JP2917937B2 - Method for analyzing impurity concentration distribution of semiconductor device - Google Patents

Method for analyzing impurity concentration distribution of semiconductor device

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
拡散層における不純物濃度分布の分析方法に関する。
The present invention relates to a method for analyzing impurity concentration distribution in a diffusion layer of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの拡散層における不純物
濃度分布の分析は、高性能の半導体デバイスを製造する
上できわめて重要な意義を有する。従来、半導体中の不
純物濃度の分析方法として、二次イオン質量分析法が広
く用いられてきた。しかし、この方法はイオンビーム径
の制約から平面方向の分解能が不十分であり、微細構造
を有する半導体デバイスの分析には適さない。
2. Description of the Related Art Analysis of impurity concentration distribution in a diffusion layer of a semiconductor device is extremely important in manufacturing a high-performance semiconductor device. Conventionally, secondary ion mass spectrometry has been widely used as a method for analyzing the impurity concentration in a semiconductor. However, this method has insufficient resolution in the planar direction due to the restriction of the ion beam diameter, and is not suitable for analyzing a semiconductor device having a fine structure.

【0003】微細構造を有する半導体デバイスの分析に
適用できる方法として、特開昭59−31038号公報
や特開平4−111337号公報では、試料の断面を化
学エッチングし、不純物濃度によってエッチング速度が
異なることを利用して不純物濃度を求める分析方法が開
示されている。これは、図2(a)のようにへき開等に
よりデバイス試料の分析箇所の断面を出した後、、図2
(b)のようにエッチングにより濃度に対応した凹凸を
形成し、この凹凸をSTM(走査型トンネル顕微鏡)や
SEM(走査型電子顕微鏡)で観察するというものであ
る。
As a method applicable to the analysis of a semiconductor device having a fine structure, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-31038 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-111337 disclose that a cross section of a sample is chemically etched and the etching rate varies depending on the impurity concentration. An analysis method for determining an impurity concentration by utilizing the above is disclosed. This is because, as shown in FIG. 2A, after the cross section of the analysis point of the device sample is exposed by cleavage or the like,
As shown in (b), the unevenness corresponding to the concentration is formed by etching, and the unevenness is observed by STM (scanning tunnel microscope) or SEM (scanning electron microscope).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の方
法は、以下の点で改善の余地を有していた。第1の点
は、測定精度が必ずしも十分ではないことである。その
理由は、従来の方法は凹凸からエッチング速度を計算
し、あらかじめ求めていた濃度とエッチング速度の関係
から濃度分布を計算するものであるが、エッチング速度
はエッチング液の温度や組成等で大きく変化するため、
再現性が低く精度の良い濃度定量が困難だからである。
第2の点は、特定の微小領域の評価が困難なことであ
る。その理由は、従来の方法はへき開等によって試料の
断面を露出させるため、特定の微小領域の断面を精度良
く露出させることが困難だからである。
However, the above-mentioned method has room for improvement in the following points. First, the measurement accuracy is not always sufficient. The reason is that in the conventional method, the etching rate is calculated from the unevenness and the concentration distribution is calculated from the relationship between the concentration and the etching rate, which is obtained in advance.However, the etching rate varies greatly depending on the temperature and composition of the etching solution. To do
This is because reproducibility is low and accurate concentration quantification is difficult.
The second point is that it is difficult to evaluate a specific minute area. The reason is that the conventional method exposes the cross section of the sample by cleavage or the like, so that it is difficult to accurately expose the cross section of a specific minute region.

