JP3329295B2 - Impurity concentration measurement method - Google Patents

Impurity concentration measurement method

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JP3329295B2 JP37463698A JP37463698A JP3329295B2 JP 3329295 B2 JP3329295 B2 JP 3329295B2 JP 37463698 A JP37463698 A JP 37463698A JP 37463698 A JP37463698 A JP 37463698A JP 3329295 B2 JP3329295 B2 JP 3329295B2
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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】本発明は二次イオン質量分析
法等に適用される不純物濃度測定方法に関し、特に、試
料の裏面側から高精度に測定を行うことができる不純物
濃度測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an impurity concentration measuring method applied to secondary ion mass spectrometry and the like, and more particularly, to an impurity concentration measuring method capable of performing highly accurate measurement from the back side of a sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、半導体デバイスの微細化に伴い、
表面の極浅い領域に存在する不純物の深さ方向における
濃度分布を正確に評価することが重要になってきてお
り、二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass Spect
rometry:SIMS)による半導体試料中の不純物の深
さ方向分析が広く使用されるようになってきている。
2. Description of the Related Art Recently, with the miniaturization of semiconductor devices,
It has become important to accurately evaluate the concentration distribution in the depth direction of impurities existing in an extremely shallow region of the surface, and secondary ion mass spectrometry (Secondary Ion Mass Spect
The analysis in the depth direction of impurities in a semiconductor sample by rometry (SIMS) has been widely used.

【0003】しかし、SIMSは、加速した酸素、セシ
ウム、ガリウム及びアルゴン等のイオン(一次イオン)
を試料表面に衝撃させ、スパッタリング現象によって試
料表面から放出されるイオン(二次イオン)を質量分析
する測定法であるため、一次イオンの加速エネルギが高
い場合には、試料中の原子が元来存在していた位置より
も深くまで押し込まれる影響(ノックオン効果)が大き
くなることがある。この場合、特に表面から浅い領域の
不純物を測定する際に、測定によって得られたプロファ
イルの深さ方向における精度は著しく低下してしまう。
[0003] However, SIMS uses accelerated ions (primary ions) such as oxygen, cesium, gallium, and argon.
Is applied to the sample surface and mass spectrometry is performed on ions (secondary ions) emitted from the sample surface by the sputtering phenomenon. Therefore, when the acceleration energy of the primary ions is high, atoms in the sample are originally The effect of being pushed deeper than the existing position (knock-on effect) may increase. In this case, particularly when measuring impurities in a shallow region from the surface, the accuracy of the profile obtained by the measurement in the depth direction is significantly reduced.

【0004】そこで、エヌ・エス・スミス(N.S.S
mith)等により「セカンダリー・イオン・マス・ス
ペクトロメトリー SIMSX(Secondary Ion Mass S
pectrometry SIMSX)pp.363−366」に記載さ
れているように、一次イオンの加速電圧を極めて低くし
て測定を行うという方法がとられてきた。
Accordingly, NS Smith (NSSS)
"Secondary Ion Mass Spectrometry SIMSX"
spectometry SIMSX) pp. 363-366 ", a method has been adopted in which the measurement is performed with an extremely low accelerating voltage of primary ions.

【0005】しかし、加速電圧を低くしても、基板上に
ポリシリコン層のような表面に形成されている凹凸が大
きな材料膜又は金属膜のようにSIMSによるスパッタ
リングが均一に行われない膜が存在する場合には、分析
領域表面の形状に凹凸が存在するために、SIMSによ
って得られた不純物プロファイルの深さ方向の分解能は
著しく低下する。
However, even if the acceleration voltage is lowered, a film such as a polysilicon film formed on a substrate and having a large unevenness on a surface, such as a material film or a metal film, which is not uniformly sputtered by SIMS is formed. When present, the resolution in the depth direction of the impurity profile obtained by SIMS is significantly reduced due to the presence of irregularities in the shape of the surface of the analysis region.

【0006】そこで、基板上に形成された薄膜の深さ方
向における元素の濃度分布を調べる方法において、基板
と薄膜との間に基板を除去するためのエッチャントに対
して不活性な中間層を設けて分析用試料を作製し、基板
のみを前記エッチャントにより除去した後に裏面側から
SIMSにより測定する方法が吉田等により開示されて
いる(特開平6−194285号公報)。
Therefore, in a method of examining the concentration distribution of elements in a depth direction of a thin film formed on a substrate, an intermediate layer inactive with respect to an etchant for removing the substrate is provided between the substrate and the thin film. Yoshida et al. Discloses a method of preparing a sample for analysis by using the above-mentioned etchant to remove only the substrate and then measuring from the back side by SIMS (JP-A-6-194285).

【0007】また、裏面から試料の特定領域の分析を行
う場合において、分析領域周辺に表面側から深さが等し
い穴を形成し、裏面側から試料を研磨を行うことによ
り、裏面側から穴を露出させて特定領域の裏面分析を行
う方法が開示されている(特許第2624211号公
報)。
When analyzing a specific region of the sample from the back surface, a hole having the same depth is formed around the analysis region from the front surface side, and the sample is polished from the back surface side, so that the hole is formed from the back surface side. A method of performing a back surface analysis of a specific area by exposing the exposed area is disclosed (Japanese Patent No. 2624211).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、貼り合
わせSOI(Silicon On Insulator)基板又はSIMO
X(Separation by Implanted Oxygen)基板のような基
板内部に酸化膜が存在するSi基板であれば、ヒドラジ
ン又はフッ化水素酸、硝酸及び酢酸の混合液がSiに対
して活性でかつSiO2に対して不活性であるため、S
iO2層をフッ化水素酸溶液で除去することにより、特
開平6−194285号公報に開示された方法のように
Si基板中の不純物評価をSIMSにより基板の裏面側
から行うことができるが、広く半導体デバイスに使用さ
れている内部に酸化膜が存在しないSi基板に対しては
この方法により裏面側からのSIMSによる分析を行う
ことはできないという問題点がある。
However, a bonded SOI (Silicon On Insulator) substrate or SIMO
If the substrate is an Si substrate such as an X (Separation by Implanted Oxygen) substrate having an oxide film inside, hydrazine or a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid is active on Si and on SiO 2 And inert,
By removing the iO 2 layer with a hydrofluoric acid solution, the impurities in the Si substrate can be evaluated from the back side of the substrate by SIMS as in the method disclosed in JP-A-6-194285. This method has a problem that it is impossible to perform analysis by SIMS from the back side by using this method for a Si substrate which is widely used for a semiconductor device and has no oxide film inside.

