JP3223869B2 - 不純物濃度の定量方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
-
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の不
純物濃度の定量方法に関し、特に、ＳＩＭＳの不純物の
濃度の定量時に用いる、標準試料を校正する方法、およ
び、複数回の不純物の導入、高濃度の不純物の導入が行
われた試料の不純物濃度を定量する方法に関する。
純物濃度の定量方法に関し、特に、ＳＩＭＳの不純物の
濃度の定量時に用いる、標準試料を校正する方法、およ
び、複数回の不純物の導入、高濃度の不純物の導入が行
われた試料の不純物濃度を定量する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】表面近傍の、深さ方向の不純物分布を得
る方法は、７０種類以上も創案されている。この中で、
ＳＩＭＳ分析（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；二次イオン質量分析）
は、深さ方向の、微量元素の種類と量の情報が高感度で
得られることから広く用いられて来た。ＳＩＭＳについ
ては、例えば文献（固体表面分析Ｉ，ＰＰ．１９６〜２
５７，講談社刊、１９９５年）等が参照される。ＳＩＭ
Ｓは、試料を破壊する分析方法であるが、試料を破壊し
ない分析方法として、ＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ
ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ラザフ
ォード後方散乱分光法）等エネルギー散乱を用いる手
法、半導体特有の空乏層の変動を測定原理に用いた、パ
ルスＣＶ測定による方法が用いられている。
る方法は、７０種類以上も創案されている。この中で、
ＳＩＭＳ分析（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；二次イオン質量分析）
は、深さ方向の、微量元素の種類と量の情報が高感度で
得られることから広く用いられて来た。ＳＩＭＳについ
ては、例えば文献（固体表面分析Ｉ，ＰＰ．１９６〜２
５７，講談社刊、１９９５年）等が参照される。ＳＩＭ
Ｓは、試料を破壊する分析方法であるが、試料を破壊し
ない分析方法として、ＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ
ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ラザフ
ォード後方散乱分光法）等エネルギー散乱を用いる手
法、半導体特有の空乏層の変動を測定原理に用いた、パ
ルスＣＶ測定による方法が用いられている。
【０００３】ＳＩＭＳによる、不純物分布の分析は、一
次イオンを試料に照射して、試料から放出される、二次
イオンを質量分析している為、基板中の不純物種が不活
性な場合や、高濃度の場合、界面からの距離が離れた基
板内部の解析も高感度で測定可能であるなど、他の測定
手法では追随できないような利点が大きい。しかしなが
ら、不純物濃度の定量を行う場合は、二次イオンの生成
過程が複雑、かつ、多様性があり、未だ解明されておら
ず、経験的な技法が実用化されている。最も一般的な方
法は、標準試料を用いる方法であるが、この手法を用い
た場合は、標準試料の良否、相対感度係数ＲＳＦの算出
方法、ＲＳＦ日間誤差変動等により、十数％の誤差が入
り込む。ＳＩＭＳは破壊分析方法であるため、ＲＳＦの
ゆらぎによる影響を複数回の測定による統計的手法を用
いて、不純物濃度を校正することは出来なかった。
次イオンを試料に照射して、試料から放出される、二次
イオンを質量分析している為、基板中の不純物種が不活
性な場合や、高濃度の場合、界面からの距離が離れた基
板内部の解析も高感度で測定可能であるなど、他の測定
手法では追随できないような利点が大きい。しかしなが
ら、不純物濃度の定量を行う場合は、二次イオンの生成
過程が複雑、かつ、多様性があり、未だ解明されておら
ず、経験的な技法が実用化されている。最も一般的な方
法は、標準試料を用いる方法であるが、この手法を用い
た場合は、標準試料の良否、相対感度係数ＲＳＦの算出
方法、ＲＳＦ日間誤差変動等により、十数％の誤差が入
り込む。ＳＩＭＳは破壊分析方法であるため、ＲＳＦの
ゆらぎによる影響を複数回の測定による統計的手法を用
いて、不純物濃度を校正することは出来なかった。
【０００４】非破壊分析方法である、パルスＣＶ測定に
よるキャリア濃度分布の測定方法は、半導体の分野で
は、測定のし易さから、よく用いられている。パルスＣ
Ｖ測定からキャリア濃度分布を算出する手法（例えば、
文献（Ｅ．Ｈ．ＮＩＣＯＬＬＩＡＮ ａｎｄ Ｊ．Ｒ．Ｂ
ＲＥＷＳ，ＭＯＳ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．３７１〜４２２，ＪＯＨＮ ＷＩ
ＬＥＹ ＆ ＳＯＮＳ，Ｉｎｃ．，１９８２）参照）を
用いると、パルスＣＶ特性に裏付けされたキャリア濃度
分布を得ることが出来る。また、パルスＣＶ測定は、非
破壊測定である為、複数回の測定を行うことが容易に出
来、測定装置に測定ゆらぎが存在していたとしても、統
計的手法を用いることにより、測定ゆらぎを消去するこ
とが可能である。
よるキャリア濃度分布の測定方法は、半導体の分野で
は、測定のし易さから、よく用いられている。パルスＣ
Ｖ測定からキャリア濃度分布を算出する手法（例えば、
文献（Ｅ．Ｈ．ＮＩＣＯＬＬＩＡＮ ａｎｄ Ｊ．Ｒ．Ｂ
ＲＥＷＳ，ＭＯＳ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ，ｐｐ．３７１〜４２２，ＪＯＨＮ ＷＩ
ＬＥＹ ＆ ＳＯＮＳ，Ｉｎｃ．，１９８２）参照）を
用いると、パルスＣＶ特性に裏付けされたキャリア濃度
分布を得ることが出来る。また、パルスＣＶ測定は、非
破壊測定である為、複数回の測定を行うことが容易に出
来、測定装置に測定ゆらぎが存在していたとしても、統
計的手法を用いることにより、測定ゆらぎを消去するこ
とが可能である。
【０００５】しかしながら、パルスＣＶ測定からキャリ
ア濃度分布を得る手法は、電圧を印加した時の空乏層幅
の変化分から算出するため、不純物が複数存在する場合
には、全てを合成した時のキャリアの総量しか得ること
が出来ない。
ア濃度分布を得る手法は、電圧を印加した時の空乏層幅
の変化分から算出するため、不純物が複数存在する場合
には、全てを合成した時のキャリアの総量しか得ること
が出来ない。
【０００６】高濃度の不純物が導入された場合は、パル
スＣＶから得られるキャリア濃度分布の範囲が非常に狭
