JP2005012225A - ２次元的なドーパント分布の分析のための選択的電気化学エッチング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 選択的電気化学エッチング方法を提供する。
【解決手段】 エッチング液が収容されたバス内で、少なくとも一つのドーピング領域を上面に備えると共にコンタクト層を下面に備える試験片と、当該試験片に対向配置させた電極とにバイアス電圧を印加して、前記ドーピング領域のドーピング濃度に依存して前記ドーピング領域を選択的にエッチングする方法において、前記試験片の、前記ドーピング領域が形成される面とは反対側の面に、バイアス電圧を印加して、正孔電流を、前記試験片の底面から供給することを特徴とする選択的電気化学エッチング方法。 試片の底面にコンタクト層を形成して、これより正孔電流を供給させることによって従来の方法に比べて実際と非常に近接で、再現性の良好なドーピング分布が得られる。
【選択図】 図４
【解決手段】 エッチング液が収容されたバス内で、少なくとも一つのドーピング領域を上面に備えると共にコンタクト層を下面に備える試験片と、当該試験片に対向配置させた電極とにバイアス電圧を印加して、前記ドーピング領域のドーピング濃度に依存して前記ドーピング領域を選択的にエッチングする方法において、前記試験片の、前記ドーピング領域が形成される面とは反対側の面に、バイアス電圧を印加して、正孔電流を、前記試験片の底面から供給することを特徴とする選択的電気化学エッチング方法。 試片の底面にコンタクト層を形成して、これより正孔電流を供給させることによって従来の方法に比べて実際と非常に近接で、再現性の良好なドーピング分布が得られる。
【選択図】 図４
Description
本発明は、電気化学的エッチングの方法に関し、詳細には、ＰＮ接合（ｐｎ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）におけるドーパントの２次元的な分布の分析のための選択的電気化学的エッチングの方法に関するものである。
１９８０年代の半ば以降のＳｉ半導体工程技術の著しい発展は、半導体素子の小型化に寄与し、半導体素子のサイズのサブミクロン以下への微細化を可能にした。
このような微細な半導体素子の製作を可能にした技術の１つとしてイオン注入技術がある。イオン注入とは、ドーパント（不純物）を、正確に調節されたエネルギーと濃度の下でイオン化した後に加速させて、基板に注入する技術である。
このような微細な半導体素子の製作を可能にした技術の１つとしてイオン注入技術がある。イオン注入とは、ドーパント（不純物）を、正確に調節されたエネルギーと濃度の下でイオン化した後に加速させて、基板に注入する技術である。
高集積かつ高性能のＳｉ（シリコン）素子の実現と、当該シリコン素子の正確な動作特性の制御ためには、基板に注入されたドーパントの分布状態に対する正確な情報を確保することが必須不可欠であった。
ドーパントの分布に関する情報を取得するために、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：２次イオン質量分析）や、ＳＲＰ（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ：広がり抵抗分布）などが広く用いられている。
しかしながら、ＳＩＭＳとＳＲＰの場合、数百ミクロンのサイズの範囲におけるドーパントの１次元的な分布状態（ウエハに対して垂直方向の分布状態）を分析することができるが、一定サイズ、またはサブミクロンサイズの範囲におけるドーパントの２次元的な分布状態を分析することは困難であった。
これは、分析に用いる試験片を準備することが困難であることと、空間解像度が低いという、ＳＩＭＳとＳＲＰにおける限界に起因するものである。
しかしながら、ＳＩＭＳとＳＲＰの場合、数百ミクロンのサイズの範囲におけるドーパントの１次元的な分布状態（ウエハに対して垂直方向の分布状態）を分析することができるが、一定サイズ、またはサブミクロンサイズの範囲におけるドーパントの２次元的な分布状態を分析することは困難であった。
これは、分析に用いる試験片を準備することが困難であることと、空間解像度が低いという、ＳＩＭＳとＳＲＰにおける限界に起因するものである。
このようなＳＩＭＳとＳＲＰとの限界を克服するために提案された方法が選択的化学エッチング方法である。
しかしながら、この選択的化学エッチング方法を利用すると、ｎ＋／ｐ接合（ｎ＋／ｐ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）内に存在するドーパント、例えばヒ素のような第５族元素の分布状態を比較的容易に求めることができるが、ｐ＋／ｎ接合内に存在するドーパント、例えばホウ素のような第３族元素の分布状態を、容易に求めることができなかった。
