JP2937557B2 - 拡散層深さ測定装置 - Google Patents
拡散層深さ測定装置Info
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコン基板の拡散層深
さ測定装置に関するもので、特に大出力トランジスタや
ダイオードなどの個別半導体の製造に用いられる拡散ウ
ェーハの拡散深さを測定するのに用いられるものであ
る。
さ測定装置に関するもので、特に大出力トランジスタや
ダイオードなどの個別半導体の製造に用いられる拡散ウ
ェーハの拡散深さを測定するのに用いられるものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】大出力トランジスタ、ダイオード、整流
素子などのいわゆるパワーデバイスの製造には、シリコ
ンウェーハの裏面の表面に不純物を高濃度に拡散させた
拡散ウェーハが用いられる。このような拡散ウェーハの
高濃度拡散層は、このウェーハを用いて形成されるトラ
ンジスタのコレクタ電極の形成時のシリーズ抵抗の低減
あるいは電極金属のオーミック接触抵抗を低減させるた
めのものである。
素子などのいわゆるパワーデバイスの製造には、シリコ
ンウェーハの裏面の表面に不純物を高濃度に拡散させた
拡散ウェーハが用いられる。このような拡散ウェーハの
高濃度拡散層は、このウェーハを用いて形成されるトラ
ンジスタのコレクタ電極の形成時のシリーズ抵抗の低減
あるいは電極金属のオーミック接触抵抗を低減させるた
めのものである。
【０００３】このような拡散ウェーハは従来次のように
して製造される。まず、リンが低濃度にドープされ、比
抵抗１００Ωｃｍで厚さ１０００μｍのｎ−型シリコン
基板２０を準備し（図３（ａ））、約１２００℃の加熱
雰囲気中でドーピングガスとしてＰＯＣｌ３を用いて表
面から拡散深さｘｊが約１００μｍになるようにリンを
高濃度に拡散させてｎ＋層２１を形成する（図３
（ｂ））。低濃度拡散層２０はトランジスタのエミッ
タ、ベース、コレクタなどのデバイス機能を果たす領域
が形成されるとなるところであるので、この低濃度拡散
層２０の厚さＩsoが素子の設計上の要求、例えば耐圧や
トランジスタの電流増幅率βなどの仕様に合致させるべ
く片面を研削して２０〜１５０μｍの厚さになるように
する。この結果、高濃度拡散層２１の厚さｘｊと低濃度
拡散層２０の厚さＩsoの合計はウェーハのハンドリング
において、割れが生じない程度の強度のある数百μｍの
厚さとなる。
して製造される。まず、リンが低濃度にドープされ、比
抵抗１００Ωｃｍで厚さ１０００μｍのｎ−型シリコン
基板２０を準備し（図３（ａ））、約１２００℃の加熱
雰囲気中でドーピングガスとしてＰＯＣｌ３を用いて表
面から拡散深さｘｊが約１００μｍになるようにリンを
高濃度に拡散させてｎ＋層２１を形成する（図３
（ｂ））。低濃度拡散層２０はトランジスタのエミッ
タ、ベース、コレクタなどのデバイス機能を果たす領域
が形成されるとなるところであるので、この低濃度拡散
層２０の厚さＩsoが素子の設計上の要求、例えば耐圧や
トランジスタの電流増幅率βなどの仕様に合致させるべ
く片面を研削して２０〜１５０μｍの厚さになるように
する。この結果、高濃度拡散層２１の厚さｘｊと低濃度
拡散層２０の厚さＩsoの合計はウェーハのハンドリング
において、割れが生じない程度の強度のある数百μｍの
厚さとなる。
【０００４】そして、このようにして得られた拡散ウェ
ーハを利用して、例えば表面酸化工程、拡散のための窓
を形成するＰＥＰ工程、不純物拡散工程をベースおよび
コレクタについて繰り返し、必要な電極、配線、保護膜
等を形成することにより、バイポーラトランジスタを含
む半導体装置が形成される。
ーハを利用して、例えば表面酸化工程、拡散のための窓
を形成するＰＥＰ工程、不純物拡散工程をベースおよび
コレクタについて繰り返し、必要な電極、配線、保護膜
等を形成することにより、バイポーラトランジスタを含
む半導体装置が形成される。
【０００５】図５はウェーハの厚さ方向の不純物濃度プ
ロファイルを示すグラフであり、図４（ｂ）の状態にお
いて、深さ方向をｘ方向にとって示したものである。こ
のような曲線が求まればｘｊおよびＩsoの厚さを正確に
知ることができる。
ロファイルを示すグラフであり、図４（ｂ）の状態にお
