半導体を使用する電子部品の評価方法及び半導体を使用する電子部品の管理方法
【課題】 半導体表面ラフネスから、電子部品が完成時の移動度を類推できる、半導体を使用する電子部品の評価方法の提供。
【解決手段】 半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、第１の工程で得られた結果を用いてZ軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、第２の工程で得られた値を数値的に定量化する第３の工程と、第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを周波数で積分する第４の工程と、第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、第１乃至第５の工程から予め、第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面のラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推することを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【解決手段】 半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、第１の工程で得られた結果を用いてZ軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、第２の工程で得られた値を数値的に定量化する第３の工程と、第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを周波数で積分する第４の工程と、第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、第１乃至第５の工程から予め、第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面のラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推することを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体を使用する電子部品（典型的には半導体素子）の評価方法、及び半導体を使用する電子部品の特性の管理方法に係り、特に半導体素子の移動度の評価、及び移動度の安定化を行う為の管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術は、半導体を使用した電子部品の移動度は電子部品が完成した後に評価されていた。このため即座に改良項目を製造工程にフィードバックすることは不可能である。
【０００３】
このため電子部品のロット間で移動度が異なる場合がある。
この影響は直接ロット間のばらつきとなり電子部品のばらつきに直接影響する。
【０００４】
半導体を使用した電子部品を評価するうえで重要な要素がある。
その一つが移動度である。電子部品の移動度は、半導体表面のラフネスの大きさにより変化することが知られている。
だが表面ラフネスの大きさから直接的に電子部品の移動度を導く方法は存在していない。
【０００５】
表面ラフネスの大きさから直接的に電子部品の移動度を導く方法は存在していないために、半導体を使用した電子部品の移動度は、電子部品を製造するための全工程が終了してから電子部品を測定することで求められていた。
【０００６】
半導体表面のラフネスの大きさは、半導体表面を薬液、プラズマを用いて処理する工程もしくは、半導体表面上に半導体膜もしくは絶縁膜を成膜する処理条件により決定する。
【０００７】
よってロット間で移動度差を生じさせないためには、上述の半導体表面を薬液、プラズマを用いて処理する工程もしくは、半導体表面上に半導体膜もしくは絶縁膜を成膜する処理条件を常に管理することが重要である。
【０００８】
現在行われている半導体表面の管理方法は、半導体表面を処理した枚数もしくはロット数により管理されている。
【０００９】
このため、半導体表面ラフネスの大きさを基準とする管理は行われていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、従来、半導体表面ラフネスの大きさから電子部品の移動度を直接算出する手法がなく、電子部品が完成した後に移動度を計測していた。
【００１１】
この方法では瞬時に製造工程の見直しを行うことが不可能である。このため電子部品のロット間のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明の課題は、上記問題の鑑み、半導体表面ラフネスから、電子部品の完成時の移動度を類推できる、半導体を使用する電子部品の評価方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のもう一つの課題は、半導体表面ラフネスから、電子部品が完成時の移動度を類推できる、半導体を使用する電子部品の管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、
半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、
前記第２の工程で得られた値を、数値的に定量化する第３の工程と、
前記第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを、周波数で積分する第４の工程と、
前記第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、
前記第１乃至前記第５の工程から予め、前記第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面のラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推することを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法が得られる。
【００１５】
更に本発明によれば、
半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、
前記第２の工程で得られた値を、関数を用いて数値的に定量化する第３の工程と、
前記第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを周波数で積分し、積分値を得る第４の工程と、
前記第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、
前記第１乃至前記第５の工程から予め、前記第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面ラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推する第６の工程と、
所望の移動度を得る為に、積分値の管理基準値を設定する第７の工程と、
ゲートもしくはエミッタ形成前の工程における半導体表面ラフネスを定期的に調べ、前記第４の工程における積分値を得る第８の工程と、
前記第７の工程にて設定された積分値の管理基準値と、前記第８の工程で得られた積分値との差を調べることで、ゲートもしくはエミッタ形成前の半導体表面処理工程の処理パラメータにフィードバックすることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体表面ラフネスから、電子部品が完成時の移動度を類推できる、半導体を使用する電子部品の評価方法及び管理方法が得られ、電子部品を完成する前に移動度を知ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、半導体を使用した電子部品の表面ラフネスを測定し、測定値をフーリエ変換し第一種ベッセル関数を含む関数で定量化することで半導体を使用した電子部品の移動度を推測する評価方法である。
【００１８】