【0005】本発明は、上記課題を解決し、半導体デバ
イスの微小な拡散層の不純物濃度分布を精度よく測定す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and accurately measure the impurity concentration distribution of a minute diffusion layer of a semiconductor device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体デバイス
の不純物濃度分布の分析方法は、不純物濃度分布が既知
の領域を有するダミーウェーハを作製する第一の工程
と、前記ダミーウェーハの一方の表面に耐エッチング性
薄膜を形成する第二の工程と、前記ダミーウェーハの耐
エッチング性薄膜が形成された面と分析試料表面とを接
着した後、側面を鏡面研磨して前記ダミーウェーハ中の
不純物濃度分布が既知の領域および前記分析試料中の分
析領域が露出した断面を形成する第三の工程と、半導体
のエッチング速度が不純物濃度に応じて変化するエッチ
ング液により、前記断面をエッチングする第四の工程
と、前記第四の工程により生じた断面の凹凸を測定する
ことにより、前記ダミーウェーハおよび前記分析試料の
前記断面におけるエッチング速度を求める第五の工程
と、前記ダミーウェーハの不純物濃度とエッチング速度
の関係およびあらかじめ求めておいた不純物濃度とダミ
ーウェーハのエッチング速度の関係とから前記分析領域
の濃度分布を分析する第六の工程と、を有することを特
徴とする。また、前記第三の工程と前記第四の工程の間
に、鏡面研磨により損傷を受けた部分をイオンビームに
より除去する工程を含むことを特徴とする。また、前記
第五の工程で、エッチングにより生じた前記断面の凹凸
を走査型プローブ顕微鏡により測定することを特徴とす
る。
According to the method of analyzing the impurity concentration distribution of a semiconductor device of the present invention, a first step of producing a dummy wafer having a region with a known impurity concentration distribution is provided, and one surface of the dummy wafer is provided. A second step of forming an etching-resistant thin film on the surface of the dummy wafer, and bonding the surface of the dummy wafer on which the etching-resistant thin film is formed and the surface of the analysis sample, and then mirror-polishing the side surface to obtain an impurity concentration in the dummy wafer. A third step of forming a cross section where the distribution is known and the analysis area in the analysis sample is exposed, and a fourth step of etching the cross section by an etching solution in which the etching rate of the semiconductor changes according to the impurity concentration. Measuring the unevenness of the cross section caused by the step and the fourth step to obtain an edge in the cross section of the dummy wafer and the analysis sample. And a sixth step of analyzing the concentration distribution of the analysis region from the relationship between the impurity concentration of the dummy wafer and the etching speed and the relationship between the impurity concentration and the etching speed of the dummy wafer determined in advance. And a step of: The method may further include, between the third step and the fourth step, a step of removing a portion damaged by mirror polishing with an ion beam. In the fifth step, the unevenness of the cross section caused by the etching is measured by a scanning probe microscope.

【0007】本発明においては、分析試料とあらかじめ
不純物濃度が求まってダミーウェーハとをはり合わせて
同時にエッチングを行う。これにより、エッチング液の
組成や温度等がエッチング速度に及ぼす影響を考慮に入
れることができ、従来よりも高精度の定量が可能とな
る。
In the present invention, an analysis sample and an impurity concentration are determined in advance, and a dummy wafer is bonded and simultaneously etched. As a result, it is possible to take into account the influence of the composition and temperature of the etching solution on the etching rate, and it is possible to perform quantitative determination with higher precision than before.

【0008】また、本発明においては、側面を鏡面研磨
することによりダミーウェーハ中の不純物濃度分布が既
知の領域および分析試料中の分析領域が露出した断面を
形成する。これにより、へき開により試料の断面を露出
させる従来の方法と異なり、特定の微小領域の断面を精
度良く露出させることが可能となる。
Further, in the present invention, the side surface is mirror-polished to form a cross section in which the region in the dummy wafer where the impurity concentration distribution is known and the analysis region in the analysis sample are exposed. Thus, unlike the conventional method in which the cross section of the sample is exposed by cleavage, the cross section of a specific minute region can be accurately exposed.

【0009】また、本発明においては、鏡面研磨の後、
イオンエッチングを行う。これにより、研磨により結晶
の損傷層を除去し、結晶欠陥に起因する局所的なエッチ
ング速度の異常の発生を抑え、測定精度の向上を図るこ
とができる。
In the present invention, after mirror polishing,
Perform ion etching. This makes it possible to remove the damaged layer of the crystal by polishing, suppress the occurrence of local abnormalities in the etching rate due to crystal defects, and improve the measurement accuracy.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明における分析試料は、シリ
コン、ガリウムヒ素、インジウムリン等の半導体に不純
物をドープしたものである。また、本発明における不純
物とは、ボロン、ヒ素、リン等が挙げられる。ダミーウ
ェーハとは不純物濃度分布が既知の領域を有するウェー
ハであり、エッチング時のレファレンスとして使用され
る。分析試料と同種の半導体材料からなるものを用い
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An analysis sample according to the present invention is obtained by doping a semiconductor such as silicon, gallium arsenide, and indium phosphide with impurities. The impurities in the present invention include boron, arsenic, phosphorus and the like. A dummy wafer is a wafer having a region with a known impurity concentration distribution, and is used as a reference during etching. A sample made of the same kind of semiconductor material as the analysis sample is used.