いて、深さ方向をｘ方向にとって示したものである。こ
のような曲線が求まればｘｊおよびＩsoの厚さを正確に
知ることができる。
【０００６】このような不純物濃度プロファイルを求め
るための方法の一つは、逆導電性のｐ型ウェーハを用い
て拡散を行い、シリンダラップやボールラップ法でｐ−
ｎ拡散面が露出するようにウェーハ表面を円筒状や球状
に研磨し、ｐ−ｎ接合をステイニングして可視化し、バ
ーニヤ目盛りでｎ＋層の厚さ計測を行う方法である。
るための方法の一つは、逆導電性のｐ型ウェーハを用い
て拡散を行い、シリンダラップやボールラップ法でｐ−
ｎ拡散面が露出するようにウェーハ表面を円筒状や球状
に研磨し、ｐ−ｎ接合をステイニングして可視化し、バ
ーニヤ目盛りでｎ＋層の厚さ計測を行う方法である。
【０００７】図６はウェーハ表面を半径Ｒで球状に研磨
した様子を示しており、可視化したｐ−ｎ接合の位置か
らａとｂを求め、これを利用してｘｊを ｘｊ＝Ｒ｛（１−ｂ2 ／Ｒ2 ）1/2 −（１−ａ2 ／Ｒ2 ）1/2 ｝ として求めることができる。
した様子を示しており、可視化したｐ−ｎ接合の位置か
らａとｂを求め、これを利用してｘｊを ｘｊ＝Ｒ｛（１−ｂ2 ／Ｒ2 ）1/2 −（１−ａ2 ／Ｒ2 ）1/2 ｝ として求めることができる。
【０００８】また、拡散ウェーハの実際の仕上がり精度
を調べるには次のような方法を用いる。ロット処理され
た母体からサンプリングされた試料ウェーハから切り出
した試料片４０を図７に示すような角度θの傾斜基台３
１を有する治具３０にワックスで取付け、平坦なガラス
板上で研磨剤を溶かした液を用いて試料片を斜めに研磨
し、得られた斜面の表面を図８に示すようにｎ−領域４
１からｎ＋領域４２にかけて２本の探針４３により走査
しながら抵抗値の分布を求め、図９に示すようにｎ−領
域を表わす直線Ｌ１とｎ＋領域を表わす外挿接線Ｌ２と
の交点を求め、この位置からｎ−層のＩｓｏ厚さを決定
する。
を調べるには次のような方法を用いる。ロット処理され
た母体からサンプリングされた試料ウェーハから切り出
した試料片４０を図７に示すような角度θの傾斜基台３
１を有する治具３０にワックスで取付け、平坦なガラス
板上で研磨剤を溶かした液を用いて試料片を斜めに研磨
し、得られた斜面の表面を図８に示すようにｎ−領域４
１からｎ＋領域４２にかけて２本の探針４３により走査
しながら抵抗値の分布を求め、図９に示すようにｎ−領
域を表わす直線Ｌ１とｎ＋領域を表わす外挿接線Ｌ２と
の交点を求め、この位置からｎ−層のＩｓｏ厚さを決定
する。
【０００９】拡散ウェーハの所望の非拡散層厚さＩ
soは、素材の時の厚さから上述した方法で得られた拡散
深さｘｊとＩsoの合計厚さを差し引いた厚さを研磨代と
決定し、研磨を行うことにより正確に得られる。
soは、素材の時の厚さから上述した方法で得られた拡散
深さｘｊとＩsoの合計厚さを差し引いた厚さを研磨代と
決定し、研磨を行うことにより正確に得られる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た測定方法では正確な拡散深さ決定を行うことは困難で
ある。
た測定方法では正確な拡散深さ決定を行うことは困難で
ある。
【００１１】例えば、斜面の研磨においては、治具へ試
料ウェーハをワックスで取付ける作業、均一な研磨など
において極めて高い習熟度が必要とされる。また、２探
針による測定においても、研磨面の微小な傷や研磨材の
吸着により、ｎ−領域が５０Ωｃｍ以上の高抵抗である
とｎ−領域における抵抗率曲線は平坦にはならず、ｎ−
領域とｎ＋領域の境界点を正確に定めることが困難とな
ってｎ−領域厚さの決定に誤差を生じる。
料ウェーハをワックスで取付ける作業、均一な研磨など
において極めて高い習熟度が必要とされる。また、２探
針による測定においても、研磨面の微小な傷や研磨材の
吸着により、ｎ−領域が５０Ωｃｍ以上の高抵抗である
とｎ−領域における抵抗率曲線は平坦にはならず、ｎ−
領域とｎ＋領域の境界点を正確に定めることが困難とな
ってｎ−領域厚さの決定に誤差を生じる。
【００１２】また、２探針による測定においては、図１
０に示すように、測定値を不純物濃度に換算して縦軸の
値とし、特定濃度点で接線を引いてｎ−領域の厚さを求
めることもできるが、この場合には特定濃度（２端子抵
抗率）はウェーハメーカやユーザにより基準が一定して