【0009】また、特許第2624211号公報に記載
された方法では、表面加工によって開孔した穴に存在し
ている物質が接着剤であるため、実際に裏面側から研磨
を行った際の研磨試料(シリコン基板)と接着剤との研
磨速度差が小さく、研磨厚さを精度よく制御することが
困難であり、高精度のプロファイルを得ることが困難で
ある。
Further, in the method described in Japanese Patent No. 2624211, since the substance existing in the hole opened by the surface processing is an adhesive, the polishing sample actually polished from the back side is used. The polishing rate difference between the (silicon substrate) and the adhesive is small, it is difficult to control the polishing thickness with high accuracy, and it is difficult to obtain a highly accurate profile.

【0010】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、埋め込み酸化膜等のエッチャントに対して
不活性な層が存在しない基板であっても高精度に不純物
濃度分布の測定を行うことができる不純物濃度測定方法
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and measures the impurity concentration distribution with high accuracy even on a substrate having no layer inactive to an etchant such as a buried oxide film. It is an object of the present invention to provide a method for measuring impurity concentration which can be performed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る不純物濃度
測定方法は、二次イオン質量分析用の試料の表面に深さ
が均一な1又は2以上の孔を形成する工程と、所定の研
磨剤による研磨速度が前記試料のそれより遅い膜を前記
孔が形成された側の表面に形成する工程と、前記膜上に
接着剤により保持基板を貼り合わせる工程と、前記試料
を前記所定の研磨剤を使用して裏面側から前記孔内の
記膜が露出するまで研磨する工程と、を有することを特
徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An impurity concentration measuring method according to the present invention comprises the steps of forming one or more holes having a uniform depth on the surface of a sample for secondary ion mass spectrometry ; a step of polishing rate the dosage forms therewith than slow membrane the pores formed on the side surface of the sample, a step of bonding a holding substrate with an adhesive prior to the Kimaku, said sample said predetermined before the back side of the hole using the abrasive
Kimaku is characterized by having a, a step of polishing to expose.

【0012】本発明においては、試料の表面に深さが均
一な1又は2以上の孔を形成し、所定の研磨剤による研
磨速度が前記試料のそれより遅い膜を前記孔が形成され
た側の表面に形成し、前記所定の研磨剤を使用して裏面
側から研磨を行っているので、裏面側に前記膜が露出し
た時点で研磨を停止することができる。従って、研磨厚
さを高精度に制御することができるので、得られる不純
物濃度分布も高精度なものとなる。
In the present invention, the surface to the depth of the sample to form a homogeneous one or more holes, the polishing rate by a predetermined abrasive said hole a more Slow film that of the sample is formed is formed on the surface side, since polishing is performed from the back side using a predetermined abrasive, it is possible to stop the polishing when the front Kimaku is exposed on the back side. Therefore, the polishing thickness can be controlled with high precision, and the obtained impurity concentration distribution also has high precision.

【0013】本発明においては、前記孔を形成する工程
は、集束イオンビーム装置、二次イオン質量分析装置又
はイオンミリング装置を使用して前記孔を形成する工程
であってもよい。
In the present invention, the step of forming the hole may be a step of forming the hole using a focused ion beam device, a secondary ion mass spectrometer, or an ion milling device.

【0014】また、前記孔を形成する工程は、所定の領
域に開口部を有するフォトレジストを前記試料の表面に
形成する工程と、前記フォトレジストをマスクとし前記
試料の表面をドライエッチング又はウェットエッチング
する工程と、を有することができる。
The step of forming the hole includes the step of forming a photoresist having an opening in a predetermined region on the surface of the sample, and the step of dry etching or wet etching the surface of the sample using the photoresist as a mask. a step of, may have.

【0015】更に、前記膜は、シリコン酸化膜、ダイヤ
モンドライクカーボン膜及びシリコン窒化膜からなる群
から選択された1種の膜からなっていてもよい。なお、
ダイヤモンドライクカーボン膜とは、ダイヤモンド構造
に近い結晶構造を有するカーボン膜をいう。
Furthermore, before Kimaku a silicon oxide film, it may be made of one kind of film selected from the group consisting of diamond-like carbon film and a silicon nitride film. In addition,
The diamond-like carbon film refers to a carbon film having a crystal structure close to a diamond structure.

【0016】更にまた、前記膜を形成する工程は、化学
気相成長法又はスパッタリング法によるものであっても
よい。
[0016] Furthermore, the step of forming the pre Kimaku may be by chemical vapor deposition or sputtering.

【0017】また、前記膜を形成する工程は、前記試料
中の被測定不純物のプロファイルが変化し始める温度以
下で前記膜を形成する工程であってもよい。
Further, the step of forming the pre Kimaku may be a step of forming a pre Kimaku below a temperature profile of the measured impurities in the sample begins to change.

【0018】更に、前記接着剤は前記所定の研磨剤に不
溶であってもよい。
Further, the adhesive may be insoluble in the predetermined abrasive.