これは、選択的化学エッチングのメカニズムが、正孔電流（ｈｏｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）の供給と密接な関連があるためである。
しかしながら、この選択的化学エッチング方法を利用すると、ｎ＋／ｐ接合（ｎ＋／ｐ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）内に存在するドーパント、例えばヒ素のような第５族元素の分布状態を比較的容易に求めることができるが、ｐ＋／ｎ接合内に存在するドーパント、例えばホウ素のような第３族元素の分布状態を、容易に求めることができなかった。
これは、選択的化学エッチングのメカニズムが、正孔電流（ｈｏｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）の供給と密接な関連があるためである。
このような問題、すなわち、ｐ＋／ｎ接合に存在するドーパント分布の問題を解消する方法として、選択的化学エッチングの際に、ＵＶを照射して正孔電流をＳｉに注入させる方法が提案された（非特許文献１）。
しかし、この方法の場合、ＵＶ照射のために使用されるＵＶランプと試験片との間の距離に応じて、エッチング速度が急激に変化するという問題と、ヒ素が分布するｎ＋／ｐ接合の場合と比べて、エッチング感度が、非常に悪くなるという問題を有している。
さらに、試験片の厚みによってドーパント分布が変わるという問題を有している（非特許文献２）。
しかし、この方法の場合、ＵＶ照射のために使用されるＵＶランプと試験片との間の距離に応じて、エッチング速度が急激に変化するという問題と、ヒ素が分布するｎ＋／ｐ接合の場合と比べて、エッチング感度が、非常に悪くなるという問題を有している。
さらに、試験片の厚みによってドーパント分布が変わるという問題を有している（非特許文献２）。
最近、Ｃ．Ｓｐｉｎｅｌｌａは、ｐ＋／ｎ接合に存在するドーパントの分布を２次元的に探査するために、選択的な電気化学的エッチング法を利用した新しい方法を提案した（非特許文献２）。
図１を参照して、Ｓｐｉｎｅｌｌａが提案した電気化学的エッチング法は、エッチング液が満たされたエッチング容器内において、試験片をエッチングする方法である。
観測対象である試験片の一方の面（第１面：選択的エッチングが行われる面）の上には、ダミーシリコン層が形成されており、他方の面（第２面）には、Ａｕコンタクト層１３と銀ペイント層１４とが形成されている。
そして、試験片から所定距離をおいた位置には、金電極１９が、試験片の第１面に対向させて配置されている。
電流は、電源１８に接続された銀ペイント層１４を介して供給され、正孔電流（ｈｏｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）は、電源１８に接続された金電極１９を介して供給されるように構成されている。
観測対象である試験片の一方の面（第１面：選択的エッチングが行われる面）の上には、ダミーシリコン層が形成されており、他方の面（第２面）には、Ａｕコンタクト層１３と銀ペイント層１４とが形成されている。
そして、試験片から所定距離をおいた位置には、金電極１９が、試験片の第１面に対向させて配置されている。
電流は、電源１８に接続された銀ペイント層１４を介して供給され、正孔電流（ｈｏｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）は、電源１８に接続された金電極１９を介して供給されるように構成されている。
しかしながら、この電気化学的エッチング方法を効果的に用いるためには、観察しようとする試験片の第１面を研磨しておく必要があり、そして第１面の研磨後にＡｕを第２面に蒸着しなければならなかった。
しかし、第２面の蒸着の際や、試験片を取り扱う際に、研磨した第１面が損傷を受け易かった。
しかし、第２面の蒸着の際や、試験片を取り扱う際に、研磨した第１面が損傷を受け易かった。
図２は、この電気化学的方法によりエッチングが行われた試験片の第１面のＳＥＭ写真であり、第１面におけるホウ素の２次元的な分布を示す写真である。
図２から明らかなように、試験片上におけるホウ素の分布は不均一であり、接合部（ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ）の厚みもまた、不均一となっている。
特に、ゲートの下のホウ素が分布するｐ＋領域が、オーバーエッチングのために、相互に連結していることが観察される（図中、矢印で示す部分）。
図２から明らかなように、試験片上におけるホウ素の分布は不均一であり、接合部（ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ）の厚みもまた、不均一となっている。
