスプロファイルを評価する手法です。従来のArイオン…
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高分解能測定と波形解析を利用してc-Siとa-Siの状態別定量が可能
半導体の製造工程において表面改質を目的としたイオン照射を行うことがあります。その中で、単結晶 Si表面に不活性元素のイオンを照射することで構造の損傷が生じ、アモルファス層が形成されることが 知られてい…
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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】分子動力学計算を用いたアモルファスSiNx膜構造解析
シミュレーションによってアモルファス膜のミクロな構造解析が可能です
アモルファスSiNx（a-SiNx）膜は、N/Si比などの組成変化によって半導体から絶縁体まで物性が大きく変化することから、トランジスタ用ゲート絶縁膜など幅広い用途で用いられています。一方、結晶性のな…
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製品内基板上DRAMのリバースエンジニアリング
代表的なメモリであるDRAMについて製品レベルからTEM観察による素子微細構造解析まで一貫して分析します。 外観観察からレイヤー解析、Slice＆Viewを行うことで構造の全体像を把握し、FIB加…
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着目する表面構造によって2手法の使い分けが有効です
走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：SEM）及び走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope：SIM）は、どちらも二次電子像を得ることで試料表…
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金属多結晶の結晶粒の大きさや分布に関する知見を得ることが可能です
走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope：SIM）は固体試料にイオンビームを照射し、発生する二次電子を検出する手法です。二次電子は各結晶粒の結晶方位に応じたコントラストを生じる…
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アウトガス中のシロキサンをngオーダーで定量します
シリコーン製品からアウトガスとして発生するシロキサンは、揮発しやすく基板等に付着しやすい成分です。シロキサンが付着すると、光学系レンズの曇り、膜の剥離や密着不良、リレー回路の接点障害などの悪影響が出る…
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セラミックスの昇温脱離ガス分析
熱的に安定なα-アルミナは耐熱材料、半導体パッケージ、半導体製造装置の部品など、幅広い用途で 利用されており、中でも緻密質のα-アルミナは真空装置の部材としても用いられます。しかしこのような 部材…
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一般財団法人材料科学技術振興財団 MSTへのお問い合わせ
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