おらず、正確な測定は行われていない。特に、Ｉｓｏ厚
さが１０μｍ程度の場合、接線の引き方で５０％もの誤
差が発生している。
０に示すように、測定値を不純物濃度に換算して縦軸の
値とし、特定濃度点で接線を引いてｎ−領域の厚さを求
めることもできるが、この場合には特定濃度（２端子抵
抗率）はウェーハメーカやユーザにより基準が一定して
おらず、正確な測定は行われていない。特に、Ｉｓｏ厚
さが１０μｍ程度の場合、接線の引き方で５０％もの誤
差が発生している。
【００１３】さらに、従来の方法は測定のために特別な
試料を作成する必要があるため、非常に煩雑な作業が必
要となり、例えば２時間程度の長い時間がかかるという
問題がある。
試料を作成する必要があるため、非常に煩雑な作業が必
要となり、例えば２時間程度の長い時間がかかるという
問題がある。
【００１４】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、拡散ウェーハにおける拡散層の深さを
簡略かつ正確に求めることができる拡散層深さ測定装置
を提供することを目的とする。
なされたもので、拡散ウェーハにおける拡散層の深さを
簡略かつ正確に求めることができる拡散層深さ測定装置
を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる拡散層深
さ測定装置の第１の態様によれば、一面側に高濃度不純
物拡散層を有するとともに反対面側に表面研磨された低
濃度不純物拡散層を有する被測定シリコン基板から切り
出した試料の前記一面側を支持する試料台と、赤外線発
生器と、この赤外線発生器で発生された赤外線を試料面
に平行に前記試料の側面から入射させるとともに前記試
料の厚さ方向に前記赤外線照射位置を走査させる赤外線
走査手段と、前記試料を透過した赤外線の強度を測定す
る透過光測定手段と、この透過光測定手段で測定された
透過光強度の入射光強度に対する比率を求め、その変化
点と前記走査位置との関係から前記高濃度不純物拡散層
の拡散深さを求める拡散層深さ演算手段とを備えたこと
を特徴とする。
さ測定装置の第１の態様によれば、一面側に高濃度不純
物拡散層を有するとともに反対面側に表面研磨された低
濃度不純物拡散層を有する被測定シリコン基板から切り
出した試料の前記一面側を支持する試料台と、赤外線発
生器と、この赤外線発生器で発生された赤外線を試料面
に平行に前記試料の側面から入射させるとともに前記試
料の厚さ方向に前記赤外線照射位置を走査させる赤外線
走査手段と、前記試料を透過した赤外線の強度を測定す
る透過光測定手段と、この透過光測定手段で測定された
透過光強度の入射光強度に対する比率を求め、その変化
点と前記走査位置との関係から前記高濃度不純物拡散層
の拡散深さを求める拡散層深さ演算手段とを備えたこと
を特徴とする。
【００１６】本発明にかかる拡散層深さ測定装置の第２
の態様によれば、一面側に高濃度不純物拡散層を有する
とともに反対面に表面研磨された低濃度不純物拡散層を
有する被測定シリコン基板から切り出した試料の前記一
面側を支持する試料台と、赤外線発生器と、この赤外線
発生器で発生された赤外線を試料面に平行に前記試料の
側面から入射させるとともに前記試料の厚さ方向に前記
赤外線照射位置を走査させる赤外線走査手段と、前記試
料の上方に設けられ、前記試料中で散乱した赤外線の強
度を測定する散乱光測定手段と、この散乱光測定手段で
測定された散乱光強度の入射光強度に対する比率を求
め、その変化点と前記走査位置との関係から前記高濃度
不純物拡散層の拡散深さを求める拡散層深さ演算手段と
を備えたことを特徴とする。また、本発明にかかる拡散
層深さ測定装置の第３の態様によれば、一面側に高濃度
不純物拡散層を有するとともに反対面に表面研磨された
低濃度不純物拡散層を有する被測定シリコン基板から切
り出した試料の前記一面側を支持する試料台と、赤外線
発生器と、この赤外線発生器で発生された赤外線を試料
面に平行に前記試料の側面から入射させるとともに前記
試料の厚さ方向に前記赤外線照射位置を走査させる赤外
線走査手段と、前記試料を透過した赤外線の強度を測定
する透過光測定手段と、前記試料の上方に設けられ、前
記試料中で散乱した赤外線の強度を測定する散乱光測定
手段と、この透過光測定手段で測定された透過光強度と
前記散乱光測定手段で測定された散乱光強度との比率を