くなるため、導入した不純物の全体プロファイルを得る
ことは出来なかった。また、不純物が不活性な場合、不
活性な不純物が電気特性には寄与しないため、不純物濃
度とキャリア濃度とが一致しなかった。
スＣＶから得られるキャリア濃度分布の範囲が非常に狭
くなるため、導入した不純物の全体プロファイルを得る
ことは出来なかった。また、不純物が不活性な場合、不
活性な不純物が電気特性には寄与しないため、不純物濃
度とキャリア濃度とが一致しなかった。
【０００７】そのため、簡易に広範囲で高精度の不純物
濃度の定量が得られる方法が望まれている。
濃度の定量が得られる方法が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の技術は下記記載の問題点を有している。
の技術は下記記載の問題点を有している。
【０００９】第１の問題点は、標準試料が存在しない場
合、ＳＩＭＳ測定では、高精度の不純物濃度の定量が出
来ない、ということである。
合、ＳＩＭＳ測定では、高精度の不純物濃度の定量が出
来ない、ということである。
【００１０】その理由は次の通りである。すなわち、Ｓ
ＩＭＳ測定によって直接得られる値は、単位時間あたり
のイオン数である。このイオン生成過程が解明されてい
ないため、現在は、もっぱら経験的な手法（標準試料を
用いた検量線法）を用いる必要がある。たとえ標準試料
を用いた場合でも、相対感度係数ＲＳＦは、日間誤差が
大きい為、測定ゆらぎが存在し、またＳＩＭＳが破壊分
析手法であるため、統計的手法を用いて、測定結果のゆ
らぎを解消することが出来ず、不純物濃度の定量が困難
である、ためである。
ＩＭＳ測定によって直接得られる値は、単位時間あたり
のイオン数である。このイオン生成過程が解明されてい
ないため、現在は、もっぱら経験的な手法（標準試料を
用いた検量線法）を用いる必要がある。たとえ標準試料
を用いた場合でも、相対感度係数ＲＳＦは、日間誤差が
大きい為、測定ゆらぎが存在し、またＳＩＭＳが破壊分
析手法であるため、統計的手法を用いて、測定結果のゆ
らぎを解消することが出来ず、不純物濃度の定量が困難
である、ためである。
【００１１】第２の問題点は、パルスＣＶプロファイル
からキャリア濃度分布を算出する手法は、複数の不純物
種が測定領域中に存在する場合、不純物が不活性の場
合、高濃度不純物が存在する場合、広範囲に亘って、正
確な不純物濃度を得ることが出来ない、ということであ
る。
からキャリア濃度分布を算出する手法は、複数の不純物
種が測定領域中に存在する場合、不純物が不活性の場
合、高濃度不純物が存在する場合、広範囲に亘って、正
確な不純物濃度を得ることが出来ない、ということであ
る。
【００１２】その理由は次の通りである。すなわち、パ
ルスＣＶからキャリア濃度分布を算出する際には、電圧
印加時の空乏層幅の変化を用いる。したがって、不純物
分布とキャリア濃度分布が一致する為には、キャリアと
なる不純物と比較する不純物が同一かつ唯一であり、な
おかつ、存在する不純物が全て活性であることが必要で
ある。また、高濃度に不純物が導入されている場合に
は、パルスＣＶ特性から得られるキャリア濃度の範囲が
浅い領域のみに限定される等、精度が保証されたキャリ
ア濃度分布の範囲が限定されてしまい、結果として、任
意の深さでのキャリア濃度分布を得ることが出来ない為
である。
ルスＣＶからキャリア濃度分布を算出する際には、電圧
印加時の空乏層幅の変化を用いる。したがって、不純物
分布とキャリア濃度分布が一致する為には、キャリアと
なる不純物と比較する不純物が同一かつ唯一であり、な
おかつ、存在する不純物が全て活性であることが必要で
ある。また、高濃度に不純物が導入されている場合に
は、パルスＣＶ特性から得られるキャリア濃度の範囲が
浅い領域のみに限定される等、精度が保証されたキャリ
ア濃度分布の範囲が限定されてしまい、結果として、任
意の深さでのキャリア濃度分布を得ることが出来ない為
である。
【００１３】ＳＩＭＳ測定を用いて不純物濃度を得る為
には、不純物濃度分布が確定した、標準試料が必要であ
る。しかし、必ずしも必要な元素の標準試料が手に入る
とは限らない。また、標準試料が存在する場合も、測定
ゆらぎにより、不純物濃度が変動することや、ＳＩＭＳ
測定が破壊測定である為に統計的手法を用いたゆらぎの
解消が困難であることから、必ずしも正確な不純物濃度
が得られるとは限らない。
には、不純物濃度分布が確定した、標準試料が必要であ
る。しかし、必ずしも必要な元素の標準試料が手に入る
とは限らない。また、標準試料が存在する場合も、測定
ゆらぎにより、不純物濃度が変動することや、ＳＩＭＳ
測定が破壊測定である為に統計的手法を用いたゆらぎの
解消が困難であることから、必ずしも正確な不純物濃度
が得られるとは限らない。
【００１４】一方、パルスＣＶ測定を用いて、キャリア
濃度分布を得る為には、複数の不純物が導入されている
場合には、それぞれを分離することが困難である。そし
て、導入された不純物が高濃度の場合には、界面近傍の
みのキャリア濃度分布しか得られないという問題もあ
る。さらに、不純物が不活性な場合には、キャリア濃度
分布と不純物濃度分布が一致しない。
濃度分布を得る為には、複数の不純物が導入されている
場合には、それぞれを分離することが困難である。そし
て、導入された不純物が高濃度の場合には、界面近傍の
みのキャリア濃度分布しか得られないという問題もあ
る。さらに、不純物が不活性な場合には、キャリア濃度
分布と不純物濃度分布が一致しない。
【００１５】したがって本発明は、上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、測定深さが広範囲
とし、複数の不純物の導入に対応可能とし、不活性な不
純物に対しても測定が可能である、というＳＩＭＳの利
点と、パルスＣＶからキャリア濃度の絶対値が求められ
る、という利点の両方を具備し、広範囲の深さに対し、
電気特性に裏付けされた不純物分布を得る標準試料及び
その校正方法及び不純物濃度の定量方法を提供すること
にある。
なされたものであって、その目的は、測定深さが広範囲
とし、複数の不純物の導入に対応可能とし、不活性な不
純物に対しても測定が可能である、というＳＩＭＳの利
点と、パルスＣＶからキャリア濃度の絶対値が求められ
る、という利点の両方を具備し、広範囲の深さに対し、
電気特性に裏付けされた不純物分布を得る標準試料及び
その校正方法及び不純物濃度の定量方法を提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、試料の不純物濃度を定量する方法におい
て、基板に測定対象とする不純物を導入する第１のステ
ップと、前記導入した不純物を活性化させる第２のステ
ップと、前記基板のパルスＣＶ特性の測定を行う第３の
