薄いエピタキシャル層と基板の高精度抵抗率測定
目的
高濃度ドープされた半導体上のエピタキシャル層の抵抗率を測定することは非常に困難な課題であるが、以下の理由から極めて重要である:
材料品質の評価、すなわち構造的および電子的品質に関する知見を得るため
ドーピング濃度の検証
デバイスの性能予測
キャリア濃度などの材料パラメータの抽出
プロセス開発およびドーピングモデルのシミュレーション
汚染物質、プロセスドリフト、不均一性、および欠陥の検出
したがって、精度と再現性を兼ね備えたこのような測定手法の利用可能性は、高度な半導体アプリケーションにとって極めて重要です。これまでのところ、水銀CVのように空間分解能が低いか、あるいは全くない破壊的な手法しか利用できません。
ソリューション
Toptica、フラウンホーファーITWM、フラウンホーファーIISB、およびフライベルク工科大学(TU Bergakademie Freiberg)と共同で、反射測定法に基づくTHz時間領域分光法(TDS)を用いたマッピングツールを開発しました。このツールにより、高濃度ドーピング材料(Si、SiCなど)上のあらゆる種類のエピタキシャル層について、1 mmの分解能で高精度なマッピングが可能となります。
この新しいTHz法により、バルクウェハの抵抗率を0.1~100 Ωcmの範囲で、あるいは厚さ10 µm以上、ドーピング濃度が8×10¹⁵ cm⁻³~4×10¹⁸ cm⁻³のエピタキシャル層の抵抗率を測定することが可能になります。基板とエピタキシャル層の同時測定も可能です。 この測定は非接触かつ非破壊であるため、産業用途に最適です [1]。
使用例
図1は、厚さ11 µmのエピタキシャル層を有する4インチの高濃度ドーピング4H-SiC基板のドーピング濃度の分布を示す一例である。基板内の成長面が明確に確認できるほか、エピタキシャル層のドーピング濃度の半径方向の勾配も確認できる。エッジ排除領域は約3 mmであり、99%以上の再現性が得られている。
水銀によるCV測定値と比較すると、非常に良好な一致が確認される(図2)。その偏差は0.56%以内である。
関連資料: Si, SiC, and more
関連ソリューションおよび業界: エピタキシャル層と薄膜

![Figure 1: Example of a doping density map of a 350 µm thick, highly doped SiC substrate (right) with clearly observable growth facet and a 11 µm thick epitaxial layer (left) [1]](/fileadmin/_processed_/3/3/csm_THZ_Time-Domain_spectroscopy_Figure_1_left_5af9aca0c6.png)

![Figure 2: comparison of a linescan through the center of the wafer with mercury CV measurements [1]](/fileadmin/_processed_/9/4/csm_THZ_Time-Domain_spectroscopy_Figure_2_left_f1c42261ba.png)