求め、その変化点と前記走査位置との関係から前記高濃
度不純物拡散層の拡散深さを求める拡散層深さ演算手段
とを備えたことを特徴とする。
の態様によれば、一面側に高濃度不純物拡散層を有する
とともに反対面に表面研磨された低濃度不純物拡散層を
有する被測定シリコン基板から切り出した試料の前記一
面側を支持する試料台と、赤外線発生器と、この赤外線
発生器で発生された赤外線を試料面に平行に前記試料の
側面から入射させるとともに前記試料の厚さ方向に前記
赤外線照射位置を走査させる赤外線走査手段と、前記試
料の上方に設けられ、前記試料中で散乱した赤外線の強
度を測定する散乱光測定手段と、この散乱光測定手段で
測定された散乱光強度の入射光強度に対する比率を求
め、その変化点と前記走査位置との関係から前記高濃度
不純物拡散層の拡散深さを求める拡散層深さ演算手段と
を備えたことを特徴とする。また、本発明にかかる拡散
層深さ測定装置の第３の態様によれば、一面側に高濃度
不純物拡散層を有するとともに反対面に表面研磨された
低濃度不純物拡散層を有する被測定シリコン基板から切
り出した試料の前記一面側を支持する試料台と、赤外線
発生器と、この赤外線発生器で発生された赤外線を試料
面に平行に前記試料の側面から入射させるとともに前記
試料の厚さ方向に前記赤外線照射位置を走査させる赤外
線走査手段と、前記試料を透過した赤外線の強度を測定
する透過光測定手段と、前記試料の上方に設けられ、前
記試料中で散乱した赤外線の強度を測定する散乱光測定
手段と、この透過光測定手段で測定された透過光強度と
前記散乱光測定手段で測定された散乱光強度との比率を
求め、その変化点と前記走査位置との関係から前記高濃
度不純物拡散層の拡散深さを求める拡散層深さ演算手段
とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
【作用】試料の側面から赤外線を照射して試料の厚さ方
向に走査させると、不純物濃度が高い領域と低い領域の
境界部で赤外線の透過率あるいは散乱率が急変する。こ
の急変を検知し、そのときの走査位置を求めることによ
り、拡散層の深さを正確かつ簡便に求めることができ
る。
向に走査させると、不純物濃度が高い領域と低い領域の
境界部で赤外線の透過率あるいは散乱率が急変する。こ
の急変を検知し、そのときの走査位置を求めることによ
り、拡散層の深さを正確かつ簡便に求めることができ
る。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１９】まず、本発明において使用される原理を説
明する。
明する。
【００２０】本発明においては、シリコン結晶中におけ
る赤外線の透過率が図２に示すように、不純物濃度が５
×１０19／ｃｍ３より高くなると急速に減衰することを
利用している。これは、不純物が１２５０〜１３００℃
もの高温で拡散されるため、Ｎ−領域では結晶中に存在
する酸素による析出欠陥があり、またＮ＋領域では固溶
限界に近い高濃度拡散を行っているため、図３に示すよ
うに、不純物の異常析出やパイプと呼ばれる結晶欠陥２
を生じ、これらの欠陥が入射した赤外線に対して散乱核
となるため起こる現象である。したがってシリコン基板
１のＮ＋領域１ｂではＮ−領域１ａに比べ、散乱が非常
に多くなり、その結果透過率は急激に低下する。したが
って、透過率あるいは散乱率が急変する走査位置を求め
れば拡散層深さを求めることができる。
る赤外線の透過率が図２に示すように、不純物濃度が５
×１０19／ｃｍ３より高くなると急速に減衰することを
利用している。これは、不純物が１２５０〜１３００℃
もの高温で拡散されるため、Ｎ−領域では結晶中に存在
する酸素による析出欠陥があり、またＮ＋領域では固溶
限界に近い高濃度拡散を行っているため、図３に示すよ
うに、不純物の異常析出やパイプと呼ばれる結晶欠陥２
を生じ、これらの欠陥が入射した赤外線に対して散乱核
となるため起こる現象である。したがってシリコン基板
１のＮ＋領域１ｂではＮ−領域１ａに比べ、散乱が非常
に多くなり、その結果透過率は急激に低下する。したが
って、透過率あるいは散乱率が急変する走査位置を求め
れば拡散層深さを求めることができる。
【００２１】図１は本発明にかかる拡散層深さ測定装置
の一実施例を示す概略構成図である。
の一実施例を示す概略構成図である。