本発明は半導体を使用した電子部品の製造過程途中で実施する原子間力顕微鏡（AFM：Atomic Force Microscope）、走査トンネル顕微鏡（STM：Scanning Tunnel Microscope）、X線表面反射共鳴（GIXR：Grazing Incidence X-ray Reflectivity）、X線光電子分光（XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy）、或いは光反射測定を用いた簡易な測定により、得られる半導体表面ラフネスの大きさから完成品の移動度を類推し、その結果から移動度を類推する。
【００１９】
つまり、製造ライン上の半導体表面ラフネスを定期に測定し基準値を満たすように管理することで、完成品の半導体を使用した電子部品の移動度を管理することができる。
【００２０】
また、定期的に測定した半導体表面ラフネスが基準値を満たさない場合、すぐさま製造工程にフィードバックし移動度のバラつきを最小にする管理方法である。
【００２１】
ここで、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
本発明の実施の形態では、半導体表面ラフネスの大きさを、AFM、STM、GIXR、XPS、光反射により測定する。簡便さなどを考慮するとAFMもしくはSTMにより半導体の表面ラフネスを測定するのが好ましい。即ち、この工程は、半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する工程である。
【００２３】
次に、AFMもしくはSTMにより計測された半導体表面ラフネスの大きさをフーリエ変換し半導体表面ラフネスを空間周波数に分解する。このことで半導体表面ラフネススペクトルが得られる。即ち、この工程は、前述の測定工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う工程である。この工程により半導体表面ラフネススペクトルを得る。
【００２４】
次に半導体表面ラフネススペクトルを、第一種ベッセル関数を含む関数用いて定量化する。
【００２５】
第一種ベッセル関数を含む関数で定量化された半導体表面ラフネススペクトルを周波数で積分する。積分された半導体表面ラフネススペクトルを移動度に変換する関係式を用いて、半導体表面ラフネススペクトルと移動度の相関を決定する。
【００２６】
以上で半導体表面ラフネスと半導体を使用した電子部品の移動度を関連付ける。
【００２７】
このことで、半導体表面ラフネスの大きさから半導体を使用した電子部品の移動度を類推できることができる。
【００２８】
製造ライン上にある半導体を利用する電子部品の移動度を常に均一に保持するには、半導体表面ラフネスの大きさ及び半導体表面ラフネススペクトルを常に均一に保持する必要がある。
【００２９】
そのため半導体表面ラフネスの大きさを定期的に測定し半導体表面ラフネススペクトルを得る必要がある。
【００３０】
次に上述の半導体表面ラフネスと電子部品の移動度を関連付ける方法を用いて、表面ラフネスの大きさの管理基準値を設定する。
【００３１】
移動度を均一にするために、定期的に製造ライン上の半導体を利用する電子部品をサンプリングし、表面ラフネスを測定し表面ラフネススペクトルを求める。表面ラフネススペクトルと、表面ラフネスの管理基準値とを比較し基準値に達しない場合には即座に半導体表面処理工程の処理パラメータにフィードバックする。
【００３２】
測定された半導体表面ラフネスより移動度を類推する手段について説明する。
【００３３】
半導体表面ラフネスはAFM、STM、GIXR、XPS、光反射のいずれかにより測定されるのが好ましい。
【００３４】
AFM及びSTMを用いる手法は、非常に簡便であり即座に半導体表面ラフネスの値を得ることができるので、実際に半導体表面ラフネスを測定する際は、AFM及びSTMを用いることが好ましい。
【００３５】
上述のAFM及びSTMにより測定された半導体表面ラフネスは大小さまざまな凹凸が含まれており、長さが異なるピッチの凹凸も含まれている。
【００３６】
従来は半導体表面ラフネスの平均値を指標とする場合があったが、本発明では、表面ラフネスに包括されている凹凸の大小やピッチの影響を考慮するために半導体表面ラフネスに対してフーリエ変換を用いて加工するのが特徴である。
【００３７】
半導体表面ラフネスをフーリエ変換することで得られた半導体表面ラフネススペクトルを第一種ベッセル関数により構成された関数を用いて定量化する。
【００３８】
定量化の際に使用する関数式は以下である。
【数１】
【００３９】
ここで、eは電子の電荷量、Eeffは素子（半導体）に加わる実効電界、qは電子が持つ運動量、aは係数であり、また、Jn(qΛ)はn次の第一種ベッセル関数であり、ｓは１〜３の間の値をとり、Δ及びΛは、前記第１の工程により求められた半導体表面ラフネスの高さ（半導体表面ラフネスの凹凸の大きさ）及びピッチの大きさ（ピッチ長）である。実用する際は、平均的な凹凸の大きさ及びピッチ長を用いるのが望ましい。
【００４０】
半導体表面ラフネススペクトルに対して、1.0 ［／μm］以上の領域で積分を行う。
【００４１】
この積分により半導体表面ラフネスによる移動度に対する影響を定量化する。
【００４２】
半導体表面ラフネスと移動度の関係は前述の関係式（１）を用いて以下の式（２）および（３）により求める。電子部品のサイズが1.0 ［／μm］以上の場合には積分される上限が電子部品のサイズの逆数となる。
【数２】
【数３】
【００４３】
ここで半導体を利用した電子部品の移動度はμである。また、係数aは定数である。
【００４４】
以上が半導体表面ラフネスより移動度を類推する手段である。
【００４５】
次に、移動度を管理する際の基準値の設定方法について説明する。
【００４６】
上述の式（３）で使用されている定数aを決定する。
【００４７】
定数aを決定する際には、事前に半導体表面ラフネスが測定されており、完成している電子部品を準備する。
【００４８】
次に電子部品のサイズをパラメータとし、電子部品の移動度を測定する。
【００４９】
この半導体表面ラフネスが測定されており、完成している電子部品の移動度が管理基準値となる。
【００５０】
上述の式（１）、（２）、及び（３）を用いて、移動度を計算する。
【００５１】
上述の式（１）、（２）、及び（３）を用いて、計算された移動度と、事前に測定されていた管理基準の移動度が一致するように上述の式（３）中の係数aを変化させる。
【００５２】
以上の工程により管理基準となる移動度が半導体表面ラフネスから類推できる。
【００５３】
設定する半導体表面ラフネスの基準値は、製造ラインの製造世代及び半導体表面の洗浄工程が変更された場合に新たに設定しなおすことが好ましい。
【００５４】
移動度のばらつきを最小に留める半導体を使用する電子部品の管理方法について説明する。
【００５５】
製造ライン上を流れている半導体を定期的にサンプリングし半導体表面ラフネスの大きさを測定する。測定する手法はAFM及びSTMが好ましい。
【００５６】
その際あらかじめ半導体表面ラフネスが測定してある完成品であり、半導体表面ラフネスと移動度を上述の式（１）、（２）、及び（３）を利用し関連付してある基準値と比較する。
【００５７】
半導体表面ラフネスの大きさを測定する周期は、ロット数もしくは処理枚数を基準とするのが好ましい。
【００５８】
製造ライン上のサンプリングされた半導体表面ラフネスが基準値を満たさない場合には洗浄工程に即座にフィードバックが加わるのが特徴である。
【００５９】
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００６０】
半導体表面ラフネスは半導体を使用する電子部品の移動度に直接影響を与える。
【００６１】
ここでの半導体を使用する電子部品とは、トランジスタ、ダイオード、キャパシタンス、コイル、CCD、薄膜トランジスタである。
【００６２】
ゲートやエミッタ形成前の半導体表面プロセスは、半導体表面ラフネスの大きさを決定する。
【００６３】
このため、ゲート及びエミッタ形成前の半導体表面プロセスを常に最適な条件に保つ必要がある。
【００６４】
ゲート及びエミッタ形成前の半導体表面を処理する工程を常に最適な条件に保つためには、半導体表面ラフネスから直接移動度を算出する方法及び半導体表面ラフネスの変化を即座に検知し、半導体表面の処理工程に直接フィードバックする必要がある。
【００６５】
半導体表面プロセスとは、洗浄、エッチング、成膜工程である。