【0011】以下、本発明の不純物濃度分布の分析方法
について図1または図2を参照して説明する。まず、ダ
ミーウェーハ4を作製する。ダミーウェーハ4は、測定
精度の向上のため、不純物濃度が異なる2層以上のエピ
タキシャル層を有するウェーハや不純物濃度分布を有す
るウェーハとすることが好ましい。ダミーウェーハは、
エピタキシャル法、イオン打ち込み法等により作製する
ことができる。エピタキシャル法による場合は、通常用
いられる条件により、基板上に不純物高濃度層および低
濃度層を形成し、ダミーウェーハとする。イオン打ち込
み法による場合は、不純物をイオン注入した後、加熱処
理を行いダミーウェーハとする。ダミーウェーハの表面
には耐エッチング性薄膜8が形成される。耐エッチング
性薄膜8は、分析試料とダミーウェーハを仕切り、エッ
チング時に断面10以外の面からのエッチングを防ぐ役
割を果たす。耐エッチング性薄膜8に用いられる材料
は、エッチング液の種類によっても異なるが、例えばフ
ッ酸と硝酸の混合液を用いる場合には、炭化水素ガスを
プラズマで重合させて低温で堆積させた膜が好ましく用
いられる。この膜はエポキシ系の接着剤よりも耐エッチ
ング性に優れるものである。
Hereinafter, the method for analyzing impurity concentration distribution according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 or FIG. First, a dummy wafer 4 is manufactured. The dummy wafer 4 is preferably a wafer having two or more epitaxial layers having different impurity concentrations or a wafer having an impurity concentration distribution in order to improve measurement accuracy. The dummy wafer is
It can be manufactured by an epitaxial method, an ion implantation method, or the like. In the case of the epitaxial method, a high-impurity-concentration layer and a low-concentration layer are formed on a substrate under a commonly used condition to form a dummy wafer. When the ion implantation method is used, a dummy wafer is formed by performing a heat treatment after ion implantation of impurities. An etching-resistant thin film 8 is formed on the surface of the dummy wafer. The etching-resistant thin film 8 serves to partition the analysis sample and the dummy wafer and to prevent etching from a surface other than the cross section 10 during etching. The material used for the etching resistant thin film 8 varies depending on the type of the etching solution. For example, when a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used, a film formed by polymerizing a hydrocarbon gas by plasma and depositing at a low temperature is used. It is preferably used. This film has better etching resistance than an epoxy-based adhesive.

【0012】このようにして作製したダミーウェーハ4
について、二次イオン質量分析法(SIMS)等により
不純物濃度分布を求め、不純物濃度とエッチング速度の
関係をあらかじめ求めておく。次いでダミーウェーハ4
と分析試料1とを図2のような配置としてエポキシ系接
着剤9により接着する。分析試料1とダミーウェーハ4
は接着剤9を挟んで数μmしか離れていないため、エッ
チング時のエッチングむらを抑えることができる。次
に、はり合わせたウェーハを鏡面研磨する。前述のよう
に従来の方法ではへき開面により断面出しを行っていた
が、本発明では研磨により測定対象の断面を露出させて
おり、特定の微小領域の拡散層の不純物濃度分布が測定
可能となる。つづいて鏡面研磨した断面をイオンエッチ
ングする。これにより、研磨による結晶の損傷層が除去
され、結晶欠陥における局所的なエッチング速度の異常
を抑制することができる。イオンエッチングの方法とし
ては、アルゴンイオンビームを用いる方法が好適に用い
られる。
The dummy wafer 4 thus manufactured
, The impurity concentration distribution is determined by secondary ion mass spectrometry (SIMS) or the like, and the relationship between the impurity concentration and the etching rate is determined in advance. Then dummy wafer 4
The analysis sample 1 is bonded to the analysis sample 1 with the epoxy adhesive 9 in the arrangement shown in FIG. Analysis sample 1 and dummy wafer 4
Is only a few μm apart with the adhesive 9 interposed therebetween, so that etching unevenness during etching can be suppressed. Next, the bonded wafer is mirror-polished. As described above, in the conventional method, the cross section is formed by the cleavage plane. However, in the present invention, the cross section of the measurement target is exposed by polishing, and the impurity concentration distribution of the diffusion layer in a specific minute region can be measured. . Subsequently, the mirror-polished section is subjected to ion etching. Thereby, the damaged layer of the crystal due to the polishing is removed, and the local abnormality of the etching rate due to the crystal defect can be suppressed. As an ion etching method, a method using an argon ion beam is preferably used.