【0019】更にまた、前記試料を研磨する工程は、ダ
イヤモンド粉末及びアルミナ粉末からなる群から選択さ
れた少なくとも1種の粉末を含有するスラリーを使用し
て前記膜が露出する前まで前記試料を研磨する工程と、
ピペラジン水溶液及びコロイダルシリカ溶液からなる群
から選択された少なくとも1種の溶液を使用して前記膜
が露出するまで前記試料を研磨する工程と、を有するこ
とができる。
[0019] Furthermore, polishing the sample, the sample until the exposed front Kimaku using a slurry containing at least one powder selected from the group consisting of diamond powder and alumina powder Polishing step;
Polishing the sample until Kimaku <br/> is exposed using at least one solution selected from the group consisting of piperazine solution and colloidal silica solution may have.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る不純
物濃度測定方法について、添付の図面を参照して具体的
に説明する。図1は本発明の第1の実施例における被測
定試料を示す図であって、(a)は模式的平面図、
(b)は(a)のA−A線による断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for measuring an impurity concentration according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view showing a sample to be measured in a first embodiment of the present invention, where (a) is a schematic plan view,
(B) is a sectional view taken along line AA of (a).

【0021】第1の実施例により不純物(ボロンイオ
ン)濃度の測定が行われる試料においては、厚さが約7
00μmのシリコン基板1上に厚さが5nmのゲート酸
化膜4及び厚さが20nmのポリシリコン層3がこの順
で形成されている。更に、ゲート酸化膜4及びポリシリ
コン層3の側面には酸化膜5及び6が形成されている。
また、ポリシリコン層3には、加速電圧が10keV、
ドーズ量が5×1015cm-2の条件でボロンがイオン注
入され熱処理が行われている。このようにして、平面視
で1辺の長さが500μm程度の正方形状のデバイス領
域2がシリコン基板1上に形成されている。
In the sample in which the impurity (boron ion) concentration is measured according to the first embodiment, the thickness is about 7 mm.
A gate oxide film 4 having a thickness of 5 nm and a polysilicon layer 3 having a thickness of 20 nm are formed in this order on a 00 μm silicon substrate 1. Further, oxide films 5 and 6 are formed on the side surfaces of the gate oxide film 4 and the polysilicon layer 3, respectively.
The polysilicon layer 3 has an acceleration voltage of 10 keV,
Boron is ion-implanted under the condition of a dose amount of 5 × 10 15 cm −2 and heat treatment is performed. In this way, a square device region 2 having a side length of about 500 μm in plan view is formed on the silicon substrate 1.

【0022】第1の実施例においては、ゲート絶縁膜4
直下のシリコン基板1中のボロンの深さ方向濃度分布を
調査するために、先ず、前述のような試料に対し、デバ
イス領域2の周辺を掘削することにより、測定深さより
深い掘削孔を形成する。図2は試料に形成された掘削孔
を示す図であって、(a)は模式的平面図、(b)は
(a)のB−B線による断面図である。この工程では、
具体的には、デバイス領域2の4辺の外側に区画され長
辺の長さが500μm、短辺の長さが20μmの周辺領
域7乃至10を集束イオンビーム装置を使用して掘削す
ることにより、夫々深さが1μmの掘削孔7a乃至10
aを形成する。
In the first embodiment, the gate insulating film 4
In order to investigate the concentration distribution of boron in the silicon substrate 1 directly below in the depth direction, first, a drilling hole deeper than the measurement depth is formed by drilling the periphery of the device region 2 for the above-described sample. . 2A and 2B are diagrams illustrating a drill hole formed in a sample, where FIG. 2A is a schematic plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. In this step,
Specifically, by excavating the peripheral regions 7 to 10 which are partitioned outside the four sides of the device region 2 and have a long side length of 500 μm and a short side length of 20 μm using a focused ion beam apparatus. Drilling holes 7a to 10 each having a depth of 1 μm
a is formed.

【0023】図3(a)乃至(c)は本発明の第1の実
施例に係る不純物濃度測定方法を工程順に示す断面図で
ある。図2(a)及び(b)に示すように掘削孔7a乃
至10aを形成した後、図3(a)に示すように、表面
側全面に成長温度が500℃のCVD法により膜厚が約
0.5μmのシリコン酸化膜11を成膜する。なお、こ
の成膜温度では試料中のボロン濃度プロファイルは変化
しない。
FIGS. 3A to 3C are sectional views showing the impurity concentration measuring method according to the first embodiment of the present invention in the order of steps. After forming the drilled holes 7a to 10a as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), as shown in FIG. A 0.5 μm silicon oxide film 11 is formed. At this film forming temperature, the boron concentration profile in the sample does not change.

【0024】次に、図3(b)に示すように、表面側全
面にエポキシ系接着剤12を塗布し保持基板13を貼り
合わせる。
Next, as shown in FIG. 3B, an epoxy-based adhesive 12 is applied to the entire front surface side, and a holding substrate 13 is bonded.

【0025】その後、シリコン基板1の裏面を粒径が9
μmのダイヤモンド粉末を含有するスラリーを使用して
シリコン基板1の厚さが約20μmとなるまで研磨す
る。更に、ピペラジンを含む水溶液(ピペラジン研磨
液)を使用してシリコン基板1の裏面を研磨する。ピペ
ラジン研磨液に対してシリコン酸化膜はほとんど研磨さ
れないので、図3(c)に示すように、シリコン酸化膜
11が露出した時点で確実に研磨が停止する。
After that, the back surface of the silicon substrate 1 has a grain size of 9
Polishing is performed using a slurry containing diamond powder of μm until the thickness of the silicon substrate 1 is about 20 μm. Further, the back surface of the silicon substrate 1 is polished using an aqueous solution containing piperazine (piperazine polishing liquid). Since the silicon oxide film is hardly polished with the piperazine polishing liquid, the polishing is reliably stopped when the silicon oxide film 11 is exposed, as shown in FIG.