【００６６】
実施例として洗浄工程の場合について以下説明する。
【００６７】
半導体表面ラフネスから直接的に、半導体を使用する電子部品の移動度を類推する方法を示す。
【００６８】
図１に示すフローチャットを参照にして詳細を説明する。
【００６９】
図１中の１０１において半導体表面ラフネスを測定する。
【００７０】
測定する手法は、AFM、STM、GIXR、XPS、光反射を用いる。
【００７１】
簡便さを考慮するとAFMもしくはSTMを用いて半導体表面ラフネスを測定することが好ましい。
【００７２】
図１中の１０２では、測定された半導体表面ラフネスの定量化を行う。
【００７３】
定量化する前処理として、事前に測定された半導体表面ラフネスをフーリエ変換し、半導体表面ラフネスを空間周波数に変換する。
【００７４】
フーリエ変換された後の半導体表面ラフネススペクトル(FET Spectrum)を図２に示す。なお、図２の横軸は周波数 １／Λであり、縦軸はスペクトルインテンシティである。
【００７５】
上述の式（１）を用いて、半導体表面ラフネスの高次項を定量化する。
【００７６】
上述の式（１）中のsの値は、(100)面上では、２である。他の面では１〜３の間である。
【００７７】
定量化された結果を図３に示す。
【００７８】
図３中における３１１の部分は、本来の半導体表面ラフネスの高調波成分（測定値の高調波成分）である。
【００７９】
この部分は上述の式（１）の高次項、つまりnが1以上で定量化することができる。
【００８０】
図３中の３１２は、上述の式（１）でかつｎが０の場合である（即ち、３１２は、式（１）の基本成分である）。
【００８１】
図３中の３１３は、ｎが２の場合で、上述の式（１）を計算した結果である。
【００８２】
よってｎの次数を増やせば、フーリエ変換した半導体表面ラフネスの高次項を再現することができる。本発明において、ｎは最大１０まで考慮している。
【００８３】
図３中における３１４は、半導体表面ラフネススペクトルである（即ち、３１４は、測定値をフーリエ変換した値である）。
【００８４】
以上の工程により半導体表面ラフネススペクトルを上述の式（１）を用いて定量化できる。
【００８５】
図１中の１０３において、１０１及び１０２の工程により定量化された半導体表面ラフネスから、半導体を使用する電子部品の移動度を類推するための処理を行う。
【００８６】
半導体表面ラフネススペクトルから半導体を使用する電子部品の移動度を算出するには、上述の式（２）及び（３）を用いて移動度を算出する。
【００８７】
以上が半導体表面ラフネスから直接的に、半導体を使用する電子部品の移動度を類推する方法である。
【００８８】
図１に示した作業１０１、１０２、１０３により、移動度を管理するための基準値となる値の作成工程を説明する。
【００８９】
管理基準値を決定するサンプルは、あらかじめの半導体表面ラフネスがAFMもしくはSTMにより測定されている事が好ましい。
【００９０】
管理基準を決定するサンプルは完成しており、あらかじめ移動度が測定されていることが好ましい。
【００９１】
管理基準を決定するサンプルの半導体表面ラフネスを、図１中に示した１０２工程を用いて管理基準を決定するサンプルの半導体表面ラフネススペクトルを求める。
【００９２】
図１中に示した１０３工程を用いて、管理基準値となる半導体を使用する電子部品の半導体表面ラフネスから管理基準値を決定する半導体を使用する電子部品の移動度を類推できるように、上述の式（３）中の定数aを決定する。
【００９３】
定数aを決定する際に、半導体を使用する電子部品の大きさが最低３個以上必要である。
【００９４】
よって管理基準となる半導体を使用する電子部品の大きさは３個以上存在あることが好ましい。
【００９５】
管理基準となる半導体を使用する電子部品の大きさ（サイズ）をパラメータとし、上述の式（３）中の定数aを変化させ上述の式（３）を用いて計算した移動度が、管理基準となる半導体を使用する電子部品の移動度と一致するように上述の式（３）中の定数aを変化させ最適化を行う。
【００９６】
最適化された結果を図４に示す。図４において、横軸は電子部品の大きさ（サイズ）、縦軸は移動度（モビリティ）である。
【００９７】
図４中の４１２は、上述の式（３）中の定数aを最適化した後の式（３）の計算結果であり、測定により求められた電子部品の移動度である。
【００９８】
図４中の４１１は、管理基準値となる半導体を使用する電子部品の移動度であり、式（２）及び（３）を用いて計算した移動度である。
【００９９】
この工程により、管理基準値となる半導体を使用する電子部品の半導体表面ラフネスから移動度を類推できる。以下管理基準値となる半導体表面ラフネススペクトルを基準値とする。
【０１００】
基準値を用いて、製造ライン上の半導体を使用する電子部品の移動度を管理する方法について図５に示すフローチャットを参照にして詳細を示す。
【０１０１】
図５中の５０１において、定期的に製造ライン上の半導体を使用する電子部品がサンプリングされる。
【０１０２】
ここでの定期的とは、ロット数もしくは処理枚数を基準とし設定するのが好ましい。
【０１０３】
サンプリングされた製造ライン上の半導体を使用する電子部品は５０２においてAFMもしくはSTMにより半導体表面ラフネスが測定される。
【０１０４】
その後、サンプリングされた半導体の半導体表面ラフネスは、フーリエ変換され半導体表面ラフネススペクトルが得られる。
【０１０５】
図５中の５０３において、５０１でサンプリングされ、５０２でフーリエ変換された半導体表面ラフネススペクトルは、上述の式（１）により定量化される。
【０１０６】
図５中の５０４において、基準値とサンプリングされた半導体表面ラフネススペクトルの比較が行われる。
【０１０７】
この基準値とサンプリングされた半導体表面ラフネススペクトルの比較において、サンプリングされた半導体表面ラフネススペクトルが基準値と一致しなった場合にすぐさま半導体表面処理にフィードバック動作が発生する。
【０１０８】
フィードバック動作が発生した場合は、５０５が洗浄工程に対して最適化要求を指示する。
【０１０９】
また、サンプリングされた半導体表面ラフネススペクトルが基準値と一致場合は、フィードバック動作は発生しない。
【０１１０】
５０４によりフィードバックが発生した場合について、図６を使用して詳細に説明する。
【０１１１】
サンプリングされた製造ライン上の半導体表面ラフネスが基準値と一致しない事が検知された場合、半導体表面が増加した情報が半導体表面処理工程を最適化するシーケンスに通知される。
【０１１２】
通知される先は６０１である。
【０１１３】
ここでの通知される情報とは、サンプリングされた製造ライン上の半導体表面ラフネス、半導体表面ラフネススペクトル及び半導体表面の処理工程の条件である。
【０１１４】
６０２では、通知された情報を基に半導体表面の処理工程における最適化条件を構築する。
【０１１５】
ここで、最適化される半導体表面プロセスとは、洗浄、成膜、エッチングを行うものである。
【０１１６】
実施例では、洗浄工程を想定しているので、最適化されるものは、半導体の浸水時間及び半導体表面を洗浄する薬液濃度である。
【０１１７】
構築された新たな半導体表面の処理条件は６０３に伝達する。
【０１１８】
伝達する情報は、使用する薬液の濃度、半導体の浸水時間、プラズマ密度、プラズマでの処理時間、成膜時間、曝露時間のいずれかであることが好ましい。
【０１１９】
６０３では、６０２において構築された新たな半導体表面を処理する条件で実際に半導体表面の処理を行う。
【０１２０】
６０４において、最適化された半導体表面を処理する条件で処理された半導体の半導体表面ラフネスが測定される。
【０１２１】
半導体表面ラフネスはAFM、STM、GIXR、XPS、光反射により測定することが好ましい。
【０１２２】
その後、最適化された半導体表面を処理する条件で処理された半導体表面ラフネスを、フーリエ変換し半導体表面ラフネススペクトルを算出する。
【０１２３】
６０５にて、半導体表面ラフネススペクトルを再度基準値と比較する。
【０１２４】
以上の半導体表面を処理するための条件を最適化し、最適化後の半導体表面ラフネスを測定しフーリエ変換により得られる半導体表面ラフネススペクトルを基準値と比較する工程は、半導体表面ラフネススペクトルが基準値と一致するまで行われる。