【0013】以上のようにして試料を準備した後、エッ
チング液を用いて化学エッチングを行う。エッチング液
は、半導体のエッチング速度が不純物濃度に応じて変化
するエッチング液を用いる。エッチング速度と不純物濃
度の関係はあらかじめ求めておく。エッチング液として
は、例えばウェーハがシリコンの場合にはフッ酸と硝酸
の混合液等が用いられる。エッチング終了後のエッチン
グ量は、例えば走査型プローブ顕微鏡により測定できる
が、このうち、原子間力顕微鏡(AFM)による測定が
測定感度の点で好ましい。この測定により求められたダ
ミーウェーハの不純物濃度とエッチング速度の関係を、
あらかじめ求めておいたダミーウェーハの不純物濃度と
エッチング速度の関係を用いて補正することにより、エ
ッチング液の組成や温度等がエッチング速度に及ぼす影
響を考慮に入れることができる。補正は具体的には以下
のようにして行う。まず、実際の分析に先がけてダミー
ウェーハについてエッチング速度と不純物濃度の関係を
求め、図3のような関係を把握しておく。次に、本分析
におけるダミーウェーハのエッチング速度と不純物濃度
との関係を求める。これが図3の関係からずれるとき
は、多くの場合、エッチング速度が図3に示されるエッ
チング速度の定数倍となる。このときは、図3から得ら
れるエッチング速度に関する関係式を定数倍することに
よって、本分析を行った際のエッチング速度と不純物濃
度の関係を補正する。また、定数倍にならない場合は、
本分析方法におけるダミーウェーハの数点について不純
物濃度とエッチング速度の関係を求め、傾斜を補正す
る。このようにして、エッチング条件の変動に起因する
測定誤差を低減し、測定精度の向上を図ることができ
る。
After preparing the sample as described above, chemical etching is performed using an etching solution. As the etchant, an etchant whose etching rate of a semiconductor changes according to the impurity concentration is used. The relationship between the etching rate and the impurity concentration is determined in advance. As the etching solution, for example, when the wafer is silicon, a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid is used. The etching amount after completion of the etching can be measured by, for example, a scanning probe microscope. Among them, the measurement by an atomic force microscope (AFM) is preferable in terms of measurement sensitivity. The relationship between the impurity concentration and the etching rate of the dummy wafer determined by this measurement is
By correcting using the relationship between the impurity concentration of the dummy wafer and the etching rate, which has been obtained in advance, it is possible to take into account the influence of the composition and temperature of the etchant on the etching rate. The correction is specifically performed as follows. First, prior to the actual analysis, the relationship between the etching rate and the impurity concentration of the dummy wafer is obtained, and the relationship as shown in FIG. 3 is grasped. Next, the relationship between the etching rate of the dummy wafer and the impurity concentration in this analysis is determined. When this deviates from the relationship in FIG. 3, the etching rate is often a constant multiple of the etching rate shown in FIG. At this time, the relationship between the etching rate and the impurity concentration at the time of this analysis is corrected by multiplying the relational expression relating to the etching rate obtained from FIG. 3 by a constant. If the number does not become a constant,
The relationship between the impurity concentration and the etching rate is determined for several points of the dummy wafer in this analysis method, and the inclination is corrected. In this way, measurement errors due to fluctuations in etching conditions can be reduced, and measurement accuracy can be improved.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

