最終更新 2026-10-09

COPとは(結晶起因ピット)

COP (Crystal Originated Particle/Pit)

COP(結晶起因ピット)とは、CZ結晶中の過剰な空孔が凝集してできる数十〜200nmの八面体状ボイドです。ゲート酸化膜直下にあると電界が集中して耐圧(GOI)を落とすため、微細世代では致命的な欠陥になります。引き上げ速度と温度勾配の比(V/G)を制御した無欠陥結晶、水素/Arアニール、エピ層成長のいずれかで対策します。

目次8項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 設備の製造メーカー
  5. 関連する製品
  6. 関連用語
  7. 比較・違いを学ぶ
  8. 出典・参考資料

定義・解説

COP(Crystal Originated Particle/Pit:結晶起因欠陥)とは、CZ法で育てたシリコン結晶中に生じる、サイズ数十〜200nm程度の八面体状の空孔集合体(ボイド)です。結晶成長中に過剰な空孔(原子が抜けた欠陥)が凝集して形成され、ウェハ表面に現れるとくぼみ(ピット)として観察されます。洗浄後のパーティクル検査で「粒子」としてカウントされることから、この紛らわしい名前が付いています。

COPが問題になる最大の理由は、ゲート絶縁膜の耐圧(GOI:Gate Oxide Integrity)を低下させることです。ゲート酸化膜の直下にCOPがあると、その部分だけ実効的な膜厚が薄くなったり電界が集中したりして、初期不良や信頼性不良の原因になります。ゲート絶縁膜が数nmまで薄くなった世代では、数十nmのボイドでも致命的です。

COPの発生は、結晶成長時の「引き上げ速度V/固液界面の温度勾配G」の比で決まります。V/Gが大きい(速く引き上げる)と空孔が過剰になりCOPが、小さいと格子間シリコンが過剰になって転位クラスタが発生します。この両者が発生しない狭い条件帯を狙って成長させたウェハは「無欠陥結晶(Perfect Silicon、パーフェクトクリスタル)」と呼ばれ、プレミアム仕様として扱われます。

COPを消す方法は主に3つあります。①V/G制御による無欠陥結晶の育成、②水素またはアルゴン雰囲気での高温アニール(表面付近のボイドを閉塞させる=アニールウェハ)、③エピタキシャル層の成長(COPをエピ層で埋めて表面を無欠陥にする=エピウェハ)。①はウェハ全体の品質を上げますが成長速度が犠牲になり、②③はコストが上乗せされます。

評価には、SC-1洗浄を繰り返してCOPを顕在化させてからパーティクルカウンターで数える手法や、レーザー散乱式の表面検査装置、赤外散乱トモグラフィが使われます。デバイスメーカーが求めるGOI水準に対して、どの方式でCOPを抑えたウェハを使うかは、ウェハコストとデバイス歩留まりのトレードオフとして判断されます。

図解

COP(結晶起因ピット)の発生過程と対策
微細化でゲート酸化膜が薄くなり、致命的な欠陥になった。

この用語を扱う職種

前工程(ウェハプロセス)歩留まりエンジニア(YE)装置・材料メーカー単結晶成長エンジニア(シリコン・SiC)

よくある質問(FAQ)

COPは「パーティクル」なのですか?
いいえ。COPは結晶中に生じた空孔の集合体(ボイド)で、外部から付着した異物ではありません。ただしウェハ表面ではくぼみとして現れ、レーザー散乱式の検査装置がこれを粒子と区別できずカウントするため、Crystal Originated Particle という紛らわしい名前が付きました。
COPはなぜゲート酸化膜の耐圧を下げるのですか?
ゲート酸化膜の直下にボイドがあると、その部分だけ実効的な膜厚が薄くなったり電界が集中したりするためです。ゲート絶縁膜が数nmまで薄くなった世代では、数十nmのボイドでも初期不良や信頼性不良の原因になります。
COPを減らすにはどうすればよいですか?
①引き上げ速度と温度勾配の比(V/G)を制御して無欠陥結晶を育てる、②水素またはアルゴン雰囲気での高温アニールで表層のボイドを閉塞させる(アニールウェハ)、③エピタキシャル層で表面を覆う(エピウェハ)、の3つが主な方法です。それぞれ成長速度やコストとのトレードオフがあります。

設備の製造メーカー

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型番は各社の公式製品ページで確認したものです。出典のリンクは各製品ページに載せています。

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出典・参考資料

  1. レーザーテック「MAGICS M5640 製品ページ」(2026/10/07 確認)