【０１２５】
半導体表面ラフネススペクトルが基準値と一致した場合にのみ最適化作業が終了する。
【０１２６】
終了後は図１中の５０１に復帰する。
【０１２７】
実施例として説明した、半導体表面ラフネスを基準とし半導体を使用する電子部品の移動度を管理する手法は、エッチングプロセスでも適応可能である。
【０１２８】
成膜工程に応用する場合は、半導体表面ラフネスを光反射もしくはGIXRで測定することで、実施例として説明した、半導体表面ラフネスを基準とし半導体を使用する電子部品の移動度を管理することができる。
【０１２９】
上述したように本発明によれば、簡便な測定方法を利用し半導体表面ラフネスを測定し、さらに数学的な加工を行うことで半導体を使用する電子部品の移動度が予測することができる。また、基準値を設定し定期的に電子部品の表面ラフネス測定することで、移動度を常に一定に保つことができ、ばらつきを抑える管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の一実施例による半導体表面ラフネスから直接移動度を算出する方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】上記実施例において、半導体表面ラフネスを測定した後、フーリエ変換を実施した後の半導体表面ラフネススペクトル分布を説明するための図である。
【図３】上記実施例において、フーリエ変換した後の半導体表面ラフネススペクトルを関数で定量化した結果を説明するための図である。
【図４】上記実施例の説明に使用する図で、半導体を使用する電子部品のサイズをパラメータとしたときの移動度の変化を示した図である。
【図５】本発明による、半導体表面ラフネスを一定に保持するための管理方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明において、最適化作業が発生した場合を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３１】
３１１ 測定値の高調波成分
３１２ 式（１）の基本成分
３１３ 式（１）の高調波成分
３１４ 測定値をフーリエ変換した値
４１１ 式（２）及び（３）を用いて計算した移動度
４１２ 測定により求められた電子部品の移動度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体を使用する電子部品（典型的には半導体素子）の評価方法、及び半導体を使用する電子部品の特性の管理方法に係り、特に半導体素子の移動度の評価、及び移動度の安定化を行う為の管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術は、半導体を使用した電子部品の移動度は電子部品が完成した後に評価されていた。このため即座に改良項目を製造工程にフィードバックすることは不可能である。
【０００３】
このため電子部品のロット間で移動度が異なる場合がある。
この影響は直接ロット間のばらつきとなり電子部品のばらつきに直接影響する。
【０００４】
半導体を使用した電子部品を評価するうえで重要な要素がある。
その一つが移動度である。電子部品の移動度は、半導体表面のラフネスの大きさにより変化することが知られている。
だが表面ラフネスの大きさから直接的に電子部品の移動度を導く方法は存在していない。
【０００５】
表面ラフネスの大きさから直接的に電子部品の移動度を導く方法は存在していないために、半導体を使用した電子部品の移動度は、電子部品を製造するための全工程が終了してから電子部品を測定することで求められていた。
【０００６】
半導体表面のラフネスの大きさは、半導体表面を薬液、プラズマを用いて処理する工程もしくは、半導体表面上に半導体膜もしくは絶縁膜を成膜する処理条件により決定する。
【０００７】
よってロット間で移動度差を生じさせないためには、上述の半導体表面を薬液、プラズマを用いて処理する工程もしくは、半導体表面上に半導体膜もしくは絶縁膜を成膜する処理条件を常に管理することが重要である。
【０００８】
現在行われている半導体表面の管理方法は、半導体表面を処理した枚数もしくはロット数により管理されている。
【０００９】
このため、半導体表面ラフネスの大きさを基準とする管理は行われていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、従来、半導体表面ラフネスの大きさから電子部品の移動度を直接算出する手法がなく、電子部品が完成した後に移動度を計測していた。
【００１１】
この方法では瞬時に製造工程の見直しを行うことが不可能である。このため電子部品のロット間のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明の課題は、上記問題の鑑み、半導体表面ラフネスから、電子部品の完成時の移動度を類推できる、半導体を使用する電子部品の評価方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のもう一つの課題は、半導体表面ラフネスから、電子部品が完成時の移動度を類推できる、半導体を使用する電子部品の管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、
半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、
前記第２の工程で得られた値を、数値的に定量化する第３の工程と、
前記第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを、周波数で積分する第４の工程と、
前記第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、
前記第１乃至前記第５の工程から予め、前記第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面のラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推することを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法が得られる。
【００１５】
更に本発明によれば、
半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、
前記第２の工程で得られた値を、関数を用いて数値的に定量化する第３の工程と、
前記第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを周波数で積分し、積分値を得る第４の工程と、
前記第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、
前記第１乃至前記第５の工程から予め、前記第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面ラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推する第６の工程と、
所望の移動度を得る為に、積分値の管理基準値を設定する第７の工程と、
ゲートもしくはエミッタ形成前の工程における半導体表面ラフネスを定期的に調べ、前記第４の工程における積分値を得る第８の工程と、
前記第７の工程にて設定された積分値の管理基準値と、前記第８の工程で得られた積分値との差を調べることで、ゲートもしくはエミッタ形成前の半導体表面処理工程の処理パラメータにフィードバックすることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体表面ラフネスから、電子部品が完成時の移動度を類推できる、半導体を使用する電子部品の評価方法及び管理方法が得られ、電子部品を完成する前に移動度を知ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、半導体を使用した電子部品の表面ラフネスを測定し、測定値をフーリエ変換し第一種ベッセル関数を含む関数で定量化することで半導体を使用した電子部品の移動度を推測する評価方法である。
【００１８】