(実施例1)次に、本発明の第1の実施例について図面
を参照して詳細に説明する。まずダミーウェーハ4を作
製した。ダミーウェーハ4は、分析試料1と同様、シリ
コンを用いて作製される。シリコン基板上にエピタキシ
ャル成長法によって、リン濃度を1×1018cm-3にド
ーピングした不純物高濃度層を厚さ0.2μmに形成
し、その上にリン濃度を2×1017cm-3にドーピング
した不純物低濃度層を厚さ0.2μmに形成し、ダミー
ウェーハとした。このようにして作製したダミーウェー
ハ4と分析試料1とをエポキシ系接着剤9により接着し
た。図2に断面構造を示す。ダミーウェーハ4はリン濃
度の異なるエピタキシャル層6、7を有し、表面が耐エ
ッチング性薄膜8で被覆されている。次に分析箇所の断
面10を特定の拡散領域まで鏡面研磨した後、イオンミ
リング装置(GATAN社製、model600)によ
り、入射角10度でエネルギー2keVのアルゴンイオ
ンを照射して鏡面研磨により損傷を受けた層を除去し
た。これを、エッチング速度がリン濃度によって変化す
るフッ酸と硝酸の混液(HF:HNO3=1:200)
でエッチングを施した。液温は7±1℃とした。リン含
有シリコンのリン濃度とエッチング速度の関係を確認し
たところ、図3に示すように、エッチング速度はリン濃
度の対数に比例することが明らかになった。この関係を
用いれば、分析試料のエッチング速度を求めることによ
りリン濃度を算出することが可能となる。
(Embodiment 1) Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a dummy wafer 4 was manufactured. The dummy wafer 4 is manufactured using silicon, like the analysis sample 1. A high impurity concentration layer doped with a phosphorus concentration of 1 × 10 18 cm −3 is formed to a thickness of 0.2 μm on a silicon substrate by an epitaxial growth method, and a phosphorus concentration of 2 × 10 17 cm −3 is formed thereon. The impurity low concentration layer thus formed was formed to a thickness of 0.2 μm to obtain a dummy wafer. The dummy wafer 4 thus manufactured and the analysis sample 1 were bonded with the epoxy adhesive 9. FIG. 2 shows a cross-sectional structure. The dummy wafer 4 has epitaxial layers 6 and 7 having different phosphorus concentrations, and the surface is covered with an etching-resistant thin film 8. Next, after the cross section 10 of the analysis point is mirror-polished to a specific diffusion region, it is irradiated with argon ions of energy 2 keV at an incident angle of 10 degrees by an ion milling device (model 600, manufactured by GATAN) and damaged by mirror polishing. The layer was removed. A mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid (HF: HNO 3 = 1: 200) whose etching rate changes depending on the phosphorus concentration is used.
Etching was performed. The liquid temperature was 7 ± 1 ° C. When the relationship between the phosphorus concentration of the phosphorus-containing silicon and the etching rate was confirmed, it became clear that the etching rate was proportional to the logarithm of the phosphorus concentration, as shown in FIG. Using this relationship, it is possible to calculate the phosphorus concentration by determining the etching rate of the analysis sample.

【0015】エッチング後の分析領域の断面は、図4に
示したように拡散層3の領域が深くエッチングされると
ともに、ダミーウェーハ4の不純物高濃度層6と不純物
低濃度層7とに段差が形成された。このエッチング後の
断面の凹凸をAFM(原子間力顕微鏡)等により測定し
た。不純物高濃度層6と不純物低濃度層7との段差は、
(不純物高濃度層6におけるエッチング速度−不純物低
濃度層7におけるエッチング速度)×(エッチング時
間)で表される。したがって、ダミーウェーハ4中の断
面6、7の各部分のリン濃度とエッチング速度の関係を
用いることにより、あらかじめ求めておいたリン濃度と
エッチング速度の関係を補正することができる。このよ
うにして、エッチング条件を考慮に入れた分析が可能と
なり、精度良くリン濃度の分布を分析することができ
た。
In the cross section of the analysis region after the etching, as shown in FIG. 4, the region of the diffusion layer 3 is deeply etched, and a step is formed between the high impurity concentration layer 6 and the low impurity concentration layer 7 of the dummy wafer 4. Been formed. The unevenness of the cross section after the etching was measured by AFM (atomic force microscope) or the like. The step between the high impurity concentration layer 6 and the low impurity concentration layer 7 is as follows.
It is expressed by (etching rate in high impurity concentration layer 6−etching rate in low impurity concentration layer 7) × (etching time). Therefore, by using the relationship between the phosphorus concentration and the etching rate of each section of the sections 6 and 7 in the dummy wafer 4, the relationship between the phosphorus concentration and the etching rate, which is obtained in advance, can be corrected. In this manner, analysis taking into account the etching conditions became possible, and the distribution of the phosphorus concentration could be analyzed with high accuracy.