特に、ゲートの下のホウ素が分布するｐ＋領域が、オーバーエッチングのために、相互に連結していることが観察される（図中、矢印で示す部分）。
すなわち、前記した従来の選択的電気化学的方法によるエッチングでは、信頼性ある結果を得ることが難しいということが判る。
このような結果となるのは、Ａｕコンタクト層と試験片間の接着性、すなわちＡｕとＳｉとの不十分な接着性の為に生じるＡｕ膜のＳｉ基板からの剥離に起因するものである（非特許文献３）。
このような結果となるのは、Ａｕコンタクト層と試験片間の接着性、すなわちＡｕとＳｉとの不十分な接着性の為に生じるＡｕ膜のＳｉ基板からの剥離に起因するものである（非特許文献３）。
また、他の原因として、試験片に印加される正孔電流が不均一であることによるものが挙げられる。
すなわち、コンタクト層が形成される試験片の第２面にバイアスを印加した際に、分析しようとする総てのｐ＋／ｎ領域に、正孔電流を均一に供給する必要がある。しかしながら、実際は、試験片を準備する過程において発生する試験片の厚みの違いや、試験片の表面の幾何学的な歪曲などに起因して、不均一な正孔電流がｐ＋／ｎ領域を流れることになる。
すなわち、観察対象となるドーピング領域に正孔電流を均等に供給することができないので、エッチングにより求めたドーピング領域の分布は、現実のドーピング領域分布と一致しないのである（図２参照）。
Ｊ．Ｌｉｕ，Ｍ．Ｌ．Ａ．Ｄａｓｓ，ａｎｄ Ｒ．Ｇｒｏｎｓｋｙ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂ１２，（１９９４） ｐｐ.３５３ Ｃ．Ｓｐｉｎｅｌｌａ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，１ （１９９８） ｐｐ.５５ Ｈ．Ｎａｇａｔａ，Ｔ．Ｓｈｉｎｒｉｋｉ，Ｋ．Ｓｈｉｍａ，Ｍ．Ｔａｍａｉ，ａｎｄ Ｅ．Ｍ．Ｈａｇａ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａ１７（１９９９） ｐｐ．１０１８
すなわち、コンタクト層が形成される試験片の第２面にバイアスを印加した際に、分析しようとする総てのｐ＋／ｎ領域に、正孔電流を均一に供給する必要がある。しかしながら、実際は、試験片を準備する過程において発生する試験片の厚みの違いや、試験片の表面の幾何学的な歪曲などに起因して、不均一な正孔電流がｐ＋／ｎ領域を流れることになる。
すなわち、観察対象となるドーピング領域に正孔電流を均等に供給することができないので、エッチングにより求めたドーピング領域の分布は、現実のドーピング領域分布と一致しないのである（図２参照）。
Ｊ．Ｌｉｕ，Ｍ．Ｌ．Ａ．Ｄａｓｓ，ａｎｄ Ｒ．Ｇｒｏｎｓｋｙ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂ１２，（１９９４） ｐｐ.３５３ Ｃ．Ｓｐｉｎｅｌｌａ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，１ （１９９８） ｐｐ.５５ Ｈ．Ｎａｇａｔａ，Ｔ．Ｓｈｉｎｒｉｋｉ，Ｋ．Ｓｈｉｍａ，Ｍ．Ｔａｍａｉ，ａｎｄ Ｅ．Ｍ．Ｈａｇａ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａ１７（１９９９） ｐｐ．１０１８
本発明が解決しようとする技術的課題は、ｐ＋／ｎ接合のホウ素などの不純物がドーピングされた領域（ドーピング領域）を観察する際に、当該領域における不純物の２次元的な分布を、正確かつ再現性良く得ることのできる選択的な電気化学的エッチング方法を提供することである。
本発明は、少なくとも一つのドーピング領域を上面に備えると共に、コンタクト層を底面に備える試験片を、エッチング液が収容された容器（バス）内で電極と対向配置させた後に、前記試験片と前記電極とにバイアス電圧を印加して、前記ドーピング領域を、当該ドーピング領域のドーピング濃度依存のもと、選択的にエッチングする方法に関するものである。
この方法においては、前記試験片の、前記ドーピング領域が形成される上面とは反対側の面である底面に、バイアス電圧を印加して、正孔電流を、前記試験片の前記底面から供給するように構成されている。
この方法においては、前記試験片の、前記ドーピング領域が形成される上面とは反対側の面である底面に、バイアス電圧を印加して、正孔電流を、前記試験片の前記底面から供給するように構成されている。
この方法においては、前記試験片がｎ−型のシリコン基板である場合、前記コンタクト層はＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、およびＶで構成されたグループの中から選択された何れか１つの物質で形成されることが好ましい。