【0026】図4はピペラジン研磨液による研磨後の試
料裏面を示す模式図である。ピペラジン研磨液によりシ
リコン酸化膜11が露出するまで研磨を行った後には、
図4に示すように、シリコン基板1の裏面側からもデバ
イス領域2の周辺の周辺領域7乃至10内に埋め込まれ
たシリコン酸化膜11の存在が確認されるので、これら
の周辺領域7乃至10により囲まれた1辺の長さが30
0μm程度の正方形状領域に対しSIMS測定を行うこ
とにより、高精度の不純物濃度測定を得ることができ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the back surface of a sample after polishing with a piperazine polishing liquid. After polishing with the piperazine polishing liquid until the silicon oxide film 11 is exposed,
As shown in FIG. 4, since the presence of the silicon oxide film 11 embedded in the peripheral regions 7 to 10 around the device region 2 is also confirmed from the back side of the silicon substrate 1, these peripheral regions 7 to 10 The length of one side surrounded by is 30
By performing SIMS measurement on a square region of about 0 μm, highly accurate impurity concentration measurement can be obtained.

【0027】実際に、同一の工程により形成されたデバ
イス領域を有する試料に対し、第1の実施例によりSI
MS測定を行った結果と従来のように表面側からSIM
S測定を行った結果とを比較した。具体的には、四重極
型質量検出器を備えたSIMS装置にて加速電圧が2k
eV、一次イオン電流量が50nAの条件で集束させた
2 +一次イオンビームを試料の裏面又は表面に走査しな
がら照射し、照射領域の中心部で1辺の長さが10μm
の正方形状領域の11+二次イオンを検出した。この結
果を図5に示す。図5は横軸に界面からの深さをとり、
縦軸に11+のイオン濃度をとって試料中のボロン濃度
プロファイルを示すグラフ図である。図5において実線
は第1の実施例による測定結果を示し、破線は従来の測
定方法による測定結果を示している。
Actually, according to the first embodiment, the sample having the device region formed by the same process
The result of the MS measurement and the SIM
The result was compared with the result of the S measurement. Specifically, the acceleration voltage is 2 k in a SIMS device equipped with a quadrupole mass detector.
Irradiation is performed while scanning the back or front surface of the sample with an O 2 + primary ion beam focused under the conditions of eV and a primary ion current amount of 50 nA, and the length of one side is 10 μm at the center of the irradiation region.
11 B + secondary ions in a square area of the sample were detected. The result is shown in FIG. FIG. 5 shows the depth from the interface on the horizontal axis,
FIG. 5 is a graph showing a boron concentration profile in a sample with the ion concentration of 11 B + taken on the vertical axis. In FIG. 5, a solid line indicates a measurement result according to the first embodiment, and a broken line indicates a measurement result according to a conventional measurement method.

【0028】図5に示すように、本発明の第1の実施例
により得られたボロン濃度プロファイルでは、裏面側か
ら測定が行われているので、ポリシリコン層3の表面に
形成されている凹凸の影響を受けず、ゲート酸化膜/シ
リコン基板界面におけるボロンのイオン濃度は検出限界
濃度(3×1015cm-3)以下であった。即ち、ポリシ
リコン層3に注入されたボロンはゲート酸化膜4を通じ
てシリコン基板1には拡散していない。
As shown in FIG. 5, in the boron concentration profile obtained by the first embodiment of the present invention, since the measurement is performed from the back side, the unevenness formed on the surface of the polysilicon layer 3 is obtained. And the ion concentration of boron at the gate oxide film / silicon substrate interface was not more than the detection limit concentration (3 × 10 15 cm −3 ). That is, the boron implanted in the polysilicon layer 3 does not diffuse into the silicon substrate 1 through the gate oxide film 4.

【0029】一方、従来の方法により表面側から測定し
たボロン濃度プロファイルでは、ポリシリコン層3の表
面に形成されている凹凸の影響により深さ方向の分解能
が低下したため、ゲート酸化膜とシリコン基板との界面
から50nmの深さにおいて本来存在しないはずのボロ
ンが1×1018cm-3程度検出されてしまった。
On the other hand, in the boron concentration profile measured from the surface side by the conventional method, the resolution in the depth direction is reduced due to the influence of the unevenness formed on the surface of the polysilicon layer 3. At a depth of 50 nm from the interface of, a boron that should not exist was detected at about 1 × 10 18 cm −3 .

【0030】なお、第1の実施例においては、掘削孔7
a乃至10aの形成に集束イオンビームを使用している
が、二次イオン質量分析装置又はイオンミリング装置を
使用して掘削孔を形成してもよい。
In the first embodiment, the excavation hole 7
Although the focused ion beam is used to form the holes a to 10a, the borehole may be formed using a secondary ion mass spectrometer or an ion milling device.

【0031】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図6は本発明の第2の実施例における被測定試料
を示す図であって、(a)は模式的平面図、(b)は
(a)のC−C線による断面図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 6A and 6B are views showing a sample to be measured in the second embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a schematic plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.

【0032】第2の実施例により不純物(リンイオン)
濃度の測定が行われる試料においては、厚さが約700
μmのシリコン基板101上に平面視で1辺の長さが5
00μmの正方形状で膜厚が100nmのタングステン
シリサイド膜102がスパッタリング法により成膜され
ている。また、タングステンシリサイド膜102には、
加速電圧が10keV、ドーズ量が5×1015cm-2
条件でリンがイオン注入され電気炉を使用したリンの活
性化熱処理が行われている。
According to the second embodiment, impurities (phosphorus ions)
In the sample whose concentration is to be measured, the thickness is about 700
The length of one side is 5 in plan view on the silicon substrate 101 of μm.
A tungsten silicide film 102 having a square shape of 00 μm and a thickness of 100 nm is formed by a sputtering method. In addition, the tungsten silicide film 102 includes
Under the conditions of an acceleration voltage of 10 keV and a dose of 5 × 10 15 cm −2 , phosphorus is ion-implanted, and an activation heat treatment of phosphorus using an electric furnace is performed.