【００２２】この装置は低濃度不純物拡散層１ａと高濃
度不純物拡散層１ｂが上下に設けられた試料を載置する
試料台１１、この試料台１１の側方から赤外線１３を発
生する赤外線発生器１２、この赤外線発生器１２で発生
された赤外線１３を絞って試料に対して導くスリット１
４、試料台１１の上方にあって試料中で散乱した散乱光
１３ａを検出する第１の検出器１５、赤外線発生器１２
で発生した赤外線の光軸上にあって試料を透過した透過
光１３ｂを検出する第２の検出器１６、これらの検出器
の出力を増幅する演算増幅器１７、その出力に対して所
定の演算を行い拡散層深さを求める演算器１８、演算結
果を出力するプリンタ１９が設けられた構成となってい
る。
度不純物拡散層１ｂが上下に設けられた試料を載置する
試料台１１、この試料台１１の側方から赤外線１３を発
生する赤外線発生器１２、この赤外線発生器１２で発生
された赤外線１３を絞って試料に対して導くスリット１
４、試料台１１の上方にあって試料中で散乱した散乱光
１３ａを検出する第１の検出器１５、赤外線発生器１２
で発生した赤外線の光軸上にあって試料を透過した透過
光１３ｂを検出する第２の検出器１６、これらの検出器
の出力を増幅する演算増幅器１７、その出力に対して所
定の演算を行い拡散層深さを求める演算器１８、演算結
果を出力するプリンタ１９が設けられた構成となってい
る。
【００２３】この装置で使用される試料としてシリコン
基板の一部を単純に切り出して用いるが、その長さは特
に厳格な寸法精度は不要である。例えば、長さは２−６
ｍｍ程度で良い。なお、破断面における不要な散乱を防
ぐために端面をエッチング研磨しておくことが望まし
い。
基板の一部を単純に切り出して用いるが、その長さは特
に厳格な寸法精度は不要である。例えば、長さは２−６
ｍｍ程度で良い。なお、破断面における不要な散乱を防
ぐために端面をエッチング研磨しておくことが望まし
い。
【００２４】赤外線発生器１２の光源としてはコヒーレ
ンシーが高く、かつビーム操作の容易なものがよく、例
えばＹＡＧレーザ光などを発するものが好ましい。第１
の検出器と第２の検出器の検出特性は揃っていることが
望ましい。
ンシーが高く、かつビーム操作の容易なものがよく、例
えばＹＡＧレーザ光などを発するものが好ましい。第１
の検出器と第２の検出器の検出特性は揃っていることが
望ましい。
【００２５】このような拡散層深さ測定装置を用いた測
定は次のように行われる。
定は次のように行われる。
【００２６】赤外線発生器１２から赤外線１３を発生さ
せ、スリット１４を通して試料に赤外線を照射する。こ
の赤外線はその散乱光が第１の検出器１５により、透過
光が第２の検出器１６により、それぞれ検出される。こ
れらの検出器の出力は演算増幅器１７で増幅された後、
演算器１８において予め既知の赤外線強度に対する比を
とり、散乱率および透過率が求められる。試料台１１は
図示しない駆動機構により図１の上下方向に走査される
ようになっており、これにより連続的に散乱率および透
過率を観測することができる。
せ、スリット１４を通して試料に赤外線を照射する。こ
の赤外線はその散乱光が第１の検出器１５により、透過
光が第２の検出器１６により、それぞれ検出される。こ
れらの検出器の出力は演算増幅器１７で増幅された後、
演算器１８において予め既知の赤外線強度に対する比を
とり、散乱率および透過率が求められる。試料台１１は
図示しない駆動機構により図１の上下方向に走査される
ようになっており、これにより連続的に散乱率および透
過率を観測することができる。
【００２７】拡散がある基板ではｎ−からｎ＋へ移行す
る際に赤外線の透過率が急激に低下し、あるいは散乱率
が急激に増加する。したがって、この変化を生じた走査
位置を求めることにより、不純物拡散層が達している深
さを求めることができる。
る際に赤外線の透過率が急激に低下し、あるいは散乱率
が急激に増加する。したがって、この変化を生じた走査
位置を求めることにより、不純物拡散層が達している深
さを求めることができる。
【００２８】このように、透過率が急激に変化する点を
検出することにより、きわめて容易かつ正確に不純物拡
散層深さを求めることができる。同様に、散乱率が急激
に変化する点を検出するようにしてもよい。
検出することにより、きわめて容易かつ正確に不純物拡