本発明は半導体を使用した電子部品の製造過程途中で実施する原子間力顕微鏡（AFM：Atomic Force Microscope）、走査トンネル顕微鏡（STM：Scanning Tunnel Microscope）、X線表面反射共鳴（GIXR：Grazing Incidence X-ray Reflectivity）、X線光電子分光（XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy）、或いは光反射測定を用いた簡易な測定により、得られる半導体表面ラフネスの大きさから完成品の移動度を類推し、その結果から移動度を類推する。
【００１９】
つまり、製造ライン上の半導体表面ラフネスを定期に測定し基準値を満たすように管理することで、完成品の半導体を使用した電子部品の移動度を管理することができる。
【００２０】
また、定期的に測定した半導体表面ラフネスが基準値を満たさない場合、すぐさま製造工程にフィードバックし移動度のバラつきを最小にする管理方法である。
【００２１】
ここで、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
本発明の実施の形態では、半導体表面ラフネスの大きさを、AFM、STM、GIXR、XPS、光反射により測定する。簡便さなどを考慮するとAFMもしくはSTMにより半導体の表面ラフネスを測定するのが好ましい。即ち、この工程は、半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する工程である。
【００２３】
次に、AFMもしくはSTMにより計測された半導体表面ラフネスの大きさをフーリエ変換し半導体表面ラフネスを空間周波数に分解する。このことで半導体表面ラフネススペクトルが得られる。即ち、この工程は、前述の測定工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う工程である。この工程により半導体表面ラフネススペクトルを得る。
【００２４】
次に半導体表面ラフネススペクトルを、第一種ベッセル関数を含む関数用いて定量化する。
【００２５】
第一種ベッセル関数を含む関数で定量化された半導体表面ラフネススペクトルを周波数で積分する。積分された半導体表面ラフネススペクトルを移動度に変換する関係式を用いて、半導体表面ラフネススペクトルと移動度の相関を決定する。
【００２６】
以上で半導体表面ラフネスと半導体を使用した電子部品の移動度を関連付ける。
【００２７】
このことで、半導体表面ラフネスの大きさから半導体を使用した電子部品の移動度を類推できることができる。
【００２８】
製造ライン上にある半導体を利用する電子部品の移動度を常に均一に保持するには、半導体表面ラフネスの大きさ及び半導体表面ラフネススペクトルを常に均一に保持する必要がある。
【００２９】
そのため半導体表面ラフネスの大きさを定期的に測定し半導体表面ラフネススペクトルを得る必要がある。
【００３０】
次に上述の半導体表面ラフネスと電子部品の移動度を関連付ける方法を用いて、表面ラフネスの大きさの管理基準値を設定する。
【００３１】
移動度を均一にするために、定期的に製造ライン上の半導体を利用する電子部品をサンプリングし、表面ラフネスを測定し表面ラフネススペクトルを求める。表面ラフネススペクトルと、表面ラフネスの管理基準値とを比較し基準値に達しない場合には即座に半導体表面処理工程の処理パラメータにフィードバックする。
【００３２】
測定された半導体表面ラフネスより移動度を類推する手段について説明する。
【００３３】
半導体表面ラフネスはAFM、STM、GIXR、XPS、光反射のいずれかにより測定されるのが好ましい。
【００３４】
AFM及びSTMを用いる手法は、非常に簡便であり即座に半導体表面ラフネスの値を得ることができるので、実際に半導体表面ラフネスを測定する際は、AFM及びSTMを用いることが好ましい。
【００３５】
上述のAFM及びSTMにより測定された半導体表面ラフネスは大小さまざまな凹凸が含まれており、長さが異なるピッチの凹凸も含まれている。
【００３６】
従来は半導体表面ラフネスの平均値を指標とする場合があったが、本発明では、表面ラフネスに包括されている凹凸の大小やピッチの影響を考慮するために半導体表面ラフネスに対してフーリエ変換を用いて加工するのが特徴である。
【００３７】
半導体表面ラフネスをフーリエ変換することで得られた半導体表面ラフネススペクトルを第一種ベッセル関数により構成された関数を用いて定量化する。
【００３８】
定量化の際に使用する関数式は以下である。
【数１】
【００３９】
ここで、eは電子の電荷量、Eeffは素子（半導体）に加わる実効電界、qは電子が持つ運動量、aは係数であり、また、Jn(qΛ)はn次の第一種ベッセル関数であり、ｓは１〜３の間の値をとり、Δ及びΛは、前記第１の工程により求められた半導体表面ラフネスの高さ（半導体表面ラフネスの凹凸の大きさ）及びピッチの大きさ（ピッチ長）である。実用する際は、平均的な凹凸の大きさ及びピッチ長を用いるのが望ましい。
【００４０】
半導体表面ラフネススペクトルに対して、1.0 ［／μm］以上の領域で積分を行う。
【００４１】
この積分により半導体表面ラフネスによる移動度に対する影響を定量化する。
【００４２】
半導体表面ラフネスと移動度の関係は前述の関係式（１）を用いて以下の式（２）および（３）により求める。電子部品のサイズが1.0 ［／μm］以上の場合には積分される上限が電子部品のサイズの逆数となる。
【数２】
【数３】
【００４３】
ここで半導体を利用した電子部品の移動度はμである。また、係数aは定数である。
【００４４】
以上が半導体表面ラフネスより移動度を類推する手段である。
【００４５】
次に、移動度を管理する際の基準値の設定方法について説明する。
【００４６】
上述の式（３）で使用されている定数aを決定する。
【００４７】
定数aを決定する際には、事前に半導体表面ラフネスが測定されており、完成している電子部品を準備する。
【００４８】
次に電子部品のサイズをパラメータとし、電子部品の移動度を測定する。
【００４９】
この半導体表面ラフネスが測定されており、完成している電子部品の移動度が管理基準値となる。
【００５０】
上述の式（１）、（２）、及び（３）を用いて、移動度を計算する。
【００５１】
上述の式（１）、（２）、及び（３）を用いて、計算された移動度と、事前に測定されていた管理基準の移動度が一致するように上述の式（３）中の係数aを変化させる。
【００５２】
以上の工程により管理基準となる移動度が半導体表面ラフネスから類推できる。
【００５３】
設定する半導体表面ラフネスの基準値は、製造ラインの製造世代及び半導体表面の洗浄工程が変更された場合に新たに設定しなおすことが好ましい。
【００５４】
移動度のばらつきを最小に留める半導体を使用する電子部品の管理方法について説明する。
【００５５】
製造ライン上を流れている半導体を定期的にサンプリングし半導体表面ラフネスの大きさを測定する。測定する手法はAFM及びSTMが好ましい。
【００５６】
その際あらかじめ半導体表面ラフネスが測定してある完成品であり、半導体表面ラフネスと移動度を上述の式（１）、（２）、及び（３）を利用し関連付してある基準値と比較する。
【００５７】
半導体表面ラフネスの大きさを測定する周期は、ロット数もしくは処理枚数を基準とするのが好ましい。
【００５８】
製造ライン上のサンプリングされた半導体表面ラフネスが基準値を満たさない場合には洗浄工程に即座にフィードバックが加わるのが特徴である。
【００５９】
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００６０】
半導体表面ラフネスは半導体を使用する電子部品の移動度に直接影響を与える。
【００６１】
ここでの半導体を使用する電子部品とは、トランジスタ、ダイオード、キャパシタンス、コイル、CCD、薄膜トランジスタである。
【００６２】
ゲートやエミッタ形成前の半導体表面プロセスは、半導体表面ラフネスの大きさを決定する。
【００６３】
このため、ゲート及びエミッタ形成前の半導体表面プロセスを常に最適な条件に保つ必要がある。
【００６４】
ゲート及びエミッタ形成前の半導体表面を処理する工程を常に最適な条件に保つためには、半導体表面ラフネスから直接移動度を算出する方法及び半導体表面ラフネスの変化を即座に検知し、半導体表面の処理工程に直接フィードバックする必要がある。