ステップと、前記測定により得られたＣＶ特性から、キ
ャリアの深さ方向の濃度分布を算出する第４のステップ
と、前記基板上の前記パルスＣＶ特性の測定箇所と同一
箇所のＳＩＭＳ測定を行って前記不純物のＳＩＭＳプロ
ファイルを算出する第５のステップと、前記ＳＩＭＳプ
ロファイルの不純物濃度を、前記第４のステップにて算
出したキャリア濃度分布と一致するように校正する第６
のステップと、前記第６のステップで不純物濃度が校正
された前記基板を標準試料として用い、測定試料のＳＩ
ＭＳ測定を行い不純物濃度を定量する第７のステップ
と、を含むことを特徴とする不純物濃度の定量方法。
め、本発明は、試料の不純物濃度を定量する方法におい
て、基板に測定対象とする不純物を導入する第１のステ
ップと、前記導入した不純物を活性化させる第２のステ
ップと、前記基板のパルスＣＶ特性の測定を行う第３の
ステップと、前記測定により得られたＣＶ特性から、キ
ャリアの深さ方向の濃度分布を算出する第４のステップ
と、前記基板上の前記パルスＣＶ特性の測定箇所と同一
箇所のＳＩＭＳ測定を行って前記不純物のＳＩＭＳプロ
ファイルを算出する第５のステップと、前記ＳＩＭＳプ
ロファイルの不純物濃度を、前記第４のステップにて算
出したキャリア濃度分布と一致するように校正する第６
のステップと、前記第６のステップで不純物濃度が校正
された前記基板を標準試料として用い、測定試料のＳＩ
ＭＳ測定を行い不純物濃度を定量する第７のステップ
と、を含むことを特徴とする不純物濃度の定量方法。
【００１７】本発明は、複数回の不純物の導入が行われ
る試料の不純物濃度を定量する方法において、不純物の
導入毎に基板の抜き取りが可能なように、不純物の導入
回数分、パターンを形成させない基板を、プロセス開始
時に混入させる、第１のステップと、不純物の導入が発
生する毎に、基板の抜き取りを行う、第２のステップ
と、前記抜き取った基板に対し、酸化膜が存在しない場
合には酸化膜を形成する第３のステップと、前記抜き取
った基板に対し、導入した不純物が不活性の場合に、活
性化の為にアニールを行なう第４のステップと、前記抜
き取った基板に対して、パルスＣＶ特性測定装置を用い
てＣＶ測定を行う第５のステップと、前記ＣＶ特性か
ら、キャリアの濃度分布を算出する第６のステップと、
前記ＣＶ測定箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行う、第
７のステップと、不純物の導入が始めての場合、前記第
６のステップにて得られた、キャリアの濃度分布に、前
記７のステップにて得られたＳＩＭＳプロファイルが一
致するように、ＳＩＭＳプロファイルの不純物濃度を校
正する第８のステップと、次回の不純物導入直前までの
プロセスのシミュレーションを行い、不純物分布を予測
する第９のステップと、不純物の導入が２回目以降の場
合、前回不純物導入後に前記第９のステップにてシミュ
レーションにより予測した、今回の不純物導入直前の不
純物分布と、今回前記第６のステップで算出したキャリ
ア濃度分布の実測値とを比較し、今回導入された不純物
のドーズ量を算出する第１０のステップと、前記第１０
のステップにて算出したドーズ量と、前記第７のステッ
プのＳＩＭＳプロファイルと前回のＳＩＭＳプロファイ
ルの差分とが一致するように、ＳＩＭＳプロファイルの
不純物濃度を校正する第１１のステップと、次回の不純
物導入直前までのプロセスのシミュレーションを行い、
不純物分布を予測する第１２のステップと、全ての不純
物の導入が完了するまで、前記第２から１２迄の各ステ
ップを繰り返すように制御する第１３のステップと、を
含むことを特徴する。
る試料の不純物濃度を定量する方法において、不純物の
導入毎に基板の抜き取りが可能なように、不純物の導入
回数分、パターンを形成させない基板を、プロセス開始
時に混入させる、第１のステップと、不純物の導入が発
生する毎に、基板の抜き取りを行う、第２のステップ
と、前記抜き取った基板に対し、酸化膜が存在しない場
合には酸化膜を形成する第３のステップと、前記抜き取
った基板に対し、導入した不純物が不活性の場合に、活
性化の為にアニールを行なう第４のステップと、前記抜
き取った基板に対して、パルスＣＶ特性測定装置を用い
てＣＶ測定を行う第５のステップと、前記ＣＶ特性か
ら、キャリアの濃度分布を算出する第６のステップと、
前記ＣＶ測定箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行う、第
７のステップと、不純物の導入が始めての場合、前記第
６のステップにて得られた、キャリアの濃度分布に、前
記７のステップにて得られたＳＩＭＳプロファイルが一
致するように、ＳＩＭＳプロファイルの不純物濃度を校
正する第８のステップと、次回の不純物導入直前までの
プロセスのシミュレーションを行い、不純物分布を予測
する第９のステップと、不純物の導入が２回目以降の場
合、前回不純物導入後に前記第９のステップにてシミュ
レーションにより予測した、今回の不純物導入直前の不
純物分布と、今回前記第６のステップで算出したキャリ
ア濃度分布の実測値とを比較し、今回導入された不純物
のドーズ量を算出する第１０のステップと、前記第１０
のステップにて算出したドーズ量と、前記第７のステッ
プのＳＩＭＳプロファイルと前回のＳＩＭＳプロファイ
ルの差分とが一致するように、ＳＩＭＳプロファイルの
不純物濃度を校正する第１１のステップと、次回の不純
物導入直前までのプロセスのシミュレーションを行い、
不純物分布を予測する第１２のステップと、全ての不純
物の導入が完了するまで、前記第２から１２迄の各ステ
ップを繰り返すように制御する第１３のステップと、を
含むことを特徴する。
【００１８】本発明は、高濃度の不純物の導入が行われ
る試料の不純物分布を校正する方法において、高濃度の
不純物の導入終了後に基板の抜き取りが出来るように、
パターンの形成を行わない基板を用意する第１のステッ
プと、高濃度の不純物の導入後に基板の抜き取りを行う
第２のステップと、前記第２のステップにて抜き取った
基板に対し、導入された不純物とは逆性の不純物の導入
を行う第３のステップと、前記逆性の不純物の打ち返し
を行った試料に対し、酸化膜が存在しない場合には酸化
膜を形成する第４のステップと、前記抜き取った基板に
対し、不純物が不活性な場合には、活性化の為のアニー
ルを行う第５のステップと、前記抜き取った基板に対
し、パルスＣＶ特性測定装置を用いてＣＶ測定を行う第
６のステップと、前記ＣＶ特性から、キャリアの濃度分
布を算出する第７のステップと、前記ＣＶ測定箇所と同
一箇所の元の導入不純物と、前記打ち返しに使用した前
記逆性の不純物の両不純物のＳＩＭＳ測定を行う第８の
ステップと、前記第８のステップにて得られた、前記両
