パルス光伝導法による非破壊界面準位密度測定の開発

摘要

近年、半導体デバイスの微細化に伴い、その特性に影響を及ぼす界面準位の評価が重要になっている。現在の界面準位密度評価技術では、製造工程中の原因解析が困難な為、インライン可能な測定手法の確立が望まれている。PPCM(Pulse Photoconductivity Method)を応用した非破壊?非接触でのSi基盤の界面準位密度測定原理を述べる。図1、2に概要を示す。Si基盤のSiO_2膜に金属プローブを近接し、電圧印加とパルス光照射を行うことにより、Siバンドギャップ中の界面準位に捕獲されていたキャリアが励起して酸化膜中へ侵入する。その際回路的に発生する電圧信号を観測する。信号のピーク電圧ΔV[V]を用いた以下の式を用い、励起したキャリア密度を計算することによって、界面準位密度D_(it)[cm~(-2)eV~(-1)]の算出が可能である。Q_(photo)=(W_(oxide)/l)?C_f?ΔVQ_(it)=q_(photo)/q?sD_(it)=ΔQ_(it)/ΔE q_(photo)[C]は界面準位から励起したキャリアの電荷量、W_(oxide)[cm]は酸化膜厚、C_f[F]は測定系のケーブル容量、Q_(it)[cm~(-2)]は単位面積あたりのキャリアの密度、q [C]は素電荷、S [cm~2]は電極面積、ΔE [eV]は界面準位密度測定のエネルギー分解能である。