바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")NanoElectronics Research Division[Research Division Chief Yasuda Tetsuya] 나노 스케일 측정 및 프로세스 기술 연구 그룹 이사 Fukuda Koichi 최고 연구원은 높은 정확도를 갖는 미세한 트랜지스터의 바카라 주소 농도 분포를 측정하도록 설계되었습니다스캐닝 터널 현미경 (STM; 스캐닝 터널링 현미경)개발 된 시뮬레이션 기술
STM은 반도체 샘플의 표면입니다정전기 전위또는 반도체캐리어반영 농도터널 전류측정 할 수 있으므로 미세 트랜지스터가 사용됩니다Dopant바카라 주소 농도 분포를 측정하는 데 사용될 것으로 예상됩니다 그러나 STM은 측정 중 샘플에 전압을 적용하기 때문에 샘플 내부의 전압 및 전류는 샘플의 전위 분포를 변경하여 정확한 전위 분포를 측정 할 수 없습니다 따라서 올바른 전위 분포를 얻으려면 효과를 제거해야했습니다 이번에는 시뮬레이션 기술이 개발되면 STM 프로브와 반도체 샘플 사이에 전압을 적용하는 효과, 특히 프로브와 샘플 사이의 터널 전류가 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 샘플 내부에 흐르는 효과 이 기술은 STM을 사용하여 잠재적 및 바카라 주소 농도의 분포를 측정 할 수있게 해주었다 이전에 어려운 나노 미터 수준에서 정확한 측정을 허용하므로 차세대 트랜지스터의 개발에 기여할 것으로 예상됩니다
이 기술에 대한 자세한 내용은 곧 이용할 수있을 것입니다 American Institute of Physics Science JournalJournal of Applied Physics에 게시 될 예정입니다
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반도체 샘플의 STM 측정의 컴퓨터 시뮬레이션
프로브 및 반도체 샘플을 포함한 계산은 프로브 위치에서 바카라 주소 농도에 해당하는 전류를 제공합니다 |
최근의대규모 통합 회로 (LSI)의 개발을 통해 사용 된 트랜지스터의 소형화는 한계의 종말이 있으며, 바카라 주소 도펀트의 고정밀 제어가 필요합니다 비싸다공간 해상도를 사용하여 바카라 주소 농도 분포를 측정하는 것이 필수적이며 STM은 비파괴 적, 높은 공간 분해능 방법으로 관심을 끌었습니다 무화과 도 1은 반도체 샘플의 STM 측정의 개념적 다이어그램을 보여준다 반도체 샘플과 STM 프로브 사이에 전압이 적용될 때, 터널 전류는 프로브 바로 아래의 샘플 표면의 정전기 전위 및 캐리어 농도에 따라 흐릅니다 STM은 프로브로 스캔 (스캔)이므로 각 위치에서의 바카라 주소 농도를 반영하는 터널 전류를 기반으로합니다n 유형, p 유형측정 할 수 있습니다
그러나, STM 프로브와 샘플 사이에 전압이 적용되기 때문에, 샘플 내에서 흐르는 적용된 전압 및 터널 전류의 영향으로 인해 프로브 변화 바로 아래의 정전기 전위 및 캐리어 농도가 실제 바카라 주소 농도에 대한 정보를 얻을 수 없다 STM 컴퓨터 시뮬레이션은이 효과를 제거하기 위해 필요했지만, 원자 규모로 원칙적으로 해결할 수있는 STM 시뮬레이션은 지금까지 제안되었지만 반도체 샘플을 통한 광범위한 전류의 효과를 분석 할 수있는 컴퓨터 시뮬레이션 기술은 없었습니다
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| 그림 1 반도체 샘플의 STM 측정을위한 개념적 다이어그램 |
| 터널 전류는 N- 타입 또는 P 형과 같이 프로브 바로 아래의 바카라 주소 농도를 반영하기 때문에 오른쪽 그림에 표시된 것처럼 해당 위치의 바카라 주소 농도에 따라 왼쪽 그림의 각 지점의 전류-전압 특성이 다릅니다 |