また、前記試験片がｐ−型のシリコン基板である場合、記コンタクト層はＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、およびＮｉで構成されたグループの中から選択された何れか１つの物質で形成されることが好ましい。
さらに、前記コンタクト層はＡｌで形成されており、前記コンタクト層には、電気的なバイアスのための配線として銀線が接続されることが好ましい。
また、前記バイアス電圧は、０.０１〜１００Ｖの範囲が好ましく、前記コンタクト層の厚さは、１ｎｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましく、前記対向配置させた電極及びそれに連結される配線は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｗ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｅ、Ｃｕで構成されたグループの中から選択された何れか１つ物質で形成されることが好ましく、前記エッチング液は少なくともＨＦを含むことが好ましい。
本発明によれば、試験片の底面にＡｌ（アルミニウム）コンタクト層を形成して、このＡｌ（アルミニウム）コンタクト層から正孔電流を供給することにより、従来方法に比べて、実際の膜構造に非常に近似したドーピング分布を、再現性良く得ることができる。
ここで、ｎ−型のシリコン基板に適用するコンタクト層の物質として、Ａｌ（アルミニウム）が望ましい。Ａｌ（アルミニウム）は、ｎ−型のシリコン基板と良質のオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ：オーム抵抗）をなす。
しかし、Ａｕの場合はｎ−Ｓｉと共にショットキー接合をなすためにコンタクト層としては適合ではない。
しかし、コンタクト層はＡｌの他にＳｉと共にオーミックコンタクトをなすことができる前述したいかなる物質にも形成されうる。前記ＡｌのようにＳｉに対して良好な接合性を有するコンタクト層はＳｉ基板から剥離され難く、したがって、全体的に均一な分布のホールカレント、すなわち均質な正孔電流が形成できる。このような良い効果により再現性と信頼性ある２次元的ドーパント分布の分析結果が得られる。
ここで、ｎ−型のシリコン基板に適用するコンタクト層の物質として、Ａｌ（アルミニウム）が望ましい。Ａｌ（アルミニウム）は、ｎ−型のシリコン基板と良質のオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ：オーム抵抗）をなす。
しかし、Ａｕの場合はｎ−Ｓｉと共にショットキー接合をなすためにコンタクト層としては適合ではない。
しかし、コンタクト層はＡｌの他にＳｉと共にオーミックコンタクトをなすことができる前述したいかなる物質にも形成されうる。前記ＡｌのようにＳｉに対して良好な接合性を有するコンタクト層はＳｉ基板から剥離され難く、したがって、全体的に均一な分布のホールカレント、すなわち均質な正孔電流が形成できる。このような良い効果により再現性と信頼性ある２次元的ドーパント分布の分析結果が得られる。
＜試験片の製作＞
以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、ウエハ全体ではなく、ウエハの一部を分離して得られた一つの試験片を図示した図面を参照して、本発明に係る方法を説明する。
以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、ウエハ全体ではなく、ウエハの一部を分離して得られた一つの試験片を図示した図面を参照して、本発明に係る方法を説明する。
図３Ａに示すように、ｎ−型のシリコン（Ｓｉ）基板１０の熱酸化により、約１０ｎｍの膜厚の酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜１１を形成する。
続いて、図３Ｂに示すように、酸化ケイ素膜１１の上に窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）膜１２を、所定厚さ、例えば１６０ｎｍの厚さに蒸着する。
図３Ｃに示すように、フォトリソグラフィとエッチングにより、前記窒化ケイ素膜１２とその下部の酸化ケイ素膜１１とをパターニングする。
この時にパターンニングに用いるパターンは、実際に作成する素子のゲートに対応するパターン（形態）である。
この時にパターンニングに用いるパターンは、実際に作成する素子のゲートに対応するパターン（形態）である。
図３Ｄに示すように、イオン注入装置などを利用して、シリコン基板１０の露出している表面に不純物の注入を実施する。
ここで、不純物として、例えばＢＦ2が挙げられ、この場合、イオン注入は、エネルギーが７５ｋｅＶ、濃度が１×１０15／ｃｍ2にの条件の下で行われる。
