【公開日:2025.06.10】【最終更新日:2025.04.15】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NU0011
利用課題名 / Title
ARMを用いた半導体デバイスの故障個所の抽出・微細観察・分析手法
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
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)-
キーワード / Keywords
セラミックスデバイス/ Ceramic device,電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子回折/ Electron diffraction,先端半導体(超高集積回路)/ Advanced Semiconductor (Very Large Scale Integration),電子分光/ Electron spectroscopy
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)
沖 朋幸
所属名 / Affiliation
株式会社ソシオネクスト
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
樋口 公孝,荒井 重勇
利用形態 / Support Type
(主 / Main)機器利用/Equipment Utilization(副 / Sub)-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-102:高分解能電子状態計測走査透過型電子顕微鏡システム
報告書データ / Report
概要(目的・用途・実施内容)/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
半導体デバイスの微細化は進み続けているが、近年はゲート周りを3次元で構成するテクノロジとなっている。さらにロードマップでは3D構造のFinFETからGAA(Gate-All-Around)、さらにはフォーク形状のForkSheet、Cfet(Complementary FET)と続き、微細化される上に構造がより複雑になっており、その構造/薄膜に対応した観察及び分析が必要となってきている。そこで原子レベルでの観察が可能なJEM-ARM200Fにて、どこまで薄膜部分の元素分析が可能であるのか調査した。
実験 / Experimental
5nmテクノロジのFinFETを用いてゲート部の断面構造をEDXマッピングとEELSによるEFTEMマッピングを比較し、違いを確認した。断面試料はFIB加工にて幅5nm、厚さ50nmの断面TEM試料を作製し、同じ試料を用いて両分析の比較実験を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
マッピング分析の操作性について、ソフト上で元素を選択すれば分析可能なEDXに比べ、EFTEMでは様々なパラメーターを設定する必要があり、検出するピークの位置を見極め選択する必要がある。また分析範囲もEDXに比べ狭い範囲のみの分析となってしまう。その為、EFTEMでのマッピングの操作性は熟練者でないと扱うことが困難である。分析感度であるが、厚め試料であればEDXで問題なくゲートの薄膜部分の分析は可能しかし、およそ膜厚を50nm以下に薄片化した試料であると、特性X線の発生量が少ない事もあり、CPSを稼ぐことが出来ず、分析効率が非常に悪い。その分積算数を増やしても良い結果を得ることは出来なかった。EELSによるEFTEMマッピングでは、薄片化された試料が得意な分野であり、ゲートの薄膜部分の分析は可能であった。試料厚が50nm以上のケースではEDXによるマッピング分析、50nm以下の場合はEFTEMによる分析が有効であると感じたが、半導体材料のゲートは様々な元素の薄膜で構成されている中で、重元素を使用していることからデータを積み重ね、分析する元素の値を見極められればマッピングは容易になるのではないかと感じる。半導体のゲート部を分析するに際し、今後EFTEMマッピングの必要性は高まっていくと考えている。
EFTEMについて有効性が確認でき、操作も合わせて習得していく必要があり、今後積み重ねていきたい。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項(参考文献・謝辞等) / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究(の一部)は、文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ事業課題として名古屋大学微細構造解析プラットフォームの支援を受けて実施されました。
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