【0016】(実施例2)本発明の第2の実施例におい
ては、ダミーウェーハを不純物イオン注入とアニールに
より作製した。(001)面方位のシリコン基板上にイ
オン注入法により、ティルト角7度、エネルギー200
keV、ドーズ量5×1013cm-2の条件でリンイオン
を注入した後に、窒素ガス雰囲気中で1000℃で60
分間熱処理した。このようにして得られたダミーウェー
ハについて、二次イオン質量分析法により不純物濃度分
布を測定した。リンのピーク濃度は1018cm-3台であ
った。その後、実施例1と同様にして分析を行った。エ
ッチング後のダミーウェーハの断面は、実施例1と異な
り、段差が形成されず曲面となった。このダミーウェー
ハ断面の各部分における不純物濃度とエッチング速度の
関係を用いてエッチング条件の変動に起因する誤差を補
正することができ、精度良く不純物濃度の分布を分析す
ることができた。
(Embodiment 2) In a second embodiment of the present invention, a dummy wafer was manufactured by impurity ion implantation and annealing. A tilt angle of 7 degrees and an energy of 200 were implanted on a (001) plane silicon substrate by ion implantation.
After implanting phosphorus ions under the conditions of keV and a dose of 5 × 10 13 cm −2 , the ion implantation is performed at 1000 ° C. for 60 hours in a nitrogen gas atmosphere.
Heat treated for minutes. The impurity concentration distribution of the dummy wafer thus obtained was measured by secondary ion mass spectrometry. The peak phosphorus concentration was of the order of 10 18 cm -3 . Thereafter, the analysis was performed in the same manner as in Example 1. The cross section of the dummy wafer after the etching was different from Example 1 in that no step was formed and the cross section was curved. Using the relationship between the impurity concentration and the etching rate in each section of the dummy wafer cross section, errors caused by fluctuations in the etching conditions could be corrected, and the distribution of the impurity concentration could be analyzed with high accuracy.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明の分析方法は、分析試料とダミー
ウェーハを同時にエッチングするため、エッチング条件
の変動に起因する誤差を補正でき、拡散層の不純物濃度
分布を精度よく測定することができる。また、本発明の
分析方法は、鏡面研磨とイオンミリングによって断面を
露出させているため、分析領域を精度良く露出させるこ
とができる。
According to the analysis method of the present invention, since the analysis sample and the dummy wafer are simultaneously etched, errors caused by fluctuations in the etching conditions can be corrected, and the impurity concentration distribution of the diffusion layer can be accurately measured. Further, in the analysis method of the present invention, since the cross section is exposed by mirror polishing and ion milling, the analysis region can be accurately exposed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の不純物濃度分布の分析方法に用いられ
る試料の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sample used in an impurity concentration distribution analysis method of the present invention.

【図2】本発明の不純物濃度分布の分析方法に用いられ
る試料の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a sample used in the impurity concentration distribution analysis method of the present invention.

【図3】不純物濃度とエッチング速度の関係を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an impurity concentration and an etching rate.

【図4】化学エッチング後の試料の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a sample after chemical etching.

