06/11/2015
No.0248 半導体材料における水分浸入評価
材料、素子への水の浸入は劣化や故障を発生させる原因となっている。SIMSによって直接、水の浸入を評価することは困難であるが、重水(D2O)を代替溶媒として、重水素の深さ方向プロファイルから高感度な水の浸入深さ評価が可能である。
●TPD-MS, D-SIMSを用いた評価例
試料構造 ： SiN(200nm) / SiO
2(500nm) / Si基板
作製方法 ： プラズマ化学気相成長法（PECVD)
重水加湿条件：120℃、2気圧（密閉系）
加湿時間 ： 0～96時間
【TPD-MS分析結果】
質量数a)
m/z | 帰属 | 気体発生量（wtppm）b) |
48時間 | 96時間 |
18 | H2O | 2c) | 2c) |
a) mは質量数、zはイオンの価数を表す。
通常、イオンの価数は1なのでm/zは質量数に相当する。
なお、ここでは計算に用いたm/z値を表す。
b) wtppm = (発生気体の重量 / 試料重量) × 106
c) 得られた数値は、ほぼ検出限界レベルである。
【D-SIMS分析結果】
●対応可能な加湿処理条件
表1に示す加湿・浸漬条件にて処理を行なった試料をSIMS分析することで、高感度な水分の深さ方向（浸入）評価が可能である。
表1 加湿、浸漬条件の範囲
 | 代替溶媒 | 温度範囲 | 処理時間 |
加湿 | 密閉系 | 重水
(D2O) | 室温～120℃ | 1時間単位で可能
（100時間など長時間も対応可能） |
流通系 | 室温～200℃ |
浸漬 | 室温～120℃ |
表2 サンプルサイズと対応可能な処理
| 加湿 | 浸漬 |
密閉系 | 流通系 |
| ～3.5 cmφ | ○ | ○ | ○ |
| 3.5 cmφ～5.0 cmφ | × | ○ | ○ |
| 5.0 cmφ～31 cmφ | × | ○ | × |
12インチウェハ、実装パッケージも可能！
加湿(密閉系・流通系)、浸漬など、希望条件に応じた処理が可能
分析機能と原理
カテゴリー
半導体・実装
分類
電子・機能性材料