【公開日：2025.06.26】【最終更新日：2025.06.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22TU0184

利用課題名 / Title

積層膜の断面観察

利用した実施機関 / Support Institute

東北大学 / Tohoku Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

シリコン基材料・デバイス, 化合物半導体, 薄膜,電子顕微鏡/Electron microscopy,イオンミリング/Ion milling

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

圷 晴子

所属名 / Affiliation

東北大学　国際集積エレクトロニクス研究開発センター

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

井上博文

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

今野豊彦

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TU-504：超高分解能透過電子顕微鏡
TU-510：イオンミリング装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センターでは、我が国が先導してきた集積回路の省電力化のゲームチェンジ技術であるスピントロニクスを中核に据え、新材料・素子の研究開発とその特性を引き出す回路・アーキテクチャ・集積化技術の研究開発を推進している。 次世代X-nics半導体創生拠点形成事業推進に当たって、スピントロニクスデバイス特性の原子レベルでの把握を目的として観察を行った。デバイス特性検討は原子レベルの詳細な解析が必要なことから、試料ダメージを極力軽減できるイオンミリングによる薄片化試料を用い、高空間分解能の原子配列情報を引き出すために、球面収差を補正するCsコレクターを投影系・結像系双方に搭載し、原子に散乱された電子波の干渉性が良くなるようにエネルギー分散の少ない電子線を照射可能にする冷陰極型電子線源を搭載したTEMを用い観察を実施した。

実験 / Experimental

成膜後のウェハーよりイオンミリング装置を用い薄片化試料を作製し収差補正電子顕微鏡（JEM-ARM200F）を用い膜構造の原子レベルでの観察を行った。また、EDXを用い元素分布も併せて実施した。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig.１にシリコン基板の多波干渉像(Fig.１-(a))とFFT像(Fig.１-(b))を示す。(Fig.１-(b)) に示すように（333）面（面間隔0.1045nm）を弁別できた。この高空間分解能の実現が可能なTEMを用いて、元素分析、暗視野像による実像、多波干渉像を取得した。その結果、従来の暗視野観察に比べ高空間分解能かつ輝度コントラストのダイナミックレンジの広がった実像と元素データの疑似同時取得が実現できた。また、多波干渉像からは従来のTEMに比べて半分以下の空間分解能で原子配列の解析が可能になった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 Si基板部分を用いた空間分解能確認実験. (a).多波干渉像 [-110]入射   (b) (a)のFFT像

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・参考文献　今野豊彦,「物質からの回折と結像」, 共立出版, 2003.　
・X-nics（文部科学省）　「次世代X-nics半導体創生拠点形成事業」

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件