不純物のＳＩＭＳプロファイルを合成し、キャリアの深
さ方向の濃度分布を予測する第９のステップと、前記第
７のステップにて得られたキャリアの濃度分布と、前記
第９のステップにて得られた、ＳＩＭＳ測定から予測し
たキャリアの濃度分布が一致するように、ＳＩＭＳプロ
ファイルの不純物濃度を決定する第１０のステップと、
を含むことを特徴とする。
る試料の不純物分布を校正する方法において、高濃度の
不純物の導入終了後に基板の抜き取りが出来るように、
パターンの形成を行わない基板を用意する第１のステッ
プと、高濃度の不純物の導入後に基板の抜き取りを行う
第２のステップと、前記第２のステップにて抜き取った
基板に対し、導入された不純物とは逆性の不純物の導入
を行う第３のステップと、前記逆性の不純物の打ち返し
を行った試料に対し、酸化膜が存在しない場合には酸化
膜を形成する第４のステップと、前記抜き取った基板に
対し、不純物が不活性な場合には、活性化の為のアニー
ルを行う第５のステップと、前記抜き取った基板に対
し、パルスＣＶ特性測定装置を用いてＣＶ測定を行う第
６のステップと、前記ＣＶ特性から、キャリアの濃度分
布を算出する第７のステップと、前記ＣＶ測定箇所と同
一箇所の元の導入不純物と、前記打ち返しに使用した前
記逆性の不純物の両不純物のＳＩＭＳ測定を行う第８の
ステップと、前記第８のステップにて得られた、前記両
不純物のＳＩＭＳプロファイルを合成し、キャリアの深
さ方向の濃度分布を予測する第９のステップと、前記第
７のステップにて得られたキャリアの濃度分布と、前記
第９のステップにて得られた、ＳＩＭＳ測定から予測し
たキャリアの濃度分布が一致するように、ＳＩＭＳプロ
ファイルの不純物濃度を決定する第１０のステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明は、その好ましい実施の形態において、測
定試料にＭＯＳ構造を形成し、パルスＣＶ測定とＳＩＭ
Ｓ測定を同一の箇所で行ない、パルスＣＶから算出した
キャリアの濃度プロファイルに、ＳＩＭＳの不純物濃度
プロファイルを一致させることにより、パルスＣＶ特性
に裏付けされた不純物濃度の定量を可能とする。
する。本発明は、その好ましい実施の形態において、測
定試料にＭＯＳ構造を形成し、パルスＣＶ測定とＳＩＭ
Ｓ測定を同一の箇所で行ない、パルスＣＶから算出した
キャリアの濃度プロファイルに、ＳＩＭＳの不純物濃度
プロファイルを一致させることにより、パルスＣＶ特性
に裏付けされた不純物濃度の定量を可能とする。
【００２０】また、本発明の実施の形態においては、複
数の不純物の導入がある場合には、不純物の導入毎のパ
ルスＣＶ特性の測定、ＳＩＭＳ測定、シミュレーション
による不純物分布、キャリア濃度分布の予測を行い、特
に、高濃度の不純物の導入がある場合には、逆の極性を
持つ不純物で打ち返すことにより、パルスＣＶから算出
したキャリア濃度分布に、ＳＩＭＳの不純物濃度を合わ
せることを可能にする。
数の不純物の導入がある場合には、不純物の導入毎のパ
ルスＣＶ特性の測定、ＳＩＭＳ測定、シミュレーション
による不純物分布、キャリア濃度分布の予測を行い、特
に、高濃度の不純物の導入がある場合には、逆の極性を
持つ不純物で打ち返すことにより、パルスＣＶから算出
したキャリア濃度分布に、ＳＩＭＳの不純物濃度を合わ
せることを可能にする。
【００２１】より詳細には、本発明の実施の形態におい
ては、複数回の不純物の導入が行われる試料の不純物濃
度を定量する方法において、ＭＯＳ構造を形成した試料
のパルスＣＶ特性からキャリアの濃度分布を算出し、前
記パルスＣＶ測定箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行
い、算出されたキャリアの濃度分布にＳＩＭＳの不純物
濃度を校正する。
ては、複数回の不純物の導入が行われる試料の不純物濃
度を定量する方法において、ＭＯＳ構造を形成した試料
のパルスＣＶ特性からキャリアの濃度分布を算出し、前
記パルスＣＶ測定箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行
い、算出されたキャリアの濃度分布にＳＩＭＳの不純物
濃度を校正する。
【００２２】そして次回の不純物導入直前までのプロセ
スのシミュレーションを行い、不純物分布を予測し、不
純物の導入が２回目以降の場合、不純物導入直前の不純
物分布と、今回の不純物導入後のキャリア濃度分布の実
測値とを比較し、今回導入された不純物のドーズ量を算
出し、前記算出したドーズ量に、ＳＩＭＳプロファイル
のドーズ量が一致するように不純物濃度を校正する。
スのシミュレーションを行い、不純物分布を予測し、不
純物の導入が２回目以降の場合、不純物導入直前の不純
物分布と、今回の不純物導入後のキャリア濃度分布の実
測値とを比較し、今回導入された不純物のドーズ量を算
出し、前記算出したドーズ量に、ＳＩＭＳプロファイル
のドーズ量が一致するように不純物濃度を校正する。
【００２３】そして、校正したＳＩＭＳプロファイルを
用いて次回の不純物導入前までのプロセスのシミュレー
ションを行い不純物導入前のプロファイルを算出する。
用いて次回の不純物導入前までのプロセスのシミュレー
ションを行い不純物導入前のプロファイルを算出する。
【００２４】また、本発明の実施の形態においては、高
濃度の不純物の導入後に基板に対して、導入された不純
物とは逆性の不純物の導入を行い、キャリア濃度分布の
浅い領域にピークを発生させ、パルスＣＶ特性の測定か
らキャリアの濃度分布を算出し、ＣＶ測定箇所と同一箇
所の元の導入不純物と、打ち返しに使用した不純物の両
イオンＳＩＭＳ測定を行い、両イオン種のＳＩＭＳプロ
ファイルを合成し、キャリアの深さ方向の濃度分布を予
測し、浅い領域にピークが発生する、ＣＶプロファイル
から算出したキャリア濃度分布と、ＳＩＭＳから予測し
たキャリア濃度分布の、浅い位置に発生するピークが一
致するように、ＳＩＭＳの不純物濃度を校正する。
濃度の不純物の導入後に基板に対して、導入された不純
物とは逆性の不純物の導入を行い、キャリア濃度分布の
浅い領域にピークを発生させ、パルスＣＶ特性の測定か
らキャリアの濃度分布を算出し、ＣＶ測定箇所と同一箇
所の元の導入不純物と、打ち返しに使用した不純物の両
イオンＳＩＭＳ測定を行い、両イオン種のＳＩＭＳプロ
ファイルを合成し、キャリアの深さ方向の濃度分布を予
測し、浅い領域にピークが発生する、ＣＶプロファイル
から算出したキャリア濃度分布と、ＳＩＭＳから予測し
たキャリア濃度分布の、浅い位置に発生するピークが一
致するように、ＳＩＭＳの不純物濃度を校正する。
【００２５】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【００２６】［実施例１］図５は、本発明の不純物濃度
