Xeイオン注入発光活性化による極薄SOI層中の軽元素評価

Analysis of light element impurities in ultrathin SOI wafers by luminescence activation using Xe ion implantation

中川 聰子*; 曽根 理嗣*; 田島 道夫*; 大島 武; 伊藤 久義

Nakagawa, Satoko*; Sone, Yoshitsugu*; Tajima, Michio*; Oshima, Takeshi; Ito, Hisayoshi

低消費電力・高速・高集積化のすべてを満たす半導体デバイス用基板として大きく期待されているSilicon on Insulator(SOI)ウエハの極薄トップ層(50200nm程度)の評価技術開発を目的に、放射線損傷によって誘起された不純物由来の発光センターのフォトルミネッセンス(PL)測定を行った。実験は、50keVのXeイオンを110110/cm注入したトップ層厚が62nmのSOIウエハー(SIMOX)に対し、可視光レーザー(Kr: 647nm)/紫外光レーザー(ArUV: 351nm, 364nm)によるPLスペクトル測定を液体ヘリウム温度(4.2K)で行った。測定の結果、極薄トップ層に焦点がある紫外光励起の場合C-line(発光エネルギー0.79eV, Ci-Oiに起因)が観測されるが、極薄トップ層よりも深いバルク全体に焦点がある可視光励起ではC-lineは観測されないことが判明した。このことより、軽元素である炭素不純物,酸素不純物がトップ層でのみ発光活性化されたことがわかる。また、Arイオンの照射量が多くなるにつれ、紫外光励起の場合のみバンド端発光が弱くなる傾向が見られ、この発光もSi基板からではなくトップ層に由来するものであることが明らかとなった。以上より、紫外光励起によるPLスペクトルの低温測定によって、極薄SOI層の不純物評価が行えることが確認された。

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