散層深さを求めることができる。同様に、散乱率が急激
に変化する点を検出するようにしてもよい。
【００２９】以上の実施例では、低濃度領域から高濃度
領域へ走査を行っているが、逆方向の走査を行っても良
い。また、走査は赤外線と試料の厚さ方向が相対的に移
動すれば良く、実施例のように試料台を移動させても、
赤外線発生器側を移動させても良い。
領域へ走査を行っているが、逆方向の走査を行っても良
い。また、走査は赤外線と試料の厚さ方向が相対的に移
動すれば良く、実施例のように試料台を移動させても、
赤外線発生器側を移動させても良い。
【００３０】また、実施例では既知の赤外線強度に対す
る透過光強度あるいは散乱光強度の比をとった透過率あ
るいは散乱率を用いているが、第１の検出器の出力と第
２の検出器の出力との比を用いるようにしてもよい。こ
の場合には急増する出力と急減する出力の双方を用いる
ため、より急激な変化が得られることになる。
る透過光強度あるいは散乱光強度の比をとった透過率あ
るいは散乱率を用いているが、第１の検出器の出力と第
２の検出器の出力との比を用いるようにしてもよい。こ
の場合には急増する出力と急減する出力の双方を用いる
ため、より急激な変化が得られることになる。
【００３１】さらに、単位長さを有する試料についての
不純物濃度と透過率あるいは散乱率の関係をあらかじめ
データベース化しておき、これを測定値とを比較するこ
とにより、濃度分布をより正確に求めることもできる。
不純物濃度と透過率あるいは散乱率の関係をあらかじめ
データベース化しておき、これを測定値とを比較するこ
とにより、濃度分布をより正確に求めることもできる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、シリコン中の不純物濃
度が一定値を超えると赤外線の透過率あるいは散乱率が
急変することを利用して、試料の厚さ方向の走査から高
濃度領域の拡散深さを求めるようにしているので、特別
な試料作成や特殊な測定を行うこと無く、正確な拡散深
さ測定を簡便に行うことができる。
度が一定値を超えると赤外線の透過率あるいは散乱率が
急変することを利用して、試料の厚さ方向の走査から高
濃度領域の拡散深さを求めるようにしているので、特別
な試料作成や特殊な測定を行うこと無く、正確な拡散深
さ測定を簡便に行うことができる。
【図１】図１は本発明にかかる拡散層深さ測定装置の概
略構成を示すブロック図である。
略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は不純物濃度と赤外線透過率との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】図３は高濃度領域で赤外線透過率が低下する理
由を示す説明図である。
由を示す説明図である。
【図４】図４は拡散ウェーハの製造工程を示す工程別断
面図である。
面図である。
【図５】図５はウェーハに拡散を行った状態での不純物
濃度分布を示すグラフである。
濃度分布を示すグラフである。
【図６】図６は従来行われているボールラップによる拡
散深さ測定の原理を示す説明図である。
散深さ測定の原理を示す説明図である。
【図７】図７は２探針法による測定のために必要な試料
の加工を説明する説明図である。
の加工を説明する説明図である。
【図８】図８は２探針法の説明図である。
【図９】図９は２探針法において、抵抗率の変化からｎ
−領域の位置を求める様子を示す説明図である。
−領域の位置を求める様子を示す説明図である。
【図１０】図１０は２探針法において、抵抗率を不純物
濃度に換算してｎ−領域の位置を求める様子を示す説明
図である。
濃度に換算してｎ−領域の位置を求める様子を示す説明
図である。
１ シリコン基板 １ａ 低濃度不純物拡散層 １ｂ 高濃度不純物拡散層 １１ 試料台 １２ 赤外線発生器 １３ 赤外線 １４ スリット １５ 第１の検出器 １６ 第２の検出器 １７ 演算増幅器 １８ 演算器
Claims (4)
- 【請求項１】一面側に高濃度不純物拡散層を有するとと
もに反対面側に表面研磨された低濃度不純物拡散層を有
する被測定シリコン基板から切り出した試料の前記一面
側を支持する試料台と、 赤外線発生器と、 この赤外線発生器で発生された赤外線を試料面に平行に
前記試料の側面から入射させるとともに前記試料の厚さ
