酸化分布（さんかぶんぷ）

酸化分布とは

酸化分布とは、半導体ウェハ上に形成される酸化膜（通常は二酸化ケイ素膜）の厚さが、ウェハの表面全体で均一でない状態を指します。この分布は、酸化プロセスにおける様々な要因によって引き起こされ、デバイスの特性に大きな影響を与える可能性があります。

酸化分布の原因

酸化分布が生じる主な原因としては、以下のものが挙げられます。

• 温度分布の不均一性: 酸化炉内の温度がウェハ面全体で均一でない場合、酸化速度が場所によって異なり、厚さのばらつきが生じます。
• ガス流量の不均一性: 酸化ガス（酸素や水蒸気など）の流量がウェハ面全体で均一でない場合も、酸化速度のばらつきを引き起こします。
• ウェハの回転速度の不均一性: ウェハを回転させる速度が均一でない場合、酸化される面積が場所によって異なり、厚さのばらつきが生じます。
• ウェハ自体の形状や表面状態の不均一性: ウェハの表面に凹凸があったり、結晶構造が均一でなかったりする場合も、酸化速度に影響を与え、厚さのばらつきを生じさせます。

酸化分布の評価方法

酸化分布は、主に以下の方法で評価されます。

• エリプソメトリー: 光の偏光変化を測定することで、酸化膜の厚さを非破壊的に評価する方法です。
• 分光反射率測定: 酸化膜の反射率を測定し、その波長特性から厚さを算出する方法です。
• 断面TEM観察: 酸化膜の断面を透過型電子顕微鏡で観察し、直接厚さを測定する方法です。

酸化分布がデバイス特性に与える影響

酸化分布が不均一な場合、デバイスの特性に以下のような影響を与える可能性があります。

• トランジスタの閾値電圧のばらつき: トランジスタの閾値電圧が場所によって異なり、デバイスの性能が低下します。
• リーク電流の増加: 酸化膜が薄い部分でリーク電流が増加し、消費電力が増加します。
• デバイスの信頼性の低下: 酸化膜の欠陥が場所によって異なり、デバイスの信頼性が低下します。

酸化分布の制御

酸化分布を制御するためには、酸化プロセスにおける温度、ガス流量、ウェハの回転速度などを精密に制御する必要があります。また、ウェハ自体の形状や表面状態を均一化することも重要です。