바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")분석 측정 표준 연구 부서[Research Division Head Nonaka Hidehiko] Tsuda Hiroshi, 일반 연구 그룹의 최고 연구원, Li Zhiyuan, 같은 부서의 비파괴 측정 연구 그룹의 최고 연구원, Toshiba Devices & Storage Co Storage ")는 결정의 전송 전자 현미경 안전한 바카라 사이트로부터 결함을 감지 할 수있는 안전한 바카라 사이트 처리 기술을 공동으로 개발했다
최근 몇 년 동안 반도체의 성능과 수명을 보장하기 위해서는 반도체 장치 제조 중에 발생하는 구조적 결함을 정확하게 제어하는 프로세스 기술을 확립해야했습니다 이전에, 사람들은 원자 수준에서 결함을 관찰하고 평가함으로써 전송 전자 현미경으로 취한 고해상도 원자 어레이 안전한 바카라 사이트를 관찰하고 평가했지만 배율이 높을수록 시야가 더 좁아서 넓은 영역에 대한 결함을 평가하는 것은 매우 시간이 많이 걸립니다 이번에 개발 된 기술은 안전한 바카라 사이트 처리입니다 안전한 바카라 사이트 처리는 결정 전자 전자 현미경 안전한 바카라 사이트의 넓은 영역에서 결함을 쉽게 감지 할 수 있습니다 이 기술은 차세대 전원 장치 일 것으로 예상galium nitride (gan)반도체의 변속기 전자 현미경 안전한 바카라 사이트에 적용되면 전체 안전한 바카라 사이트의 결함 유형재배치의 분포 평가 될 수 있습니다 개발 된 기술은 반도체 장치의 제조 공정을 개선하는 데 기여할 것으로 예상됩니다
이 기술에 대한 세부 사항은 9 월 19 일 영국 과학 저널 (현지 시간)에서 확인할 수 있습니다Nanotechnology온라인 버전수락 된 원고또한 국제 회의는 9 월 22 일에 열립니다고형 상태 장치 및 재료에 관한 국제 회의 (SSDM2017)에서 발표됩니다
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| 변속기 전자 현미경 안전한 바카라 사이트에서 탈구 시각화를위한 기술의 간단한 다이어그램 |
GAN 반도체는 최근 몇 년 동안 차세대 에너지 절약 전력 변환 및 제어 장치 (전원 장치)로 예상되었습니다 GAN 장치의 제조에서, 선형 결정 결함 인 탈구는 결정 성장을위한 기판 물질과의 열 팽창 계수의 차이로 인해 GAN 결정의 고밀도에서 발생할 수있다 장치 내 탈구는 성능 및 수명에 큰 영향을 미치므로 탈구 밀도 및 분포에 대한 제조 공정의 영향을 평가할 수 있다면 장치 성능을 향상시키고 수명을 연장하는 데 최적의 제조 공정 기술을 설립 할 수 있습니다 원자 배열 구조는 변속기 전자 현미경을 사용하여 수백만 번 확대함으로써 관찰 될 수 있지만, 배율이 높을수록 시야가 더 좁을수록 시야를 넓은 범위에 걸쳐 이동하는 동안 탈구를 관찰하기가 쉽지 않으며, 전체 장치의 광범위한 범위에 걸쳐 탈구 분포를 포괄적으로 평가하기가 매우 어려웠습니다
AIST는 이전에 측정 할 일반 패턴을 사용하여 교량과 같은 대형 구조물의 변형 분포를 측정하는 기술을 개발했습니다 (AIST : 디지털 카메라로 사진을 찍어 간단히 교량 편향을 바카라) 이 기술은 일반 패턴 크기에 관계없이 사용될 수 있으므로 탈구와 같은 원자 배열을 방해하는 구조적 결함의 탐지에 적용되는 것으로 간주했습니다 한편, 반도체 장치 제조업체 인 Toshiba Devices & Storage는 반도체의 제조 공정을 개선하기 위해 전자 현미경 안전한 바카라 사이트에서 반도체의 탈구 분포를 쉽게 평가할 수있는 기술을 찾고 있습니다
이번에는 AIST는 다른 제조 공정 조건을 갖는 GAN 반도체 장치의 변속기 전자 현미경 안전한 바카라 사이트를 갖춘 Toshiba 장치 및 저장에 의해 제공되었으며, 탈구 분포를 평가하기 위해 노력했습니다
이번에 개발 된 결함 탐지 기술은Moire Stripes를 사용하십시오 결정의 원자 배열은 규칙적인 격자로 간주되며, Moire Stripes는 샘플링 Moire 방법을 사용하여 생성됩니다 Moire Stripes는 결정 격자의 확대 된 패턴에 해당하기 때문에, 격자에 변형을 유발하는 탈구가 존재하는 곳에서 Moire Stripes에서 불연속 변화가 발생한다고 생각됩니다 이 아이디어를 확인하기 위해 그림 1에 표시된 시뮬레이션이 수행되었습니다
