Cu gettering to vacancies in Si studied by a positron beam

陽電子消滅によるシリコン中の空孔型欠陥による銅不純物のゲッタリング効果研究

河裾 厚男; 前川 雅樹; 藤浪 真紀*; 小熊 幸一*; 赤羽 隆史*; 渡辺 和也*; 松川 和人*

Kawasuso, Atsuo; Maekawa, Masaki; Fujinami, Masanori*; Oguma, Koichi*; Akahane, Takashi*; Watanabe, Kazuya*; Matsukawa, Kazuto*

遷移金属不純物はシリコン中に意図せず混入しデバイスの電気特性に悪影響を与える。ゲッタリング技術は格子欠陥を利用した遷移金属不純物の除去法として有効であり、格子欠陥と遷移金属不純物の相互作用を研究することは大切である。これまで積層欠陥や析出物などの拡張欠陥が透過電顕によって研究されてきた。また、不純物の深さ分布は二次イオン質量分析によりわかる。しかしこれらの方法では欠陥-不純物相互作用に関する知見はわからない。陽電子消滅は欠陥と不純物の複合体についての情報を与える。ここではCZ-Siに対して表面から3MeVSiイオンを1E+14/cm、裏面から200keVCuイオンを1E+14/cm注入し、熱処理を行った。陽電子ビームを用いた同時計数ドップラー拡がり測定を行い、空孔クラスターによるCu不純物のゲッタリング効果を調べた。500Cの熱処理では空孔クラスターの成長が見られたが、銅不純物の影響は観測されなかった。600Cの熱処理後ではドップラー拡がりスペクトルにCu不純物の影響が現れた。このことから、空孔クラスターがCu不純物を捕獲するものと考えられる。700CではCuは空孔クラスターから離脱し、酸素原子が空孔集合体と結合することがわかった。

Transition-metals are ubiquitous in Si devices to degrade their properties. Gettering has proved effective to trap contaminants and it is important to study their interaction. Extended defects such as stacking faults and precipitates have been investigated by TEM and impurity profile is analyzed by SIMS. However, such a approach cannot afford us the interaction of them. PAS is a powerful tool to analyze the defects and their coupled elements. A Cz-Si wafer was implanted with 3MeV Si ions to dose of 1E+14/cm and Cu ion implantation was done into the back side (200 keV, 1E+14/cm). Variable-energy positron beam was employed and coincidence Doppler broadening spectra were taken at 15 keV after sample annealing. Up to 500C, no differences between with and without Cu ion implantation are found and the clustering of vacancies takes place. At 600C, the profile is very similar to that for the bulk Cu. At 700C, the trapped Cu are released and oxygen atoms are coupled with vacancy clusters.