非接触コロナ-ケルビン計測による強誘電体HfO2薄膜の試験とウェーハ全面マッピング

本論文で、Edelmanら（論文番号 201700249）は、非接触コロナ-ケルビン計測を用いた薄膜の強誘電特性モニタリングにおけるブレークスルーを実証しています。シリコンドープHfO₂膜の結果で示されるように、この手法は従来法で使用されるキャパシタテスト構造を作製することなく、非接触リアルタイムの膜特性評価を可能にします。提案されたアプローチは、強誘電体膜の分極のためのコロナ電荷ベースの手法を導入しています。ケルビンプローブによる表面電圧特性測定と組み合わせることで、ヒステリシスの非接触モニタリングが可能になります。このような電荷-電圧ヒステリシスループと誘電率のヒステリシスがカバー画像に示されています。結果は、3.5mol% Si:HFO₂膜の強誘電体挙動と11.3 mol% Si:HFO₂膜の非強誘電体挙動を実証しています。本手法の非常に重要な強みは、均一な強誘電体HfO₂膜のエンジニアリングのためのウェーハ全面マッピングです。画像上のマップは、Si:HFO₂膜の表面電圧パターンを示しており、TiNキャッピング層のエッチング後のラミナーウェットベンチフローパターンを反映しています。