Characterization of light element impurities in ultrathin silicon-on-insulator layers by luminescence activation using electron irradiation

電子線照射を使用した発光活性による極薄シリコン-オン-インシュレータ層中の軽元素不純物の評価

中川 聰子*; 田島 道夫*; 廣瀬 和之*; 大島 武; 伊藤 久義

Nakagawa, Satoko*; Tajima, Michio*; Hirose, Kazuyuki*; Oshima, Takeshi; Ito, Hisayoshi

極薄トップシリコン層を有するシリコン-オン-インシュレータ(SOI)中の軽元素不純物を電子線照射による発光活性法により調べた。さまざまな製法により作製したトップシリコン層厚が62nmのSOI基板を用い、紫外光を励起光としたフォトルミネッセンス測定を行うことで、格子間炭素と酸素不純物の複合欠陥に起因するCライン及び格子間及び置換型炭素の複合欠陥に起因するGラインを観察した。その結果、電子線照射によりCライン,Gラインの発光強度が増大し、さらに、SOI基板に含有する不純物濃度により、発光強度に差異が生ずることが判明した。このことより、極薄SOI中に含まれる微量な炭素や酸素といった不純物濃度は、電子線照射による発光活性法で評価できると帰結できた。

Light element impurities in ultrathin top Silicon layers of silicon-on-insulator (SOI) wafers were investigated by a luminescence activation method using electron irradiation. Photoluminescence (PL) measurement using ultraviolet (UV) light excitation was carried out of various commercial SOI wafers irradiated with electrons. The C-line related to a complex of interstitial carbon and oxygen impurities and the G-line related to a complex of interstitial and substitutional carbon impurities in the top Si layer with a thickness down to 62 nm were observed after electron irradiation. There were differences in the impurity concentration depending on the wafer fabrication methods and also that there were variations in these concentrations in the respective wafers. The present method is a verypromising tool to evaluate the light element impurities in top Si layers.