【0033】第2の実施例においては、タングステンシ
リサイド膜102直下のシリコン基板101中のリンの
深さ方向濃度分布を調査するために、先ず、前述のよう
な試料に対し、タングステンシリサイド膜102の周辺
を掘削することにより、測定深さより深い掘削孔を形成
する。図7は試料に形成された掘削孔を示す図であっ
て、(a)は模式的平面図、(b)は(a)のD−D線
による断面図である。この工程では、具体的には、タン
グステンシリサイド膜102の周辺に区画された周辺領
域103に開口部を有するフォトレジストを全面に塗布
し露光する。その後、電気炉で試料を100℃程度に加
熱してフォトレジストの焼成を行い、フッ化水素酸、氷
酢酸及び硝酸からなる混合液を使用して周辺領域103
におけるシリコン基板101のエッチングを行うことに
より、深さが1μmの掘削孔103aを形成する。そし
て、有機溶剤を使用してフォトレジストを除去する。
In the second embodiment, in order to investigate the concentration distribution in the depth direction of phosphorus in the silicon substrate 101 immediately below the tungsten silicide film 102, first, the tungsten silicide film 102 By drilling the periphery, a drill hole deeper than the measurement depth is formed. FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a drill hole formed in a sample, where FIG. 7A is a schematic plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. In this step, specifically, a photoresist having an opening in the peripheral region 103 defined around the tungsten silicide film 102 is applied to the entire surface and exposed. Thereafter, the sample is heated to about 100 ° C. in an electric furnace to bake the photoresist, and a peripheral region 103 is formed using a mixed solution of hydrofluoric acid, glacial acetic acid, and nitric acid.
By etching the silicon substrate 101 in the above, a drilled hole 103a having a depth of 1 μm is formed. Then, the photoresist is removed using an organic solvent.

【0034】図8(a)乃至(c)は本発明の第2の実
施例に係る不純物濃度測定方法を工程順に示す断面図で
ある。図7(a)及び(b)に示すように掘削孔103
aを形成した後、図8(a)に示すように、表面側全面
に成長温度が450℃のCVD法により膜厚が約0.5
μmのダイヤモンドライクカーボン膜104を成膜す
る。なお、この成長温度では試料中のリン濃度プロファ
イルは変化しない。
FIGS. 8A to 8C are sectional views showing a method of measuring the impurity concentration according to the second embodiment of the present invention in the order of steps. As shown in FIG. 7A and FIG.
8A, a film thickness of about 0.5 is formed on the entire surface side by a CVD method at a growth temperature of 450 ° C., as shown in FIG.
A μm-like diamond-like carbon film 104 is formed. At this growth temperature, the phosphorus concentration profile in the sample does not change.

【0035】次に、図8(b)に示すように、表面側全
面にエポキシ接着剤105を使用してシリコン単結晶基
板からなる保持基板106を貼り合わせる。
Next, as shown in FIG. 8B, a holding substrate 106 made of a silicon single crystal substrate is bonded to the entire front side using an epoxy adhesive 105.

【0036】その後、シリコン基板101の裏面を粒径
が9μmのダイヤモンド粉末を含有するスラリーを使用
してシリコン基板101の厚さが約20μmとなるまで
研磨する。更に、粒径が1μmのダイヤモンド粉末を含
有するスラリーを使用してシリコン基板101の裏面を
その厚さが約5μmとなるまで研磨する。更にまた、コ
ロイダルシリカ溶液を使用してシリコン基板101の裏
面を研磨する。コロイダルシリカ溶液に対してダイヤモ
ンドライクカーボン膜はほとんど研磨されないので、図
8(c)に示すように、ダイヤモンドライクカーボン膜
104が露出した時点で確実に研磨が停止する。
Thereafter, the back surface of the silicon substrate 101 is polished using a slurry containing diamond powder having a particle size of 9 μm until the thickness of the silicon substrate 101 becomes about 20 μm. Further, the back surface of the silicon substrate 101 is polished using a slurry containing diamond powder having a particle diameter of 1 μm until the thickness thereof becomes about 5 μm. Furthermore, the back surface of the silicon substrate 101 is polished using a colloidal silica solution. Since the diamond-like carbon film is hardly polished with respect to the colloidal silica solution, the polishing is reliably stopped when the diamond-like carbon film 104 is exposed, as shown in FIG.

【0037】図9はコロイダルシリカ溶液による研磨後
の試料表面を示す模式図である。コロイダルシリカ溶液
によりダイヤモンドライクカーボン膜104が露出する
まで研磨を行った後には、図9に示すように、シリコン
基板101の裏面側からも周辺領域103に埋め込まれ
たダイヤモンドライクカーボン膜104の存在が確認さ
れる。従って、水洗及び乾燥を行った後、周辺領域10
3により囲まれた1辺の長さが200μm程度の正方形
状領域に対しSIMS測定を行うことにより、高精度の
不純物濃度を得ることができる。
FIG. 9 is a schematic view showing a sample surface after polishing with a colloidal silica solution. After polishing with the colloidal silica solution until the diamond-like carbon film 104 is exposed, as shown in FIG. 9, the presence of the diamond-like carbon film 104 embedded in the peripheral region 103 also from the back surface side of the silicon substrate 101. It is confirmed. Therefore, after washing and drying, the surrounding area 10
By performing SIMS measurement on a square region having a side length of about 200 μm surrounded by 3, a highly accurate impurity concentration can be obtained.

