超低速イオンを用いたFIB誘起ダメージ層の除去による原子レベル表面・界面構造解析

使用超慢离子去除 FIB 引起的损伤层进行原子级表面/界面结构分析

• 批准号: 04J08002
• 负责人: 下藤 潤平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J08002/
• 关键词: 低速イオン; 表面・界面荒れ; FIB誘起ダメージ層; GaAs; 断面TEM観察; 連続照射

本研究では,超低速イオンビーム(100eV以下)を用いた断面透過型電子顕微鏡観察用試料作製法の確立と,半導体デバイスの原子レベルでの表面・界面構造評価への応用を目的としている.低速イオンビーム照射を行うにあたり,試料へ均一なイオンビーム箏流で照射し,イオンビームのドーズ量をおさえる必要があるため,低速イオン銃の集束レンズ条件を設定する際に,試料にイオンビームを照射することなく集束レンズ条件の設定を行えるように,低速イオンビームの軸調整用ホルダーを試作した.試作した軸調整用ホルダーを用いて,集束レンズ条件を設定した後,低速イオンビームを照射して,FIB誘起ダメージ層の除去を行った.本年度に得られた結果は以下のとおりである.GaAsへき開試料に表面垂直方向から25keV Ga^+FIBを照射し,GaAs試料表面に形成されたFIB誘起ダメージ層へ100eV Ar^+イオンを照射し,FIB誘起ダメージ層の除去を行った.その結果,FIB誘起ダメージ層が除去出来ている部分と,完全に除去されていない部分とを観察した.除去出来ている部分は,FIB照射後に見られた表面・界面荒れが平坦となっており,また厚さ〜35nmのFIB誘起ダメージ層が〜2nmに除去できていた.完全に除去出来ていない部分は,表面・界面が荒れており,また厚さ〜10nmのダメージ層を観察した.このことから,100eV Ar^+イオン照射によるFIB誘起ダメージ層の除去では,FIB照射後の表面・界面荒れおよび,FIB誘起ダメージ層全体を除去することが出来ないことがわかった.

本研究的目的是建立一种使用超慢离子束（100 eV以下）的截面透射电子显微镜样品制备方法，并将其应用于半导体器件表面和界面结构的评估。进行离子束照射时，需要以均匀的离子束流照射样品，并抑制离子束剂量，因此设置了慢离子枪的聚焦透镜的条件。为了能够在不用离子束照射样品的情况下设置聚焦透镜条件，我们原型制作了用于调节慢离子束轴的支架。使用用于调节轴的原型支架，我们设置了聚焦透镜条件。之后，通过低速离子束照射去除FIB引起的损伤层。今年获得的结果如下。 Ga^+FIB 以 100 eV 的电压照射到 GaAs 样品表面上形成的 FIB 诱导损伤层。照射Ar^+离子以去除FIB引起的损伤层。结果，我们观察到FIB引起的损伤层被去除的部分和未完全去除的部分。 FIB照射后观察到的界面粗糙度。 FIB引起的约35 nm厚的损伤层已被去除至约2 nm，在无法完全去除的区域，表面和界面粗糙，约10 nm厚的损伤层被去除。由此观察到100eV。研究发现，通过Ar^+离子辐照去除FIB损伤层并不能去除FIB辐照后的表面/界面粗糙度以及整个FIB损伤层。