方向に前記赤外線照射位置を走査させる赤外線走査手段
と、 前記試料を透過した赤外線の強度を測定する透過光測定
手段と、 この透過光測定手段で測定された透過光強度の入射光強
度に対する比率を求め、その変化点と前記走査位置との
関係から前記高濃度不純物拡散層の拡散深さを求める拡
散層深さ演算手段とを備えた拡散層深さ測定装置。 - 【請求項２】一面側に高濃度不純物拡散層を有するとと
もに反対面に表面研磨された低濃度不純物拡散層を有す
る被測定シリコン基板から切り出した試料の前記一面側
を支持する試料台と、 赤外線発生器と、 この赤外線発生器で発生された赤外線を試料面に平行に
前記試料の側面から入射させるとともに前記試料の厚さ
方向に前記赤外線照射位置を走査させる赤外線走査手段
と、 前記試料の上方に設けられ、前記試料中で散乱した赤外
線の強度を測定する散乱光測定手段と、 この散乱光測定手段で測定された散乱光強度の入射光強
度に対する比率を求め、その変化点と前記走査位置との
関係から前記高濃度不純物拡散層の拡散深さを求める拡
散層深さ演算手段とを備えた拡散層深さ測定装置。 - 【請求項３】一面側に高濃度不純物拡散層を有するとと
もに反対面に表面研磨された低濃度不純物拡散層を有す
る被測定シリコン基板から切り出した試料の前記一面側
を支持する試料台と、 赤外線発生器と、 この赤外線発生器で発生された赤外線を試料面に平行に
前記試料の側面から入射させるとともに前記試料の厚さ
方向に前記赤外線照射位置を走査させる赤外線走査手段
と、 前記試料を透過した赤外線の強度を測定する透過光測定
手段と、 前記試料の上方に設けられ、前記試料中で散乱した赤外
線の強度を測定する散乱光測定手段と、 この透過光測定手段で測定された透過光強度と前記散乱
光測定手段で測定された散乱光強度との比率を求め、そ
の変化点と前記走査位置との関係から前記高濃度不純物
拡散層の拡散深さを求める拡散層深さ演算手段とを備え
た拡散層深さ測定装置。 - 【請求項４】前記高濃度不純物拡散層および前記低濃度
不純物拡散層は同一導電型であることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれかに記載の拡散層深さ測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17278791A JP2937557B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 拡散層深さ測定装置 |
| US07/912,336 US5272342A (en) | 1991-07-12 | 1992-07-13 | Diffused layer depth measurement apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17278791A JP2937557B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 拡散層深さ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521564A JPH0521564A (ja) | 1993-01-29 |
| JP2937557B2 true JP2937557B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=15948350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17278791A Expired - Fee Related JP2937557B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 拡散層深さ測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5272342A (ja) |
| JP (1) | JP2937557B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0898298B1 (en) * | 1997-07-15 | 2007-09-12 | STMicroelectronics S.r.l. | Determination of the thickness of a denuded zone in a silicon wafer |