の定量方法の一実施例を説明するためのブロック図であ
る。
の定量方法の一実施例を説明するためのブロック図であ
る。
【００２７】図５を参照すると、電気特性であるパルス
ＣＶ測定と、ＳＩＭＳ測定を同一試料の同一の領域で行
う（ブロック４０１）。パルスＣＶ測定からは、キャリ
アの濃度分布を算出し、ＳＩＭＳからは、不純物の濃度
分布を得る（図７、及び図６参照）。図７は、パルスＣ
Ｖ測定からリバースプロファイリング手法を用いて求め
たキャリア濃度プロファイルの一例を示す図であり、横
軸は深さ、縦軸はキャリア密度である。また図６は図７
と同一試料の同一箇所をＳＩＭＳ測定した不純物濃度の
プロファイルである。
ＣＶ測定と、ＳＩＭＳ測定を同一試料の同一の領域で行
う（ブロック４０１）。パルスＣＶ測定からは、キャリ
アの濃度分布を算出し、ＳＩＭＳからは、不純物の濃度
分布を得る（図７、及び図６参照）。図７は、パルスＣ
Ｖ測定からリバースプロファイリング手法を用いて求め
たキャリア濃度プロファイルの一例を示す図であり、横
軸は深さ、縦軸はキャリア密度である。また図６は図７
と同一試料の同一箇所をＳＩＭＳ測定した不純物濃度の
プロファイルである。
【００２８】ブロック４０１で算出したキャリア濃度分
布に不純物分布を合わせる（ブロック４０２）（図８参
照）。その結果、ブロック４０３にて、パルスＣＶに裏
付けされた不純物濃度分布を得ることが可能である。
布に不純物分布を合わせる（ブロック４０２）（図８参
照）。その結果、ブロック４０３にて、パルスＣＶに裏
付けされた不純物濃度分布を得ることが可能である。
【００２９】図１は、本発明の一実施例の処理フローを
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【００３０】図１を参照すると、まず、ステップ１０１
にて、基板表面に、均一かつ均質の酸化膜を生成し、そ
の酸化膜厚を測定する。
にて、基板表面に、均一かつ均質の酸化膜を生成し、そ
の酸化膜厚を測定する。
【００３１】次にステップ１０２にて、イオン注入手法
等（固相拡散等も含む）を用いて、不純物を基板中に導
入する。
等（固相拡散等も含む）を用いて、不純物を基板中に導
入する。
【００３２】イオン注入等によって、不純物を導入した
場合には、不純物が不活性な為、ステップ１０３にて、
窒素アニール（窒素雰囲気中でのアニール処理）等の手
法により、導入した不純物を全量活性化する。
場合には、不純物が不活性な為、ステップ１０３にて、
窒素アニール（窒素雰囲気中でのアニール処理）等の手
法により、導入した不純物を全量活性化する。
【００３３】ステップ１０４では、パルスＣＶ測定用
に、酸化膜上部にアルミニウム等の電極となる材質を堆
積させる。なお、水銀プローバのように、ＣＶ測定装置
自身が電極を内蔵している場合には、ステップ１０４、
及び、後述するステップ１０７は不要となる。
に、酸化膜上部にアルミニウム等の電極となる材質を堆
積させる。なお、水銀プローバのように、ＣＶ測定装置
自身が電極を内蔵している場合には、ステップ１０４、
及び、後述するステップ１０７は不要となる。
【００３４】ステップ１０５で、パルスＣＶ測定を行
う。
う。
【００３５】ステップ１０６にて、上記ステップ１０５
にて測定した、パルスＣＶ特定から、空乏層の伸びを計
算し、深さ方向のキャリア濃度分布へと換算する。
にて測定した、パルスＣＶ特定から、空乏層の伸びを計
算し、深さ方向のキャリア濃度分布へと換算する。
【００３６】ステップ１０７にて、上記ステップ１０４
にて形成した電極材質を剥離する。
にて形成した電極材質を剥離する。
【００３７】ステップ１０８にて、上記ステップ１０５
にてＣＶ測定した箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行
う。
にてＣＶ測定した箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行
う。
【００３８】ステップ１０９にて、上記ステップ１０６
にて得られたキャリアプロファイルに、ステップ１０９
にて得られた不純物プロファイルが一致するようにＳＩ
ＭＳの不純物濃度を校正する。
にて得られたキャリアプロファイルに、ステップ１０９
にて得られた不純物プロファイルが一致するようにＳＩ
ＭＳの不純物濃度を校正する。
【００３９】ステップ１１０では、上記ステップ１０１
からステップ１０９によって、この試料の不純物濃度が
定量されたため、この試料を標準試料として用い、他の
条件の不純物濃度を定量する。
からステップ１０９によって、この試料の不純物濃度が
定量されたため、この試料を標準試料として用い、他の
条件の不純物濃度を定量する。
【００４０】本実施例では、不純物の導入も行っている
が、既に、一種類の不純物が導入された、不純物が活性
である試料が存在する場合には、ステップ１０５以降を
行うだけで、試料の定量が可能であり、一般に市販され
ている標準試料の校正にも使用することが出来る。
が、既に、一種類の不純物が導入された、不純物が活性
である試料が存在する場合には、ステップ１０５以降を
行うだけで、試料の定量が可能であり、一般に市販され
ている標準試料の校正にも使用することが出来る。
【００４１】［実施例２］本発明を第２の実施例につい
て説明する。図２及び図３は、本発明の第２の実施例の
処理フローを示すフローチャートである。なお、図２及
び図３は、単に図面作成の都合で分図されたものであ
る。
て説明する。図２及び図３は、本発明の第２の実施例の
処理フローを示すフローチャートである。なお、図２及
び図３は、単に図面作成の都合で分図されたものであ
る。
【００４２】前記実施例１では、理想的な試料の不純物
濃度の定量方法について説明したが、パルスＣＶ測定結
果を不純物濃度の定量に用いているため、パルスＣＶ測
定の欠点を補うことが必要となる。
濃度の定量方法について説明したが、パルスＣＶ測定結
果を不純物濃度の定量に用いているため、パルスＣＶ測
定の欠点を補うことが必要となる。
【００４３】本発明の第２の実施例では、通常のＣＶ測
定ではキャリア濃度分布の解析が困難な複数の不純物の
導入が行われる場合について説明する。
定ではキャリア濃度分布の解析が困難な複数の不純物の
導入が行われる場合について説明する。
【００４４】図２を参照すると、ステップ２０１にて、
不純物分布を得ることが必要なデバイスの、プロセス中
で導入する不純物と同一枚数の、パターンを形成しな
い、プロセス途中にて抜き取る為の基板を、通常のデバ
イス作成時に混入させる。
不純物分布を得ることが必要なデバイスの、プロセス中
で導入する不純物と同一枚数の、パターンを形成しな
い、プロセス途中にて抜き取る為の基板を、通常のデバ