そして、イオン注入の後、窒素雰囲気の下で、９５０℃で約３０分間アニーリングを実施する。
ここで、不純物として、例えばＢＦ2が挙げられ、この場合、イオン注入は、エネルギーが７５ｋｅＶ、濃度が１×１０15／ｃｍ2にの条件の下で行われる。
そして、イオン注入の後、窒素雰囲気の下で、９５０℃で約３０分間アニーリングを実施する。
図３Ｅに示すように、シリコン基板１０の底面（裏面）に形成された自然酸化膜を除去した後、ここに金属性コンタクト層１３を形成する。
この時に、金属性コンタクト層１３は、ｎ−Ｓｉ（ｎ−型のシリコン）と接着性が良く、ｎ−型のシリコン基板との良好なオーム抵抗（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）を有するアルミニウムから構成されることが好ましい。
なお、本実施の形態の場合、アルミニウムから構成される金属性コンタクト層（アルミニウムコンタクト層）１３は、スパッタリングにより約５００ｎｍの厚さに形成される。
この時に、金属性コンタクト層１３は、ｎ−Ｓｉ（ｎ−型のシリコン）と接着性が良く、ｎ−型のシリコン基板との良好なオーム抵抗（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）を有するアルミニウムから構成されることが好ましい。
なお、本実施の形態の場合、アルミニウムから構成される金属性コンタクト層（アルミニウムコンタクト層）１３は、スパッタリングにより約５００ｎｍの厚さに形成される。
図３Ｆに示すように、シリコン基板１０を、電子顕微鏡での観察に好適なサイズにカットして個別的素子を得る。そして、個別素子上にダミーシリコン１６を接着剤、例えばエポキシ１５を用いて接着し、サンドウィッチ構造の試験片１００を取得する。
そして、最終的に試験片１００の観察対象面（第１面）の研磨（グラインディング及びポリシング）を行なって完成された試験片１００を取得する。
そして、最終的に試験片１００の観察対象面（第１面）の研磨（グラインディング及びポリシング）を行なって完成された試験片１００を取得する。
＜電気化学的エッチング＞
次に、試験片１００の電気化学的エッチングを詳細に説明する。
図４を参照して、始めに、前記手順に従って取得した試験片１００の底面のアルミニウムコンタクト層１３に、銀ペイント層１４を用いて、銀線（Ａｇ ｗｉｒｅ）１７を固定する。
そして、第１面を除く、試験片１００の総ての露出面を、エッチング液に強い耐腐食性を有するクリスタルワックスでシールディングする。
次に、試験片１００の電気化学的エッチングを詳細に説明する。
図４を参照して、始めに、前記手順に従って取得した試験片１００の底面のアルミニウムコンタクト層１３に、銀ペイント層１４を用いて、銀線（Ａｇ ｗｉｒｅ）１７を固定する。
そして、第１面を除く、試験片１００の総ての露出面を、エッチング液に強い耐腐食性を有するクリスタルワックスでシールディングする。
シールディング後の試験片１００を、エッチング液（フッ酸：硝酸：酢酸＝１：１００：１０の混合液）が満たされた容器に浸漬し、試験片１００の第１面の選択的電気化学的エッチングを行う。
この際、銀電極１９を、試験片１００の第１面に対向させて配置すると共に、銀線２０と銀電極１９とを接続する。
そして、電力供給装置（電源）１８を、銀電極１９に接続された銀線２０と、銀線１７とに接続し、約０.８Ｖ程度のＤＣバイアス電圧を印加する。
この際、銀電極１９を、試験片１００の第１面に対向させて配置すると共に、銀線２０と銀電極１９とを接続する。
そして、電力供給装置（電源）１８を、銀電極１９に接続された銀線２０と、銀線１７とに接続し、約０.８Ｖ程度のＤＣバイアス電圧を印加する。
この時に、試験片１００のアルミニウム（Ａｌ）コンタクト層１３は電気的に正であり、銀電極１９は負である。
したがって、正孔電流は、試験片の底面のアルミニウム（Ａｌ）コンタクト層１３を介して、試験片の上部側のドーピング領域に供給される。
したがって、正孔電流は、試験片の底面のアルミニウム（Ａｌ）コンタクト層１３を介して、試験片の上部側のドーピング領域に供給される。
エッチング時間は約５秒であり、エッチングが完了した後に試験片１００を純水で洗浄して、試験片１００に残留するエッチング液を除去する。
ここで、エッチング液の成分、混合比、エッチング時間、およびバイアス電圧は、適切に調節可能である。
図５は、本発明に係る方法によりエッチングされた試験片のＳＥＭ写真である。
図５を参照して、このＳＥＭ写真には、ドーピング領域のドーピング依存エッチングにより形成された厚さ縞（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｆｒｉｎｇｅｓ）が現れている。そして、この縞の部分は、ウェルのほぼ中央部にあるシリコン基板の表面に対しておおよそ平行となっており、ゲートの下側において、上方に向けて曲がっており、そしてその先端はゲートとシリコン基板との界面に到達している。