【0038】実際に、同一の工程により形成されたタン
グステンシリサイド膜を有する試料に対し、第2の実施
例によりSIMS測定を行った結果と従来のように表面
側からSIMS測定を行った結果とを比較した。具体的
には、二重収束型質量分析器を備えたSIMS装置にて
加速電圧が14.5keV、一次イオン電流量が10n
Aの条件でセシウム一次イオンビームを試料の裏面又は
表面に照射し、照射領域の中心部で直径が60μmの領
域の31-二次イオンを検出した。このとき、質量分解
能を高めてP-と質量がほぼ等しい30SiH-を分離して
検出することにより、上述の領域におけるリンの深さ方
向の濃度プロファイルを得た。この結果を図10に示
す。図10は横軸にタングステンシリサイド膜表面から
の深さをとり、縦軸に31-のイオン濃度をとって試料
中のリン濃度プロファイルを示すグラフ図である。図1
0において実線は第2の実施例による測定結果を示し、
破線は従来の測定方法による測定結果を示している。
Actually, the results of the SIMS measurement performed on the sample having the tungsten silicide film formed by the same process according to the second embodiment and the results obtained by performing the SIMS measurement from the front side as in the related art are shown. Compared. Specifically, the acceleration voltage is 14.5 keV and the primary ion current is 10 n in a SIMS apparatus equipped with a double focusing mass spectrometer.
The conditions cesium primary ion beam A is irradiated to the rear surface or the surface of the sample, the diameter at the center portion of the irradiated region 31 P of 60μm area - was detected secondary ions. At this time, the concentration profile of phosphorus in the above-described region in the depth direction was obtained by increasing the mass resolution and separating and detecting 30 SiH −, whose mass was almost equal to P . The result is shown in FIG. FIG. 10 is a graph showing a phosphorus concentration profile in a sample, where the horizontal axis represents the depth from the surface of the tungsten silicide film and the vertical axis represents the ion concentration of 31 P . FIG.
At 0, the solid line indicates the measurement result according to the second embodiment,
The broken line shows the measurement result by the conventional measurement method.

【0039】図10に示すように、本発明の第2の実施
例により得られたリン濃度プロファイルでは、裏面側か
ら測定が行われているので、タングステンシリサイド膜
102表面に形成されている凹凸の影響を受けず、タン
グステンシリサイド膜102の表面から0.3μm程度
の深さにおいてシリコン基板中のリンのイオン濃度は検
出限界濃度(約1×1016cm-3)に達していた。
As shown in FIG. 10, in the phosphorus concentration profile obtained according to the second embodiment of the present invention, since the measurement is performed from the back side, the unevenness formed on the surface of the tungsten silicide film 102 Unaffected, at a depth of about 0.3 μm from the surface of the tungsten silicide film 102, the phosphorus ion concentration in the silicon substrate reached the detection limit concentration (about 1 × 10 16 cm −3 ).

【0040】一方、従来の方法によりタングステンシリ
サイド膜の表面側から測定した深さ方向のリン濃度プロ
ファイルでは、タングステンシリサイド膜102の表面
に形成されている凹凸の影響により深さ方向の分解能が
著しく低下したため、表面(タングステンシリコン膜表
面)から0.5μmの深さにおいて本来存在しないはず
のリンが1×1018cm-3以上検出されてしまった。
On the other hand, in the phosphorus concentration profile in the depth direction measured from the surface side of the tungsten silicide film by the conventional method, the resolution in the depth direction is significantly lowered due to the influence of the unevenness formed on the surface of the tungsten silicide film 102. Therefore, at a depth of 0.5 μm from the surface (the surface of the tungsten silicon film), 1 × 10 18 cm −3 or more of phosphorus that should not exist was detected.

【0041】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。図11は本発明の第3の実施例における被測定材
料を示す図であって、(a)は模式的平面図、(b)は
(a)のE−E線による断面図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. 11A and 11B are diagrams showing a material to be measured in a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a schematic plan view, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.

【0042】第3の実施例により不純物(タンタル)濃
度の測定が行われる試料においては、厚さが約700μ
mのシリコン基板201上に平面視で1辺の長さが30
0μmの正方形状で厚さが10nmの五酸化タンタル
(Ta25)膜202が成膜されている。また、五酸化
タンタル膜202には、電気炉を使用した熱処理が行わ
れている。
The sample whose impurity (tantalum) concentration is measured according to the third embodiment has a thickness of about 700 μm.
m on a silicon substrate 201 having a side length of 30 in plan view.
A tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) film 202 having a square shape of 0 μm and a thickness of 10 nm is formed. The tantalum pentoxide film 202 is subjected to a heat treatment using an electric furnace.

【0043】第3の実施例においては、五酸化タンタル
膜202直下のシリコン基板201中のタンタルの深さ
方向濃度分布を調査するために、先ず、前述のような試
料に対し、五酸化タンタル膜202の周辺を掘削するこ
とにより、測定深さより深い掘削孔を形成する。図12
は試料に形成された掘削孔を示す図であって、(a)は
模式的平面図、(b)は(a)のF−F線による断面図
である。この工程では、具体的には、五酸化タンタル膜
202の周囲に区画された周辺領域203に開口部を有
する厚さが3mmのフォトレジストを全面に塗布し露光
する。その後、電気炉で試料を100℃程度に加熱して
フォトレジストの焼成を行い、シリコン基板201のド
ライエッチングを行うことにより、深さが1μmの掘削
孔203aを形成する。そして、有機溶剤を使用してフ
ォトレジストを除去する。
In the third embodiment, in order to investigate the concentration distribution in the depth direction of tantalum in the silicon substrate 201 immediately below the tantalum pentoxide film 202, first, a tantalum pentoxide film was formed on the above-described sample. By drilling around 202, a drill hole deeper than the measured depth is formed. FIG.
3A and 3B are diagrams illustrating a drill hole formed in a sample, where FIG. 3A is a schematic plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line FF of FIG. In this step, specifically, a 3 mm-thick photoresist having an opening in the peripheral region 203 partitioned around the tantalum pentoxide film 202 is applied to the entire surface and exposed. After that, the sample is heated to about 100 ° C. in an electric furnace, the photoresist is baked, and the silicon substrate 201 is dry-etched to form a drilled hole 203 a having a depth of 1 μm. Then, the photoresist is removed using an organic solvent.

【0044】図13(a)乃至(c)は本発明の第3の
実施例に係る不純物濃度測定方法を工程順に示す断面図
である。図12(a)及び(b)に示すように掘削孔2
03aを形成した後、図13(a)に示すように、表面
側全面に成長温度が300℃のプラズマCVD法により
膜厚が約0.1μmのシリコン窒化膜204を成膜す
る。なお、この成長温度では試料中のタンタル濃度プロ
ファイルは変化しない。
FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views showing a method of measuring an impurity concentration according to the third embodiment of the present invention in the order of steps. As shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b),
After the formation of 03a, as shown in FIG. 13A, a silicon nitride film 204 having a thickness of about 0.1 μm is formed on the entire front surface side by a plasma CVD method at a growth temperature of 300 ° C. At this growth temperature, the tantalum concentration profile in the sample does not change.