イス作成時に混入させる。
【００４５】ステップ２０２にて、不純物の導入を行
う。
う。
【００４６】ステップ２０３にて、抜き取り用の基板を
１枚抜き取る。
１枚抜き取る。
【００４７】ステップ２０４，２０５にて、上記ステッ
プ２０３で抜き取った基板表面に、酸化膜が無い場合に
は、酸化膜の形成を行う。
プ２０３で抜き取った基板表面に、酸化膜が無い場合に
は、酸化膜の形成を行う。
【００４８】ステップ２０６，２０７にて、前記抜き取
った基板の不純物が不活性である場合は、窒素アニール
等により、不純物を全数活性化させる。
った基板の不純物が不活性である場合は、窒素アニール
等により、不純物を全数活性化させる。
【００４９】ステップ２０８にて、水銀プローバのよう
に、電極を内蔵したパルスＣＶ測定装置を用いてパルス
ＣＶ特性を測定する。
に、電極を内蔵したパルスＣＶ測定装置を用いてパルス
ＣＶ特性を測定する。
【００５０】ステップ２０９にて、上記ステップ２０８
で測定したパルスＣＶ特性から、空乏層の伸びを計算
し、深さ方向のキャリア濃度分布へと換算する。
で測定したパルスＣＶ特性から、空乏層の伸びを計算
し、深さ方向のキャリア濃度分布へと換算する。
【００５１】ステップ２１０にて、上記ステップ２０９
にてＣＶ測定した箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行
う。
にてＣＶ測定した箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行
う。
【００５２】つづいて図３を参照すると、ステップ２１
１にて、不純物の導入回数を確認し、始めての場合には
ステップ２１２へ、２回目以降の場合は、ステップ１１
３へ進む。
１にて、不純物の導入回数を確認し、始めての場合には
ステップ２１２へ、２回目以降の場合は、ステップ１１
３へ進む。
【００５３】ステップ２１２は、不純物の導入が始めて
の場合であり、この場合、前記実施例１と同様、上記ス
テップ２０９にて得られたキャリアプロファイルに、上
記ステップ２１０で得られた不純物プロファイルが一致
するように、ＳＩＭＳプロファイルの不純物濃度を校正
する。
の場合であり、この場合、前記実施例１と同様、上記ス
テップ２０９にて得られたキャリアプロファイルに、上
記ステップ２１０で得られた不純物プロファイルが一致
するように、ＳＩＭＳプロファイルの不純物濃度を校正
する。
【００５４】ステップ２１３は、不純物の導入が２回目
以降の場合であり、この場合、前回の不純物導入時に、
ステップ２１５にて、シミュレーションによって予測し
た、不純物導入前の、キャリアのプロファイルと、上記
ステップ２０９にて算出したキャリアプロファイルとを
比較し、ドーズ量を算出する。
以降の場合であり、この場合、前回の不純物導入時に、
ステップ２１５にて、シミュレーションによって予測し
た、不純物導入前の、キャリアのプロファイルと、上記
ステップ２０９にて算出したキャリアプロファイルとを
比較し、ドーズ量を算出する。
【００５５】ステップ２１４では、上記ステップ２１０
にて算出した、ＳＩＭＳプロファイルと前回のＳＩＭＳ
プロファイルの差分が、上記ステップ２１３にて求め
た、ドーズ量と一致するように、ＳＩＭＳプロファイル
の不純物濃度を校正する。
にて算出した、ＳＩＭＳプロファイルと前回のＳＩＭＳ
プロファイルの差分が、上記ステップ２１３にて求め
た、ドーズ量と一致するように、ＳＩＭＳプロファイル
の不純物濃度を校正する。
【００５６】ステップ２１５では、現在の校正後のプロ
ファイルを初期データとし、次回の不純物の導入前まで
のプロセスを、シミュレーションし、次回の不純物の導
入前の不純物プロファイル、キャリアプロファイルを予
測する。
ファイルを初期データとし、次回の不純物の導入前まで
のプロセスを、シミュレーションし、次回の不純物の導
入前の不純物プロファイル、キャリアプロファイルを予
測する。
【００５７】ステップ２１６では、不純物の導入が完了
したか否かを判定し、不純物の導入完了していない場合
には、ステップ２０２からステップ２１５までを繰り返
し、全不純物の導入が完了している場合には、基板の抜
き取り、不純物分布の分析を完了する。
したか否かを判定し、不純物の導入完了していない場合
には、ステップ２０２からステップ２１５までを繰り返
し、全不純物の導入が完了している場合には、基板の抜
き取り、不純物分布の分析を完了する。
【００５８】［実施例３］本発明を第３の実施例につい
て説明する。図３は、本発明の第３の実施例の処理フロ
ーを説明するためのフローチャートである。
て説明する。図３は、本発明の第３の実施例の処理フロ
ーを説明するためのフローチャートである。
【００５９】本発明の第３の実施例では、通常のパルス
ＣＶ測定結果から算出したキャリア濃度分布ではＳＩＭ
Ｓプロファイルの校正が困難な高濃度の不純物の導入が
行われる場合について、本発明を適用したものであり、
導入した不純物が全数活性化出来る場合の例について説
明する。
ＣＶ測定結果から算出したキャリア濃度分布ではＳＩＭ
Ｓプロファイルの校正が困難な高濃度の不純物の導入が
行われる場合について、本発明を適用したものであり、
導入した不純物が全数活性化出来る場合の例について説
明する。
【００６０】図４を参照すると、ステップ３０１にて、
パターンを形成しない、プロセス途中にて抜き取る為の
基板、通常のデバイス作成時に混入させる。
パターンを形成しない、プロセス途中にて抜き取る為の
基板、通常のデバイス作成時に混入させる。
【００６１】ステップ３０２にて、高濃度の不純物Ａの
導入を行う。
導入を行う。
【００６２】ステップ３０３にて、抜き取り用の基板を
抜き取る。
抜き取る。
【００６３】ステップ３０４にて、上記ステップ３０３
にて抜き取った基板に対し、上記ステップ３０２で導入
した不純物とは逆の極性を持つ、不純物Ｂの導入を行
う。
にて抜き取った基板に対し、上記ステップ３０２で導入
した不純物とは逆の極性を持つ、不純物Ｂの導入を行
う。
【００６４】ステップ３０５にて、上記ステップ２０３
にて抜き取った基板表面の、酸化膜の有無を確認し、酸
化膜が存在しない場合には、ステップ３０７へ分岐し、
存在する場合は、ステップ３０６へと分岐する。
にて抜き取った基板表面の、酸化膜の有無を確認し、酸
化膜が存在しない場合には、ステップ３０７へ分岐し、
存在する場合は、ステップ３０６へと分岐する。
【００６５】ステップ３０６では、窒素アニール等を用
いて、上記ステップ３０４にて導入した不純物Ｂ、およ
び不純物Ａの全数活性化を行う。
いて、上記ステップ３０４にて導入した不純物Ｂ、およ
び不純物Ａの全数活性化を行う。
【００６６】同様にして、ステップ３０７では、酸化膜