먼저,도 1 (a)에 도시 된 2 차원 격자 배열 안전한 바카라 사이트가 생성되었다 이 2 차원 격자 배열에는 Y 축 격자에 4 개의 탈구가 포함되어 있습니다 전형적으로, 변속기 전자 현미경으로 촬영 한 원자 배열 안전한 바카라 사이트는 다량의 노이즈를 함유하고 모호하다 실제 전자 현미경 안전한 바카라 사이트를 시뮬레이션하기 위해, 분석 안전한 바카라 사이트 (도 1 (b))은도 1 (a)에 중첩 된 노이즈로 생성되었다 이 분석 안전한 바카라 사이트푸리에 변환 필터링이것은 X 축 또는 Y 축 방향으로 만 격자 안전한 바카라 사이트로 분리 될 수 있습니다 무화과 1 (c)는도 1에서 푸리에 변환 필터링에 의해 얻어진 y 축 격자 안전한 바카라 사이트를 도시한다 1 (b) 사용 된 안전한 바카라 사이트의 Y 축 방향에서의 격자 간격은 비교적 크기 때문에 y 축 격자 안전한 바카라 사이트에서 4 개의 탈구가 관찰 될 수 있지만 격자 간격이 좁아지면 탈구를 관찰하기가 어려워집니다 탈구 감지를 더욱 촉진하기 위해 그림 1 (c)의 격자 안전한 바카라 사이트를 설정했습니다Moire Method무화과 1 (d)는 샘플링 Moire 프린지의 위상 다이어그램을 보여 주며, 이는 격자 안전한 바카라 사이트의 y 축 방향에서 약 3 회 확대됩니다 그림의 y 축 grating 안전한 바카라 사이트와 비교하여 1 (c), 격자 간격이 확장 된 위상 다이어그램에서 Moiré 프린지의 엔드 포인트 및 분기점으로서 시각적으로 탈구를 쉽게 감지 할 수 있습니다 또한, Moire Fringes의 종점 및 분기 지점은 안전한 바카라 사이트 처리에 의해 자동으로 감지 될 수 있으며, 전반 현미경 안전한 바카라 사이트에서 탈구의 수와 분포를 평가할 수 있습니다
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| 그림 1 안전한 바카라 사이트 처리를 사용한 탈구 탐지 시뮬레이션 |
다음으로, 시뮬레이션에 의해 검증 된이 안전한 바카라 사이트 처리 기술은 GAN 반도체의 변속기 전자 현미경 안전한 바카라 사이트에 적용되었고, 탈구가 검출되었다 무화과 도 2는 분석에 사용되는 GAN 반도체 단면의 투과 전자 현미경 안전한 바카라 사이트이다 이 안전한 바카라 사이트는 y 축 방향의 상단에서 보호 층, 34nm 두께의 간, 14nm 두께의 알루미늄 갈륨 질화염 (Algan) 및 완충 층으로 구성되며 크기는 48 nm x 54 nm입니다 상단의 보호 층은 비정질이며 격자 구조는 관찰 될 수 없으므로 분석에서 제외되었습니다 GAN 층의 일부의 확대 된 안전한 바카라 사이트가도 1의 오른쪽에 도시되어있다 2 X 축과 Y 축 격자 사이의 격자 간격은 각각 027 nm 및 050 nm였다
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| 그림 2 GAN 반도체의 전송 전자 현미경 (왼쪽) 및 확대보기 (오른쪽) |
이 안전한 바카라 사이트의 푸리에 변환 필터링으로 얻은 X 축과 Y 축 격자 안전한 바카라 사이트 사이의 격자 간격은 좁으며 격자 안전한 바카라 사이트에서 시각적으로 쉽게 감지 할 수 없습니다 따라서, 샘플링 Moire 방법은이 격자 안전한 바카라 사이트에 적용되어 X 축 및 Y 축 그레이팅의 샘플링 Moire 프린지의 위상 다이어그램을 얻었다 (도 4) X 축 및 Y 축 그레이팅은 샘플링 Moire 방법에 의해 각각 4 배 및 27 배 확장됩니다 비록 전자 현미경 안전한 바카라 사이트의 원자 배열은도 1에 도시된다 도 2는 불분명하며, 샘플링 모어 프린지의 위상 다이어그램은도 2에 도시 된 원자 배열로부터 확대된다 도 4, 명확하고, 전위를 보여주는 Moire 프린지의 종말점과 분기 지점은 육안 검사에 의해 쉽게 확인 될 수있다
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| 그림 3 X 축 격자 안전한 바카라 사이트 (왼쪽) 및 y 축 격자 안전한 바카라 사이트 (오른쪽) |
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| 그림 4 안전한 바카라 사이트 처리를 통해 얻은 X 축 격자 (왼쪽) 및 y 축 격자 (오른쪽)의 샘플링 Moire Fringes의 위상 다이어그램 |
그림 5는 그림 4의 위상 다이어그램에서 안전한 바카라 사이트 처리에 의해 감지 된 Moire 프린지의 종말점 및 분기 점, 즉 탈구를 보여줍니다 X 축 격자의 탈구는 파란색으로 표시되며 y 축 선반의 탈구는 빨간색으로 표시됩니다 y 축 격자에 많은 탈구가 있음을 알 수 있습니다 GAN 층은 중앙에 약간의 탈구가 없었으며, 보호 층 및 알간 층과의 인터페이스 근처에 많은 탈구가 존재했다 알간 층에서, 탈구는 층 전체에 균일하게 분포되었고, 탈구 밀도는 다른 층보다 높았다 또한 스태킹 방향에 수직 인 X 축 격자의 탈구는 GAN과 Algan 층 사이의 계면에서 농축 된 것으로 밝혀졌다
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| 그림 5 탈구 분포 맵 |
이번에 개발 된 기술을 통해 탈구 분포는 넓은 영역의 전송 전자 현미경 안전한 바카라 사이트로부터 평가 될 수 있습니다 이 기술을 사용하여 제조 공정이 탈구 분포에 미치는 영향을 평가함으로써, 고성능과 소수의 탈구가있는 장기 수명을 가진 반도체 장치의 제조 공정이 확립 될 것으로 예상됩니다
앞으로, 우리는 우리가 개발 한 기술을 사용하여 반도체 장치의 제조 공정을 개선하기위한 노력을 계속하고 있으며, 안전한 바카라 사이트 처리 도구 및 일반적인 전송 전자 현미경 안전한 바카라 사이트 분석 시스템으로서 안전한 바카라 사이트 처리 도구 및 상용화 분석 기술을 제공합니다