【図5】従来の不純物濃度分布の分析方法の工程断面図
である。
FIG. 5 is a process sectional view of a conventional impurity concentration distribution analyzing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 分析試料 2 Si基板 3 拡散層 4 ダミーウェーハ 5 Si基板 6 不純物高濃度層 7 不純物低濃度層 8 耐エッチング性薄膜 9 接着剤 10 試料断面 11 試料へき開断面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Analysis sample 2 Si substrate 3 Diffusion layer 4 Dummy wafer 5 Si substrate 6 High impurity concentration layer 7 Low impurity concentration layer 8 Etching resistant thin film 9 Adhesive 10 Sample section 11 Sample cleavage section

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 不純物濃度分布が既知の領域を有するダ
ミーウェーハを作製する第一の工程と、 前記ダミーウェーハの一方の表面に耐エッチング性薄膜
を形成する第二の工程と、 前記ダミーウェーハの耐エッチング性薄膜が形成された
面と分析試料表面とを接着した後、側面を鏡面研磨して
前記ダミーウェーハ中の不純物濃度分布が既知の領域お
よび前記分析試料中の分析領域が露出した断面を形成す
る第三の工程と、 半導体のエッチング速度が不純物濃度に応じて変化する
エッチング液により、前記断面をエッチングする第四の
工程と、 前記第四の工程により生じた断面の凹凸を測定すること
により、前記ダミーウェーハおよび前記分析試料の前記
断面におけるエッチング速度を求める第五の工程と、 前記第五の工程により得られた前記ダミーウェーハの不
純物濃度とエッチング速度の関係およびあらかじめ求め
ておいたダミーウェーハの不純物濃度とエッチング速度
の関係とから前記分析領域の濃度分布を分析する第六の
工程と、を有することを特徴とする半導体デバイスの不
純物濃度分布の分析方法。
A first step of forming a dummy wafer having a region with a known impurity concentration distribution; a second step of forming an etching-resistant thin film on one surface of the dummy wafer; After bonding the surface on which the etching-resistant thin film is formed and the surface of the analysis sample, the side surface is mirror-polished and the impurity concentration distribution in the dummy wafer and the cross-section where the analysis region in the analysis sample is exposed are exposed. A third step of forming; a fourth step of etching the cross section with an etchant in which an etching rate of a semiconductor changes according to an impurity concentration; and measuring unevenness of the cross section generated in the fourth step. A fifth step of obtaining an etching rate at the cross section of the dummy wafer and the analysis sample, and the fifth step obtained by the fifth step A sixth step of analyzing the concentration distribution of the analysis region from the relationship between the impurity concentration and the etching rate of the mee wafer and the relationship between the impurity concentration and the etching rate of the dummy wafer determined in advance. A method for analyzing impurity concentration distribution of a semiconductor device.
【請求項2】 前記第三の工程と前記第四の工程の間
に、前記鏡面研磨により損傷を受けた部分をイオンビー
ムにより除去する工程を含むことを特徴とする請求項1
に記載の半導体デバイスの不純物濃度分布の分析方法。
2. The method according to claim 1, further comprising a step of removing a portion damaged by the mirror polishing with an ion beam between the third step and the fourth step.
3. The method for analyzing an impurity concentration distribution of a semiconductor device according to item 1.
【請求項3】 前記第五の工程で、前記断面に生じた凹
凸を走査型プローブ顕微鏡により測定することを特徴と
する請求項1または2に記載の半導体デバイスの不純物
濃度分布の分析方法。
3. The method for analyzing an impurity concentration distribution of a semiconductor device according to claim 1, wherein in the fifth step, unevenness generated on the cross section is measured by a scanning probe microscope.
【請求項4】 前記ダミーウェーハを半導体基板上に不
純物濃度の異なる2以上のエピタキシャル成長層を形成
することにより作製し、前記2以上のエピタキシャル成
長層の不純物濃度を測定する工程を含むことを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載の半導体デバイスの不
純物濃度分布の分析方法。
4. A method of manufacturing the dummy wafer by forming two or more epitaxial growth layers having different impurity concentrations on a semiconductor substrate, and measuring an impurity concentration of the two or more epitaxial growth layers. The method for analyzing an impurity concentration distribution of a semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 半導体基板に不純物をイオン注入した
後、熱処理を行うことにより前記ダミーウェーハを作製
し、前記ダミーウェーハ中の複数点の不純物濃度を測定
する工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の半導体デバイスの不純物濃度分布の分析方
法。
5. The method according to claim 1, further comprising the steps of: performing a heat treatment after implanting ions into the semiconductor substrate to form the dummy wafer; and measuring impurity concentrations at a plurality of points in the dummy wafer. The method for analyzing an impurity concentration distribution of a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
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