【００６５】
半導体表面プロセスとは、洗浄、エッチング、成膜工程である。
【００６６】
実施例として洗浄工程の場合について以下説明する。
【００６７】
半導体表面ラフネスから直接的に、半導体を使用する電子部品の移動度を類推する方法を示す。
【００６８】
図１に示すフローチャットを参照にして詳細を説明する。
【００６９】
図１中の１０１において半導体表面ラフネスを測定する。
【００７０】
測定する手法は、AFM、STM、GIXR、XPS、光反射を用いる。
【００７１】
簡便さを考慮するとAFMもしくはSTMを用いて半導体表面ラフネスを測定することが好ましい。
【００７２】
図１中の１０２では、測定された半導体表面ラフネスの定量化を行う。
【００７３】
定量化する前処理として、事前に測定された半導体表面ラフネスをフーリエ変換し、半導体表面ラフネスを空間周波数に変換する。
【００７４】
フーリエ変換された後の半導体表面ラフネススペクトル(FET Spectrum)を図２に示す。なお、図２の横軸は周波数 １／Λであり、縦軸はスペクトルインテンシティである。
【００７５】
上述の式（１）を用いて、半導体表面ラフネスの高次項を定量化する。
【００７６】
上述の式（１）中のsの値は、(100)面上では、２である。他の面では１〜３の間である。
【００７７】
定量化された結果を図３に示す。
【００７８】
図３中における３１１の部分は、本来の半導体表面ラフネスの高調波成分（測定値の高調波成分）である。
【００７９】
この部分は上述の式（１）の高次項、つまりnが1以上で定量化することができる。
【００８０】
図３中の３１２は、上述の式（１）でかつｎが０の場合である（即ち、３１２は、式（１）の基本成分である）。
【００８１】
図３中の３１３は、ｎが２の場合で、上述の式（１）を計算した結果である。
【００８２】
よってｎの次数を増やせば、フーリエ変換した半導体表面ラフネスの高次項を再現することができる。本発明において、ｎは最大１０まで考慮している。
【００８３】
図３中における３１４は、半導体表面ラフネススペクトルである（即ち、３１４は、測定値をフーリエ変換した値である）。
【００８４】
以上の工程により半導体表面ラフネススペクトルを上述の式（１）を用いて定量化できる。
【００８５】
図１中の１０３において、１０１及び１０２の工程により定量化された半導体表面ラフネスから、半導体を使用する電子部品の移動度を類推するための処理を行う。
【００８６】
半導体表面ラフネススペクトルから半導体を使用する電子部品の移動度を算出するには、上述の式（２）及び（３）を用いて移動度を算出する。
【００８７】
以上が半導体表面ラフネスから直接的に、半導体を使用する電子部品の移動度を類推する方法である。
【００８８】
図１に示した作業１０１、１０２、１０３により、移動度を管理するための基準値となる値の作成工程を説明する。
【００８９】
管理基準値を決定するサンプルは、あらかじめの半導体表面ラフネスがAFMもしくはSTMにより測定されている事が好ましい。
【００９０】
管理基準を決定するサンプルは完成しており、あらかじめ移動度が測定されていることが好ましい。
【００９１】
管理基準を決定するサンプルの半導体表面ラフネスを、図１中に示した１０２工程を用いて管理基準を決定するサンプルの半導体表面ラフネススペクトルを求める。
【００９２】
図１中に示した１０３工程を用いて、管理基準値となる半導体を使用する電子部品の半導体表面ラフネスから管理基準値を決定する半導体を使用する電子部品の移動度を類推できるように、上述の式（３）中の定数aを決定する。
【００９３】
定数aを決定する際に、半導体を使用する電子部品の大きさが最低３個以上必要である。
【００９４】
よって管理基準となる半導体を使用する電子部品の大きさは３個以上存在あることが好ましい。
【００９５】
管理基準となる半導体を使用する電子部品の大きさ（サイズ）をパラメータとし、上述の式（３）中の定数aを変化させ上述の式（３）を用いて計算した移動度が、管理基準となる半導体を使用する電子部品の移動度と一致するように上述の式（３）中の定数aを変化させ最適化を行う。
【００９６】
最適化された結果を図４に示す。図４において、横軸は電子部品の大きさ（サイズ）、縦軸は移動度（モビリティ）である。
【００９７】
図４中の４１２は、上述の式（３）中の定数aを最適化した後の式（３）の計算結果であり、測定により求められた電子部品の移動度である。
【００９８】
図４中の４１１は、管理基準値となる半導体を使用する電子部品の移動度であり、式（２）及び（３）を用いて計算した移動度である。
【００９９】
この工程により、管理基準値となる半導体を使用する電子部品の半導体表面ラフネスから移動度を類推できる。以下管理基準値となる半導体表面ラフネススペクトルを基準値とする。
【０１００】
基準値を用いて、製造ライン上の半導体を使用する電子部品の移動度を管理する方法について図５に示すフローチャットを参照にして詳細を示す。
【０１０１】
図５中の５０１において、定期的に製造ライン上の半導体を使用する電子部品がサンプリングされる。
【０１０２】
ここでの定期的とは、ロット数もしくは処理枚数を基準とし設定するのが好ましい。
【０１０３】
サンプリングされた製造ライン上の半導体を使用する電子部品は５０２においてAFMもしくはSTMにより半導体表面ラフネスが測定される。
【０１０４】
その後、サンプリングされた半導体の半導体表面ラフネスは、フーリエ変換され半導体表面ラフネススペクトルが得られる。
【０１０５】
図５中の５０３において、５０１でサンプリングされ、５０２でフーリエ変換された半導体表面ラフネススペクトルは、上述の式（１）により定量化される。
【０１０６】
図５中の５０４において、基準値とサンプリングされた半導体表面ラフネススペクトルの比較が行われる。
【０１０７】
この基準値とサンプリングされた半導体表面ラフネススペクトルの比較において、サンプリングされた半導体表面ラフネススペクトルが基準値と一致しなった場合にすぐさま半導体表面処理にフィードバック動作が発生する。
【０１０８】
フィードバック動作が発生した場合は、５０５が洗浄工程に対して最適化要求を指示する。
【０１０９】
また、サンプリングされた半導体表面ラフネススペクトルが基準値と一致場合は、フィードバック動作は発生しない。
【０１１０】
５０４によりフィードバックが発生した場合について、図６を使用して詳細に説明する。
【０１１１】
サンプリングされた製造ライン上の半導体表面ラフネスが基準値と一致しない事が検知された場合、半導体表面が増加した情報が半導体表面処理工程を最適化するシーケンスに通知される。
【０１１２】
通知される先は６０１である。
【０１１３】
ここでの通知される情報とは、サンプリングされた製造ライン上の半導体表面ラフネス、半導体表面ラフネススペクトル及び半導体表面の処理工程の条件である。
【０１１４】
６０２では、通知された情報を基に半導体表面の処理工程における最適化条件を構築する。
【０１１５】
ここで、最適化される半導体表面プロセスとは、洗浄、成膜、エッチングを行うものである。
【０１１６】
実施例では、洗浄工程を想定しているので、最適化されるものは、半導体の浸水時間及び半導体表面を洗浄する薬液濃度である。
【０１１７】
構築された新たな半導体表面の処理条件は６０３に伝達する。
【０１１８】
伝達する情報は、使用する薬液の濃度、半導体の浸水時間、プラズマ密度、プラズマでの処理時間、成膜時間、曝露時間のいずれかであることが好ましい。
【０１１９】
６０３では、６０２において構築された新たな半導体表面を処理する条件で実際に半導体表面の処理を行う。
【０１２０】
６０４において、最適化された半導体表面を処理する条件で処理された半導体の半導体表面ラフネスが測定される。
【０１２１】
半導体表面ラフネスはAFM、STM、GIXR、XPS、光反射により測定することが好ましい。
【０１２２】
その後、最適化された半導体表面を処理する条件で処理された半導体表面ラフネスを、フーリエ変換し半導体表面ラフネススペクトルを算出する。
【０１２３】
６０５にて、半導体表面ラフネススペクトルを再度基準値と比較する。
【０１２４】