図５を参照して、このＳＥＭ写真には、ドーピング領域のドーピング依存エッチングにより形成された厚さ縞（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｆｒｉｎｇｅｓ）が現れている。そして、この縞の部分は、ウェルのほぼ中央部にあるシリコン基板の表面に対しておおよそ平行となっており、ゲートの下側において、上方に向けて曲がっており、そしてその先端はゲートとシリコン基板との界面に到達している。
ドーピング濃度に依存する選択的電気化学エッチングにより、ホウ素がウェル（Ｗｅｌｌ）領域内に２次元的に分布しており、その部分が“Ｕ”字状の等濃度の線（等濃度線）で示されていることが明らかである。
ホウ素を示す等濃度線は、ウェル領域の中央部において、シリコン基板表面とほぼ並行となっており、ゲート（本実施の形態の試験片の場合、窒化ケイ素層）の下部において、上方に曲げられている。そして、ホウ素の等濃度線の先端は、ゲート（ｇａｔｅ ｏｘｉｄｅ：ゲートオキサイド）とシリコン基板との境界まで到達していることが判る。
ホウ素を示す等濃度線は、ウェル領域の中央部において、シリコン基板表面とほぼ並行となっており、ゲート（本実施の形態の試験片の場合、窒化ケイ素層）の下部において、上方に曲げられている。そして、ホウ素の等濃度線の先端は、ゲート（ｇａｔｅ ｏｘｉｄｅ：ゲートオキサイド）とシリコン基板との境界まで到達していることが判る。
図２に示す従来方法によるエッチング結果とは異なり、図５のホウ素が分布する領域の総てが同じ模様および形状を有しており、このことは、不純物（例えばホウ素）がドープされた領域は、本発明に係る方法により均一にエッチングできることを意味している。
ｎ−タイプシリコン基板に底側から正孔電流を供給するために、基板１００の底側の面から上側の面に逆バイアスを印加しても、パラメータアナライザー（ＨＰ４１５５）により電流−電圧（Ｉ−Ｖ特性）を評価すると、数μＡの正孔電流が、本発明のサンプルの接合部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）に供給されることが確認された。
ｎ−タイプシリコン基板に底側から正孔電流を供給するために、基板１００の底側の面から上側の面に逆バイアスを印加しても、パラメータアナライザー（ＨＰ４１５５）により電流−電圧（Ｉ−Ｖ特性）を評価すると、数μＡの正孔電流が、本発明のサンプルの接合部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）に供給されることが確認された。
図５の各ウェルの中央部における接合部の深さ（シリコン基板の表面から等濃度線までの距離）の値は、３９６±５ｎｍであり、この値は、シリコンデバイス処理シミュレーションに広汎に用いられているＳＵＰＲＥＭ−ＩＶシミュレータにより求めた接合部の深さ（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｄｅｐｔｈ）３９０．１と、ほぼ同じである。
また、ゲート／シリコン境界面の等濃度線のゲートエッジ（図中矢示）から隣のゲートエッジまでの横方向の長さは、２９７．５ｎｍであった。
また、ゲート／シリコン境界面の等濃度線のゲートエッジ（図中矢示）から隣のゲートエッジまでの横方向の長さは、２９７．５ｎｍであった。
このような横方向の長さは、従来のＳＩＭＳあるいはＳＲＰでは、測定し難いものであって、サブミクロンサイズのＭＯＳ素子の動作特性と性能とを左右する非常に重要なパラメータである。
本実施の形態では、ｎ−タイプ基板と、アルミニウム（Ａｌ）コンタクト層の場合を例に挙げて説明した。
しかしながら、本発明に係る方法は、例えば、ｐ−タイプ基板と、Ａｕコンタクト層の組み合わせであっても、好適に適用可能である。
しかしながら、本発明に係る方法は、例えば、ｐ−タイプ基板と、Ａｕコンタクト層の組み合わせであっても、好適に適用可能である。
例えば、ｎ−タイプ基板の場合、コンタクト層を構成する金属は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、そしてＶで構成されたグループの中から選択された何れか１つの金属（物質）を用いることが可能である。
また、ｐ−タイプ基板の場合、コンタクト層を構成する金属は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、そしてＮｉで構成されたグループの中から選択された何れか１つの金属（物質）を用いることが可能である。
しかしながら、ｎ−タイプ基板の場合、コンタクト層はアルミニウムで形成することが望ましく、また、コンタクト層に連結される配線として銀線を利用することが望ましい。