の形成と、導入不純物Ａ，Ｂの全数活性化を行う。
の形成と、導入不純物Ａ，Ｂの全数活性化を行う。
【００６７】次にステップ３０８にて、水銀プローバの
ように、電極を内蔵したパルスＣＶ測定装置を用い、パ
ルスＣＶ特性を測定する。
ように、電極を内蔵したパルスＣＶ測定装置を用い、パ
ルスＣＶ特性を測定する。
【００６８】ステップ３０９にて、上記ステップ３０８
にて測定した、パルスＣＶ特性から、空乏層の伸びを計
算し、深さ方向のキャリア濃度分布へと換算する。
にて測定した、パルスＣＶ特性から、空乏層の伸びを計
算し、深さ方向のキャリア濃度分布へと換算する。
【００６９】上記ステップ３０４にて打ち返しているた
め、浅い領域にピークが発生し、後のステップ３１２に
て不純物濃度の校正が可能になる。
め、浅い領域にピークが発生し、後のステップ３１２に
て不純物濃度の校正が可能になる。
【００７０】ステップ３１０にて、上記ステップ３０９
にてＣＶ測定した箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行
う。
にてＣＶ測定した箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行
う。
【００７１】ステップ３１１にて、上記ステップ３１０
にて測定したＳＩＭＳプロファイルを用いて、キャリア
濃度分布を予測する。
にて測定したＳＩＭＳプロファイルを用いて、キャリア
濃度分布を予測する。
【００７２】ステップ３１２にて、上記ステップ３１１
にて、予測したキャリア濃度分布が、上記ステップ３０
９にて算出したキャリア濃度分布に一致するよう、上記
ステップ３１０にて測定したＳＩＭＳプロファイルの不
純物濃度を定量する。
にて、予測したキャリア濃度分布が、上記ステップ３０
９にて算出したキャリア濃度分布に一致するよう、上記
ステップ３１０にて測定したＳＩＭＳプロファイルの不
純物濃度を定量する。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
記記載の効果を奏する。
【００７４】本発明の第１の効果は、ＳＩＭＳプロファ
イルの不純物濃度の定量を可能とする、ということであ
る。
イルの不純物濃度の定量を可能とする、ということであ
る。
【００７５】その理由は、本発明においては、パルスＣ
Ｖ測定から求めたキャリア濃度分布を用いてＳＩＭＳの
不純物濃度を定量することを可能としたためである。
Ｖ測定から求めたキャリア濃度分布を用いてＳＩＭＳの
不純物濃度を定量することを可能としたためである。
【００７６】本発明の第２の効果は、複数の不純物が導
入されている場合でも、不純物濃度の定量を可能として
いる、ということである。
入されている場合でも、不純物濃度の定量を可能として
いる、ということである。
【００７７】その理由は、本発明においては、不純物の
導入毎に、ＳＩＭＳ測定、ＣＶ測定、一回前の測定結果
を用いたシミュレーションを行い、不純物濃度分布とキ
ャリア濃度分布の予測値、実測値との差から、不純物濃
度のドーズ量を算出し、ＳＩＭＳの不純物濃度の定量を
行うことを可能としたためである。
導入毎に、ＳＩＭＳ測定、ＣＶ測定、一回前の測定結果
を用いたシミュレーションを行い、不純物濃度分布とキ
ャリア濃度分布の予測値、実測値との差から、不純物濃
度のドーズ量を算出し、ＳＩＭＳの不純物濃度の定量を
行うことを可能としたためである。
【００７８】本発明の第３の効果は、高濃度の不純物が
導入されている場合でも、不純物濃度の定量を可能とし
ている、ということである。
導入されている場合でも、不純物濃度の定量を可能とし
ている、ということである。
【００７９】その理由は、本発明においては、導入され
た高濃度の不純物とは逆の極性の不純物を、後から導入
し、ＣＶ測定でプロファイルが得られるような浅い領域
に、プロファイルのピークを作ることにより、ＳＩＭＳ
の不純物濃度の定量を可能としたためである。
た高濃度の不純物とは逆の極性の不純物を、後から導入
し、ＣＶ測定でプロファイルが得られるような浅い領域
に、プロファイルのピークを作ることにより、ＳＩＭＳ
の不純物濃度の定量を可能としたためである。
【図１】本発明の第１の実施例の処理フローを説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図２】本発明の第２の実施例の処理フローを説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例の処理フローを説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施例の処理フローを説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】ある試料を標準試料として定量した場合のＳＩ
ＭＳ測定による不純物分布の一例を示す図である。
ＭＳ測定による不純物分布の一例を示す図である。
【図７】図６と同様の試料を、パルスＣＶ測定を行い、
キャリア濃度分布（プロファイル）を算出した場合の一
例を示す図である。
キャリア濃度分布（プロファイル）を算出した場合の一
例を示す図である。
【図８】図６の不純物プロファイルを図７のキャリア濃
度プロファイルに一致させた例を示す図である。
度プロファイルに一致させた例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−82246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−107133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−59852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−141127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−29752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−134272（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−163285（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66 G01N 1/00 H01L 21/00
Claims (7)
- 【請求項１】試料の不純物濃度を定量する方法におい
て、 基板に測定対象とする不純物を導入する第１のステップ
と、前記 導入した不純物を活性化させる第２のステップと、前記 基板のパルスＣＶ特性の測定を行う第３のステップ
と、 前記測定により得られたＣＶ特性から、キャリアの深さ