나노 스케일 측정 및 프로세스 기술 연구 그룹 인 AIST는 미세한 반도체 장치의 물리적 분석을 개선하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램을 시작했습니다tcad기술 통합, 우리는 나노 미터 정확도로 물리량을 측정하는 방법을 개발하기 위해 노력하고 있습니다
이번에는 측정과 측정 값의 차이의 각 원인을 가정하고 중요한 요소를 좁히는 것을 가정하여 가능한 한 정확하게 STM 측정을 재현하고 분석 할 수있는 컴퓨터 시뮬레이션 기술을 개발하기 위해 노력해 왔습니다
이번에 개발 된 STM 시뮬레이터는 반도체 샘플과 STM 프로브의 구조를 사용합니다반도체 제조 프로세스 시뮬레이션로 빌드하십시오 STM의 측정 조건을 입력하면 샘플과 프로브 사이의 거리의 자동 조정 및 프로브 스캔 등과 같은 STM 측정 절차를 자동으로 재현합니다반도체 장치 시뮬레이션로 측정 한 터널 전류 전압 특성을 예측하십시오
그림 2는 시뮬레이션에서 현재 계산의 개념적 다이어그램을 보여줍니다 반도체 장치 시뮬레이션 기술을 통합함으로써 샘플과 프로브 사이의 흐르는 터널 전류뿐만 아니라 반도체 내부에 흐르는 전자 및 구멍 전류를 지속적으로 계산할 수있게되었습니다
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| 그림 2 시뮬레이션에서 현재 계산의 개념적 다이어그램 |
그림 3은 STM을 사용하여 알려진 바카라 주소 농도를 갖는 반도체 샘플과 이번에 개발 된 시뮬레이터에서 예측 된 값 (실선으로 표시)을 갖는 반도체 샘플의 전류-전압 특성 (마커로 표시)을 보여줍니다 반도체 내부의 전류의 영향을 고려하여 반도체 샘플의 측정 값을 정확하게 계산할 수 있음을 처음으로 확인했습니다
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그림 3 STM을 사용하여 측정 된 반도체 샘플의 전류 전압 특성 (점) 및 시뮬레이션 결과 (실선)
시뮬레이션은 측정 결과를 정확하게 재현합니다 (3x10-13[a] 아래는 STM의 측정 한계입니다)
점선은 전류의 스프레드를 무시하고 측정 된 값과 일치하지 않는 시뮬레이션 결과입니다 |
그림 4는 이번에 개발 된 기술을 사용한 바카라 주소 분포를 추정하기위한 컴퓨터 기반 테스트 결과를 보여줍니다 반도체 제조 공정 시뮬레이션n+p Junction의 바카라 주소 농도 분포 (라인으로 표시됨)를 가정하면, 이번에 개발 된 시뮬레이터를 사용하여 STM 측정 결과를 예측했습니다 농도 분포는 예측 된 STM 측정 결과로부터의 현재 시뮬레이션 기술을 사용하여 계산되었고,이를 초기에 가정 된 농도 분포와 비교 하였다 가정 된 바카라 주소 분포와 다른 바카라 주소 분포의 초기 값에서 시작하여 추정 된 농도 분포는 마커로 표시됩니다 추정 된 농도 분포는 정확도가 001 µm (10 nm) 인 초기에 가정 된 바카라 주소 농도 분포와 잘 일치합니다 이번에 개발 된 시뮬레이터를 사용하면 STM 측정을 통해 높은 정확도로 반도체 샘플의 바카라 주소 분포를 추정 할 수 있습니다
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| 그림 4 N+p 교차점 바카라 주소 분포 추정 테스트 결과 |
이번에 개발 된 STM 시뮬레이션 기술은 반도체 장치 개발자에게 제공되어 미세 장치의 실현을 가속화하고 STM 탐지기에게도 측정 방법을 개선하는 데 기여할 것입니다 게다가,Tsukuba Innovation Arena Nanotechnology Base (Tia-Nano)ya aist슈퍼 클리닝 룸 (SCR) 산업-아카데미아 정부 협력 연구 구축이것은 산업 및 대학이 차세대 기술에 대한 연구를 발전시키기 위해 협력 할 수있는 공유 인프라로 사용될 것입니다