また、前記した実施例においては、試験片と対向電極とに印加されるバイアス電圧は、０.８Ｖである場合を例に挙げて説明したが、このバイアス電圧は、０.０１〜１００Ｖの範囲で適宜決定可能である。
また、前記した実施例では、Ａｌコンタクト層が５００ｎｍである場合を例に挙げて説明したが、コンタクト層の厚さは１０ｎｍ〜１００μｍの範囲内で適宜決定可能である。
さらに、前記した実施例では、電流が供給される対向電極と、この対向電極に連結された配線は銀で形成される場合を例に挙げて説明したが、この配線は、、Ａｕ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｗ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｅ、Ｃｕで構成されたグループの中から任意に選択された何れか１つの物質で形成しても良い。
このような本願発明の理解を助けるためにいくつかのの模範的な実施例が説明され、添付された図面に示されたが、このような実施例は単に広い発明を例示し、これを制限しないという点が理解でき、そして本発明は図示されて説明された構造と配列に限定されないという点が理解でき、これは多様な他の修正が当業者に有りうるためである。
このような本発明は半導体に関連した広い応用分野に適用されうる。例えば、半導体メモリ、半導体レーザーダイオード、半導体発光素子などの開発及び製造分野で適用されうる。特に、このような本発明の方法は単独的に行われる場合もあるが、一般的には前記のような応用分野の一工程として含まれうる。
１０ シリコン基板
１１ 酸化ケイ素膜
１２ 窒化ケイ素膜
１３ コンタクト層
１４ 銀ペイント層
１５ エポキシ
１６ ダミーシリコン
１７ 銀線
１８ 電力供給装置
１９ 銀電極
１１ 酸化ケイ素膜
１２ 窒化ケイ素膜
１３ コンタクト層
１４ 銀ペイント層
１５ エポキシ
１６ ダミーシリコン
１７ 銀線
１８ 電力供給装置
１９ 銀電極
Claims (8)
- エッチング液が収容されたバス内で、少なくとも一つのドーピング領域を上面に備えると共にコンタクト層を下面に備える試験片と、当該試験片に対向配置させた電極とにバイアス電圧を印加して、前記ドーピング領域のドーピング濃度に依存して前記ドーピング領域を選択的にエッチングする方法において、
前記試験片の、前記ドーピング領域が形成される面とは反対側の面に、バイアス電圧を印加して、正孔電流を、前記試験片の底面から供給することを特徴とする選択的電気化学エッチング方法。 - 前記試験片はｎ−型であり、前記コンタクト層はＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、およびＶで構成されたグループの中から選択された何れか１つの物質で形成することを特徴とする請求項１に記載の選択的電気化学エッチング方法。
- 前記試験片はｐ−型であり、前記コンタクト層はＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、およびＮｉで構成されたグループの中から選択された何れか１つの物質で形成することを特徴とする請求項１に記載の選択的電気化学エッチング方法。
- 前記コンタクト層はＡｌで形成されており、
前記コンタクト層には、電気的なバイアスのための配線として銀線が接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の選択的電気化学エッチング方法。 - 前記バイアス電圧は、０.０１〜１００Ｖの範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の選択的電気化学エッチング方法。
- 前記コンタクト層の厚さは、１ｎｍ〜１００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の選択的電気化学エッチング方法。
- 前記対向配置させた電極及びそれに連結される配線は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｗ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｅ、Ｃｕで構成されたグループの中から選択された何れか１つ物質で形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載の選択的電気化学エッチング方法。
- 前記エッチング液はＨＦを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のうち何れか１項に記載の選択的電気化学エッチング方法。
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