| US6614532B1 (en) * | 2000-04-28 | 2003-09-02 | Mcgill University | Apparatus and method for light profile microscopy |
| CA2562166A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Joan F. Power | Light profile microscopy apparatus and method |
| EP2137518B1 (en) * | 2007-04-16 | 2017-11-29 | Viscom Ag | Through-substrate optical imaging device and method |
| US8106665B2 (en) * | 2008-06-25 | 2012-01-31 | Applied Micro Circuits Corporation | 3-D mapping focused beam failure analysis |
| JP2011223310A (ja) | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Canon Inc | 撮像装置 |
| JP6373233B2 (ja) * | 2015-07-30 | 2018-08-15 | 濱田重工株式会社 | 半導体ウェハの加工ダメージ評価方法 |
| CN109580688B (zh) * | 2018-12-20 | 2020-01-07 | 北京科技大学 | 用于GaN中痕量杂质元素浓度及分布的高精度检测方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59970B2 (ja) * | 1975-05-22 | 1984-01-10 | 三菱電機株式会社 | ハンドウタイキバンナイノセツゴウイチソクテイホウホウ |
| JPS5798840A (en) * | 1980-12-12 | 1982-06-19 | Fujitsu Ltd | Devide for measuring concentration of semiconductor impurity |
| JPS60146132A (ja) * | 1984-01-10 | 1985-08-01 | Nec Corp | 半導体結晶の評価装置及び評価方法 |
| JPS61213651A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-22 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 赤外線トモグラフイ−装置 |
| JP2825499B2 (ja) * | 1988-07-23 | 1998-11-18 | 三菱化学株式会社 | 赤外光散乱を用いたイオン注入量測定方法 |
| JPH02244106A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-09-28 | Hitachi Ltd | 薄膜光学定数の測定方法及びそれを用いて作製した光集積回路もしくは半導体素子 |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP17278791A patent/JP2937557B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-07-13 US US07/912,336 patent/US5272342A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5272342A (en) | 1993-12-21 |
| JPH0521564A (ja) | 1993-01-29 |
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|---|---|---|---|
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