以上の半導体表面を処理するための条件を最適化し、最適化後の半導体表面ラフネスを測定しフーリエ変換により得られる半導体表面ラフネススペクトルを基準値と比較する工程は、半導体表面ラフネススペクトルが基準値と一致するまで行われる。
【０１２５】
半導体表面ラフネススペクトルが基準値と一致した場合にのみ最適化作業が終了する。
【０１２６】
終了後は図１中の５０１に復帰する。
【０１２７】
実施例として説明した、半導体表面ラフネスを基準とし半導体を使用する電子部品の移動度を管理する手法は、エッチングプロセスでも適応可能である。
【０１２８】
成膜工程に応用する場合は、半導体表面ラフネスを光反射もしくはGIXRで測定することで、実施例として説明した、半導体表面ラフネスを基準とし半導体を使用する電子部品の移動度を管理することができる。
【０１２９】
上述したように本発明によれば、簡便な測定方法を利用し半導体表面ラフネスを測定し、さらに数学的な加工を行うことで半導体を使用する電子部品の移動度が予測することができる。また、基準値を設定し定期的に電子部品の表面ラフネス測定することで、移動度を常に一定に保つことができ、ばらつきを抑える管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の一実施例による半導体表面ラフネスから直接移動度を算出する方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】上記実施例において、半導体表面ラフネスを測定した後、フーリエ変換を実施した後の半導体表面ラフネススペクトル分布を説明するための図である。
【図３】上記実施例において、フーリエ変換した後の半導体表面ラフネススペクトルを関数で定量化した結果を説明するための図である。
【図４】上記実施例の説明に使用する図で、半導体を使用する電子部品のサイズをパラメータとしたときの移動度の変化を示した図である。
【図５】本発明による、半導体表面ラフネスを一定に保持するための管理方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明において、最適化作業が発生した場合を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３１】
３１１ 測定値の高調波成分
３１２ 式（１）の基本成分
３１３ 式（１）の高調波成分
３１４ 測定値をフーリエ変換した値
４１１ 式（２）及び（３）を用いて計算した移動度
４１２ 測定により求められた電子部品の移動度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、
前記第２の工程で得られた値を、数値的に定量化する第３の工程と、
前記第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを、周波数で積分する第４の工程と、
前記第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、
前記第１乃至前記第５の工程から予め、前記第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面のラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推することを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の、半導体を使用する電子部品の評価方法において、前記第１の工程における、半導体表面のラフネス測定は、原子間力顕微鏡（AFM：Atomic Force Microscope）、走査トンネル顕微鏡（STM：Scanning Tunnel Microscope）、X線表面反射共鳴（GIXR：Grazing Incidence X-ray Reflectivity）、X線光電子分光（XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy）、光反射測定により行なうことを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項３】
請求項１に記載の、半導体を使用する電子部品の評価方法において、前記第３の工程において定量化に用いる関数は、第一種ベッセル関数を含む以下の関数式
【数１】
であり、ここで、eは電子の電荷量、Eeffは半導体に加わる実効電界、qは電子が持つ運動量、aは係数であり、また、Jn(qΛ)はn次の第一種ベッセル関数であり、ｓは１〜３の間の値をとり、Δ及びΛは、前記第１の工程により求められた半導体表面ラフネスの高さ及びピッチの大きさであることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項４】
請求項１に記載の、半導体を使用する電子部品の評価方法において、前記第４の工程において積分する空間周波数範囲は、1.0 ［／μm］以上であることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項５】
請求項１に記載の、半導体を使用する電子部品の評価方法において、前記半導体は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、SiGe、SiGeC、ＧａＡｓ、GaN、ＳｉＣ、ZnOの何れかであることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項６】
半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、
前記第２の工程で得られた値を、関数を用いて数値的に定量化する第３の工程と、
前記第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを周波数で積分し、積分値を得る第４の工程と、
前記第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、
前記第１乃至前記第５の工程から予め、前記第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面ラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推する第６の工程と、
所望の移動度を得る為に、積分値の管理基準値を設定する第７の工程と、
ゲートもしくはエミッタ形成前の工程における半導体表面ラフネスを定期的に調べ、前記第４の工程における積分値を得る第８の工程と、
前記第７の工程にて設定された積分値の管理基準値と、前記第８の工程で得られた積分値との差を調べることで、ゲートもしくはエミッタ形成前の半導体表面処理工程の処理パラメータにフィードバックすることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、ゲートもしくはエミッタ形成前の半導体表面処理工程は、洗浄処理工程であることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項８】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、ゲートもしくはエミッタ形成前の半導体表面処理工程の処理パラメータは、洗浄処理工程における、半導体の溶液浸漬時間及び薬液の濃度であることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項９】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、前記第１の工程における、半導体表面のラフネス測定は、原子間力顕微鏡（AFM：Atomic Force Microscope）及び走査トンネル顕微鏡（STM：Scanning Tunnel Microscope）により行なうことを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、前記第３の工程において定量化に用いる関数は、第一種ベッセル関数を含む以下の関数式
【数２】
