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半導体用語集

プラズマ誘起ダメージ

英語表記：plasma induced damage

　広義の意味ではプラズマプロセスー般のダメージを総称しているが、ここではプラズマプロセス、特にエッチング時のチャージアップダメージについて説明する。ドライエッチングプロセスでは高エネルギーイオンが用いられるが、このためにウェハは電極の一部となっており高電圧がかけられる。ーしかし、これ自身はウェハー様にかけられているのでダメージにはならない。実際にはウェハ表面構造のパターンが存在し、場所によって電荷の捕獲され方が異なり、それによってウェハ内に局所電場が出現し、絶縁膜に電流が流れることで通常のストレス試験と同様大きなダメージとなる。破壊まで至らなかったとしても、デバイスとして使う以前にすでに何年か使ったものと同程度のストレスを与えた状態になってしまう。たとえば、あるアスペクト比のパターンをエッチングする場合を考えると、イオンの方向は垂直方向に飛んでくるが、電子の方向はランダムで斜め方向からも飛び込んでくる。パターン上部に絶縁物があると、そこに飛び込んだ電子によって上部が帯電し、後から入ってくる電子は上部で遮蔽されてしまい底部まで到達しなくなり、その結果として底部での電荷のバランスがくずれてしまう。これは低部での局所的な電位の上昇を引き起こし、その部分がゲートであれば酸化膜に電界がかかりトンネル電流が酸化膜に流れることになる。まさに酸化膜の信頼性試験の前に、すでに過酷な試験に酸化膜は曝されていることになっている。これを防ぐためには、チャージバランスがくずれるのを防ぐようにすればよいのだが、それぞれの実パターンにも依存するために一般的な対処は難しい。それでも電子エネルギーを実効的に下げる努力、チャージバランスを保つように負イオンの導入する努力などがなされており、ある程度の効果はある。しかし、実際には小さいゲート電極に長い配線が接続されている場合が多く、単位面積当たりに流れるトンネル電流は増大し、ますます過酷なストレス試験に曝されることになる (このゲート面積と接続される配線との比をアンテナ比と呼び、チャージングダメージを評価する際の重要なパラメータとなっている) 。そこで、装置、プロセス上でダメージを減らす工夫は元より、設計上の工夫も必要になる。酸化膜の薄膜化は数nm領域で信頼性が向上することが報告されているが、これがチャージングダメージの低減に繋がるかどうか現在きわめてホットな話題になっており、高密度プラズマヘの移行をも考應しながら実験的に定量的データを収集していく必要がある。

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