【0045】次に、図13(b)に示すように、表面側
全面にエポキシ接着剤205を使用してシリコン単結晶
基板からなる保持基板206を貼り合わせる。
Next, as shown in FIG. 13B, a holding substrate 206 made of a silicon single crystal substrate is bonded to the entire front surface using an epoxy adhesive 205.

【0046】その後、シリコン基板201の裏面を粒径
が9μmのダイヤモンド粉末を含有するスラリーを使用
してシリコン基板201の厚さが約20μmとなるまで
研磨する。更に、粒径が1μmのダイヤモンド粉末を含
有するスラリーを使用してシリコン基板201の裏面を
その厚さが約5μmとなるまで研磨する。更にまた、コ
ロイダルシリカ溶液を使用してシリコン基板201の裏
面を研磨する。コロイダルシリカ溶液に対してシリコン
窒化膜はほとんど研磨されないので、図13(c)に示
すように、シリコン窒化膜204が露出した時点で確実
に研磨が停止する。
Thereafter, the back surface of the silicon substrate 201 is polished using a slurry containing diamond powder having a particle size of 9 μm until the thickness of the silicon substrate 201 becomes about 20 μm. Further, the back surface of the silicon substrate 201 is polished using a slurry containing diamond powder having a particle diameter of 1 μm until the thickness thereof becomes about 5 μm. Further, the back surface of the silicon substrate 201 is polished using a colloidal silica solution. Since the silicon nitride film is hardly polished against the colloidal silica solution, the polishing is reliably stopped when the silicon nitride film 204 is exposed, as shown in FIG.

【0047】図14はコロイダルシリカ溶液による研磨
後の試料表面を示す模式図である。コロイダルシリカ溶
液によりシリコン窒化膜204が露出するまで研磨を行
った後には、図14に示すように、シリコン基板の裏面
側からも周辺領域203に埋め込まれたシリコン窒化膜
204の存在が確認される。従って、水洗及び乾燥を行
った後、周辺領域203に囲まれた1辺の長さが200
μm程度の正方形状領域に対しSIMS測定を行うこと
により、高精度の不純物濃度を得ることができる。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a sample surface after polishing with a colloidal silica solution. After the silicon nitride film 204 is polished with the colloidal silica solution until the silicon nitride film 204 is exposed, as shown in FIG. 14, the presence of the silicon nitride film 204 embedded in the peripheral region 203 is also confirmed from the back surface side of the silicon substrate. . Therefore, after washing and drying, the length of one side surrounded by the peripheral region 203 is 200 mm.
By performing SIMS measurement on a square region of about μm, a highly accurate impurity concentration can be obtained.

【0048】なお、コロイダルシリカ溶液を使用した研
磨後の試料の研磨面の平坦性を調べるため、表面荒さ計
を使用してシリコン基板201裏面側の分析領域に該当
する領域、即ち、五酸化タンタル膜202が成膜されて
いる領域に整合する領域における荒さ測定を行った。こ
の結果、図14中のG−G線に沿った平坦性は、その中
心点から50μm以内で10nm以下であった。また、
図14中のH−H線に沿った平坦性は、その中心点から
65μm以内で10nm以下であった。
In order to check the flatness of the polished surface of the sample after polishing using the colloidal silica solution, a region corresponding to the analysis region on the back side of the silicon substrate 201 using a surface roughness meter, ie, tantalum pentoxide Roughness measurement was performed in a region matching the region where the film 202 was formed. As a result, the flatness along the line GG in FIG. 14 was 10 nm or less within 50 μm from the center point. Also,
The flatness along the line HH in FIG. 14 was 10 nm or less within 65 μm from the center point.

【0049】シリコン基板201のドライエッチングの
時間を2倍とした場合には、掘削孔203aの深さは2
μm程度となり、コロイダルシリカ溶液によるシリコン
基板201の研磨はその厚さが2μm程度となった時点
で確実に停止するが、このときの平坦性は以下のようで
あった。図14中のG−G線に沿った平坦性は、その中
心点から80μm以内で10nm以下であり、H−H線
に沿った平坦性は、その中心点から100μm以内で1
0nm以下であった。
When the dry etching time of the silicon substrate 201 is doubled, the depth of the drill hole 203a is 2
The polishing of the silicon substrate 201 with the colloidal silica solution was reliably stopped when the thickness became about 2 μm, but the flatness at this time was as follows. The flatness along the line GG in FIG. 14 is 10 nm or less within 80 μm from the center point, and the flatness along the line HH is 1 nm within 100 μm from the center point.
It was 0 nm or less.

【0050】また、シリコン基板201のドライエッチ
ングの時間を1/2倍とした場合には、掘削孔203a
の深さは0.5μm程度となり、コロイダルシリカ溶液
によるシリコン基板201の研磨はその厚さが0.5μ
m程度となった時点で確実に停止するが、このときの平
坦性は以下のようであった。図14中のG−G線に沿っ
た平坦性は、その中心点から30μm以内で10nm以
下であり、H−H線に沿った平坦性は、その中心点から
45μm以内で10nm以下であった。
When the dry etching time of the silicon substrate 201 is reduced by half, the excavation hole 203a
Of the silicon substrate 201 with a colloidal silica solution has a thickness of 0.5 μm.
The stoppage was surely stopped when it reached about m, but the flatness at this time was as follows. The flatness along the line GG in FIG. 14 was 10 nm or less within 30 μm from the center point, and the flatness along the HH line was 10 nm or less within 45 μm from the center point. .