であり、ここで、eは電子の電荷量、Eeffは半導体に加わる実効電界、qは電子が持つ運動量、aは係数であり、また、Jn(qΛ)はn次の第一種ベッセル関数であり、ｓは１〜３の間の値をとり、Δ及びΛは、前記第１の工程により求められた半導体表面ラフネスの高さ及びピッチの大きさであることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の、、半導体を使用する電子部品の管理方法において、前記第４の工程において積分する空間周波数範囲は、1.0 ［／μm］以上であることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項１２】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、前記半導体は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、SiGe、SiGeC、ＧａＡｓ、GaN、ＳｉＣ、ZnOの何れかであることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項１】
半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、
前記第２の工程で得られた値を、数値的に定量化する第３の工程と、
前記第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを、周波数で積分する第４の工程と、
前記第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、
前記第１乃至前記第５の工程から予め、前記第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面のラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推することを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の、半導体を使用する電子部品の評価方法において、前記第１の工程における、半導体表面のラフネス測定は、原子間力顕微鏡（AFM：Atomic Force Microscope）、走査トンネル顕微鏡（STM：Scanning Tunnel Microscope）、X線表面反射共鳴（GIXR：Grazing Incidence X-ray Reflectivity）、X線光電子分光（XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy）、光反射測定により行なうことを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項３】
請求項１に記載の、半導体を使用する電子部品の評価方法において、前記第３の工程において定量化に用いる関数は、第一種ベッセル関数を含む以下の関数式
【数１】
であり、ここで、eは電子の電荷量、Eeffは半導体に加わる実効電界、qは電子が持つ運動量、aは係数であり、また、Jn(qΛ)はn次の第一種ベッセル関数であり、ｓは１〜３の間の値をとり、Δ及びΛは、前記第１の工程により求められた半導体表面ラフネスの高さ及びピッチの大きさであることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項４】
請求項１に記載の、半導体を使用する電子部品の評価方法において、前記第４の工程において積分する空間周波数範囲は、1.0 ［／μm］以上であることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項５】
請求項１に記載の、半導体を使用する電子部品の評価方法において、前記半導体は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、SiGe、SiGeC、ＧａＡｓ、GaN、ＳｉＣ、ZnOの何れかであることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の評価方法。
【請求項６】
半導体を使用する電子部品の表面ラフネスを、X軸、Y軸は平面、Z軸は半導体表面ラフネスの大きさという形で測定する第１の工程と、
前記第１の工程で得られた結果を用いて、Z軸方向に対してフーリエ変換を行う第２の工程と、
前記第２の工程で得られた値を、関数を用いて数値的に定量化する第３の工程と、
前記第３の工程で数値的に定量化された表面ラフネスの大きさを周波数で積分し、積分値を得る第４の工程と、
前記第４の工程で得られた積分値と移動度との相関関係を求める第５の工程とを具備し、
前記第１乃至前記第５の工程から予め、前記第４の工程で得られた積分値と移動度の関係を調べておくことで、半導体表面ラフネスの大きさから、その半導体を用いた電子部品の移動度を類推する第６の工程と、
所望の移動度を得る為に、積分値の管理基準値を設定する第７の工程と、
ゲートもしくはエミッタ形成前の工程における半導体表面ラフネスを定期的に調べ、前記第４の工程における積分値を得る第８の工程と、
前記第７の工程にて設定された積分値の管理基準値と、前記第８の工程で得られた積分値との差を調べることで、ゲートもしくはエミッタ形成前の半導体表面処理工程の処理パラメータにフィードバックすることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、ゲートもしくはエミッタ形成前の半導体表面処理工程は、洗浄処理工程であることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項８】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、ゲートもしくはエミッタ形成前の半導体表面処理工程の処理パラメータは、洗浄処理工程における、半導体の溶液浸漬時間及び薬液の濃度であることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項９】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、前記第１の工程における、半導体表面のラフネス測定は、原子間力顕微鏡（AFM：Atomic Force Microscope）及び走査トンネル顕微鏡（STM：Scanning Tunnel Microscope）により行なうことを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、前記第３の工程において定量化に用いる関数は、第一種ベッセル関数を含む以下の関数式
【数２】
であり、ここで、eは電子の電荷量、Eeffは半導体に加わる実効電界、qは電子が持つ運動量、aは係数であり、また、Jn(qΛ)はn次の第一種ベッセル関数であり、ｓは１〜３の間の値をとり、Δ及びΛは、前記第１の工程により求められた半導体表面ラフネスの高さ及びピッチの大きさであることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の、、半導体を使用する電子部品の管理方法において、前記第４の工程において積分する空間周波数範囲は、1.0 ［／μm］以上であることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【請求項１２】
請求項６に記載の、半導体を使用する電子部品の管理方法において、前記半導体は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、SiGe、SiGeC、ＧａＡｓ、GaN、ＳｉＣ、ZnOの何れかであることを特徴とする、半導体を使用する電子部品の管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−５４３５８（Ｐ２００６−５４３５８Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３５８３６（Ｐ２００４−２３５８３６）
【出願日】平成１６年８月１３日（２００４．８．１３）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１３日（２００４．８．１３）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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