方向の濃度分布を算出する第４のステップと、前記基板 上の前記パルスＣＶ特性の測定箇所と同一箇所
のＳＩＭＳ測定を行って前記不純物のＳＩＭＳプロファ
イルを算出する第５のステップと、 前記ＳＩＭＳプロファイルの不純物濃度を、前記第４の
ステップにて算出したキャリア濃度分布と一致するよう
に校正する第６のステップと、前記第６のステップで不純物濃度が校正された前記基板
を 標準試料として用い、測定試料のＳＩＭＳ測定を行い
不純物濃度を定量する第７のステップと、 を含むことを特徴とする不純物濃度の定量方法。 - 【請求項２】複数回の不純物の導入が行われる試料の不
純物濃度を定量する方法において、 不純物の導入毎に基板の抜き取りが可能なように、不純
物の導入回数分、パターンを形成させない基板を、プロ
セス開始時に混入させる、第１のステップと、 不純物の導入が発生する毎に、基板の抜き取りを行う、
第２のステップと、 前記抜き取った基板に対し、酸化膜が存在しない場合に
は酸化膜を形成する第３のステップと、 前記抜き取った基板に対し、導入した不純物が不活性の
場合に、活性化の為にアニールを行なう第４のステップ
と、 前記抜き取った基板に対して、パルスＣＶ特性測定装置
を用いてＣＶ測定を行う第５のステップと、 前記ＣＶ特性から、キャリアの濃度分布を算出する第６
のステップと、 前記ＣＶ測定箇所と同一箇所のＳＩＭＳ測定を行う、第
７のステップと、 不純物の導入が始めての場合、前記第６のステップにて
得られた、キャリアの濃度分布に、前記７のステップに
て得られたＳＩＭＳプロファイルが一致するように、Ｓ
ＩＭＳプロファイルの不純物濃度を校正する第８のステ
ップと、 次回の不純物導入直前までのプロセスのシミュレーショ
ンを行い、不純物分布を予測する第９のステップと、 不純物の導入が２回目以降の場合、前回不純物導入後に
前記第９のステップにてシミュレーションにより予測し
た、今回の不純物導入直前の不純物分布と、今回前記第
６のステップで算出したキャリア濃度分布の実測値とを
比較し、今回導入された不純物のドーズ量を算出する第
１０のステップと、 前記第１０のステップにて算出したドーズ量と、前記第
７のステップのＳＩＭＳプロファイルと前回のＳＩＭＳ
プロファイルの差分とが一致するように、ＳＩＭＳプロ
ファイルの不純物濃度を校正する第１１のステップと、 次回の不純物導入直前までのプロセスのシミュレーショ
ンを行い、不純物分布を予測する第１２のステップと、 全ての不純物の導入が完了するまで、前記第２から１２
迄の各ステップを繰り返すように制御する第１３のステ
ップと、 を含むことを特徴する不純物濃度の定量方法。 - 【請求項３】高濃度の不純物の導入が行われる試料の不
純物分布を校正する方法において、 高濃度の不純物の導入終了後に基板の抜き取りが出来る
ように、パターンの形成を行わない基板を用意する第１
のステップと、 高濃度の不純物の導入後に基板の抜き取りを行う第２の
ステップと、 前記第２のステップにて抜き取った基板に対し、導入さ
れた不純物とは逆性の不純物の導入を行う第３のステッ
プと、前記逆性の 不純物の打ち返しを行った試料に対し、酸化
膜が存在しない場合には酸化膜を形成する第４のステッ
プと、 前記抜き取った基板に対し、不純物が不活性な場合に
は、活性化の為のアニールを行う第５のステップと、 前記抜き取った基板に対し、パルスＣＶ特性測定装置を
用いてＣＶ測定を行う第６のステップと、 前記ＣＶ特性から、キャリアの濃度分布を算出する第７
のステップと、 前記ＣＶ測定箇所と同一箇所の元の導入不純物と、前記
打ち返しに使用した前記逆性の不純物の両不純物のＳＩ
ＭＳ測定を行う第８のステップと、 前記第８のステップにて得られた、前記両不純物のＳＩ
ＭＳプロファイルを合成し、キャリアの深さ方向の濃度
分布を予測する第９のステップと、 前記第７のステップにて得られたキャリアの濃度分布
と、前記第９のステップにて得られた、ＳＩＭＳ測定か
ら予測したキャリアの濃度分布が一致するように、ＳＩ
ＭＳプロファイルの不純物濃度を決定する第１０のステ
ップと、 を含むことを特徴とする不純物濃度の定量方法。 - 【請求項４】ＭＯＳ構造を含む試料の同一箇所でパルス
ＣＶ特性の測定とＳＩＭＳ測定を行い、前記ＳＩＭＳ測
定により得られた不純物濃度分布を前記パルスＣＶ特性
の測定から算出したキャリア濃度分布と一致するように
校正し、 パルスＣＶ測定による電気特性に裏付けされた不純物濃
度分布を得ることを可能としたことを特徴とする不純物
濃度の定量方法。 - 【請求項５】ＭＯＳ構造を含む試料の同一箇所でパルス
ＣＶ特性の測定とＳＩＭＳ測定を行い、 前記ＳＩＭＳ測定により得られたＳＩＭＳプロファイル
を前記パルスＣＶ特性の測定から算出したキャリア濃度
分布と一致するように 校正し、 次回の不純物導入直前までのプロセスのシミュレーショ
ンを行って、不純物分布を予測し、不純物の導入が２回
目以降の場合、前回の不純物導入後に予測した今回の不
純物導入直前の不純物分布と、今回の不純物導入後の前
記キャリア濃度分布の実測値とを比較して、今回導入さ
れた不純物のドーズ量を算出し、前記算出したドーズ量
に、今回と前回の前記ＳＩＭＳプロファイルの差分が一
致するようにＳＩＭＳプロファイルの不純物濃度を校正
し、 前記校正したＳＩＭＳプロファイルを用いて次回の不純
物導入前までのプロセスのシミュレーションを行い、次
回の不純物導入前の不純物分布を算出する、ことを特徴
する不純物濃度の定量方法。 - 【請求項６】高濃度の不純物の導入後に基板に対して前
記導入された不純物とは逆性の不純物の導入を行い、 パルスＣＶ特性の測定からキャリア濃度分布を算出し、
前記ＣＶ測定箇所と同一箇所の元の導入不純物と、打ち
返しに使用した前記逆性の不純物のＳＩＭＳ測定を行
い、両不純物のＳＩＭＳプロファイルを合成し、キャリ
アの深さ方向の濃度分布を予測し、前記 パルスＣＶ特性の測定から算出したキャリア濃度分
布と、前記ＳＩＭＳ測定から予測したキャリア濃度分布
が一致するように、ＳＩＭＳプロファイルの不純物濃度
を校正する、ことを特徴する不純物濃度の定量方法。 - 【請求項７】（ａ）ＭＯＳ構造を含む試料のパルスＣＶ
特性の測定からキャリアの濃度分布を算出する手順、 （ｂ）同該試料の同一の領域のＳＩＭＳ測定から不純物
濃度分布へ換算する手順、 （ｃ）前記算出されたキャリア濃度分布と前記ＳＩＭＳ
測定による不純物濃度分布とが一致するようにＳＩＭＳ
測定による不純物濃度を校正し、パルスＣＶ測定による
電気特性に裏付けされた不純物濃度分布を得る手順、の
上記各手順（ａ）乃至（ｃ）をコンピュータで実行させ
るためのプログラムを記録した記録媒体。
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