【0051】実際に、同一の五酸化タンタル膜を有する
試料に対し、種々のドライエッチング時間を適用した第
3の実施例によりSIMS測定を行った結果と従来のよ
うに表面側からSIMS測定を行った結果とを比較し
た。具体的には、第2の実施例と同様に、二重収束型質
量分析器を備えたSIMS装置にて加速電圧が5ke
V、一次イオン電流量が10nAの条件で酸素一次イオ
ンビームを試料の裏面又は表面に照射し、照射領域の中
心部で直径が8μmの領域のタンタル二次イオンを検出
した。この結果を図15に示す。図15は横軸に界面か
らの深さをとり、縦軸にタンタルのイオン濃度をとって
試料中のタンタル濃度プロファイルを示すグラフ図であ
る。図15において実線は第3の実施例において掘削孔
の深さを1μmとしたものの測定結果を示し、点線は掘
削孔の深さを0.5μmとしたものの測定結果を示し、
一点鎖線は掘削孔の深さを2μmとしたものの測定結果
を示し、破線は従来の測定方法による測定結果を示して
いる。
Actually, SIMS measurement was performed on samples having the same tantalum pentoxide film according to the third embodiment in which various dry etching times were applied, and SIMS measurement was performed from the surface side as in the conventional case. Was compared with the results. Specifically, similarly to the second embodiment, the acceleration voltage is 5 ke in the SIMS apparatus equipped with the double focusing mass spectrometer.
V, a primary oxygen ion beam was applied to the back or front surface of the sample under the conditions of a primary ion current of 10 nA, and tantalum secondary ions having a diameter of 8 μm were detected at the center of the irradiated area. The result is shown in FIG. FIG. 15 is a graph showing the tantalum concentration profile in the sample with the abscissa plotting the depth from the interface and the ordinate plotting the tantalum ion concentration. In FIG. 15, the solid line shows the measurement result when the depth of the borehole was set to 1 μm in the third embodiment, and the dotted line shows the measurement result when the depth of the borehole was set to 0.5 μm.
The dashed line indicates the measurement result when the depth of the excavation hole is 2 μm, and the broken line indicates the measurement result by the conventional measurement method.

【0052】図15に示すように、本発明の第3の実施
例により得られた各試料のタンタル濃度プロファイルで
は、裏面側から測定が行われているので、五酸化タンタ
ル膜表面の凹凸の影響を受けず、各試料ともほぼ同様に
五酸化タンタル膜の表面から0.2μm未満の深さにお
いてシリコン基板中のタンタルのイオン濃度は検出限界
濃度(約1×1016cm-3)に達していた。
As shown in FIG. 15, in the tantalum concentration profile of each sample obtained according to the third embodiment of the present invention, since the measurement is performed from the back side, the influence of the irregularities on the surface of the tantalum pentoxide film. In each of the samples, the ion concentration of tantalum in the silicon substrate reached the detection limit concentration (about 1 × 10 16 cm −3 ) at a depth of less than 0.2 μm from the surface of the tantalum pentoxide film. Was.

【0053】一方、従来の方法により掘削孔の深さを1
μmとしタングステンシリサイド膜の表面側から測定し
た深さ方向のタンタル濃度プロファイルでは、五酸化タ
ンタル膜表面に凹凸が形成されているため、酸素一次イ
オンビーム照射によって五酸化タンタル膜が不均一にス
パッタエッチングされた。このため、深さ方向の分解能
が著しく低下し、五酸化タンタル膜/シリコン基板界面
から0.5μmの深さにおいて本来存在しないはずのタ
ンタルが1×1018cm-3以上検出されてしまった。
On the other hand, the depth of the borehole is reduced to 1 by the conventional method.
In the tantalum concentration profile in the depth direction measured from the surface side of the tungsten silicide film with μm, irregularities were formed on the surface of the tantalum pentoxide film. Was done. For this reason, the resolution in the depth direction was remarkably reduced, and 1 × 10 18 cm −3 or more of tantalum, which should not exist originally, was detected at a depth of 0.5 μm from the tantalum pentoxide film / silicon substrate interface.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
孔内に形成された膜が裏面側に露出した時点で研磨を停
止することができる。このため、研磨厚さを高精度に制
御することができるので、埋め込み酸化膜等のエッチャ
ントに対して不活性な層が存在しない基板であっても高
精度な不純物濃度分布を得ることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
Polishing can be stopped when the film formed in the hole is exposed on the back surface side. For this reason, the polishing thickness can be controlled with high precision, so that a highly accurate impurity concentration distribution can be obtained even for a substrate having no layer inactive against an etchant such as a buried oxide film.

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

【図1】本発明の第1の実施例における被測定試料を示
す図であって、(a)は模式的平面図、(b)は(a)
のA−A線による断面図である。
FIG. 1 is a view showing a sample to be measured in a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a schematic plan view, and (b) is (a).
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図2】試料に形成された掘削孔を示す図であって、
(a)は模式的平面図、(b)は(a)のB−B線によ
る断面図である。
FIG. 2 is a view showing a drill hole formed in a sample,
(A) is a schematic plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along line BB of (a).

【図3】(a)乃至(c)は本発明の第1の実施例に係
る不純物濃度測定方法を工程順に示す断面図である。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of measuring an impurity concentration according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】ピペラジン研磨液による研磨後の試料裏面を示
す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a back surface of a sample after polishing with a piperazine polishing liquid.

【図5】試料中のボロン濃度プロファイルを示すグラフ
図である。
FIG. 5 is a graph showing a profile of boron concentration in a sample.

【図6】本発明の第2の実施例における被測定試料を示
す図であって、(a)は模式的平面図、(b)は(a)
のC−C線による断面図である。
FIGS. 6A and 6B are views showing a sample to be measured in a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a schematic plan view, and FIG.
It is sectional drawing by CC line of FIG.

【図7】試料に形成された掘削孔を示す図であって、
(a)は模式的平面図、(b)は(a)のD−D線によ
る断面図である。
FIG. 7 is a diagram showing a borehole formed in a sample,
(A) is a schematic plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along line DD of (a).

【図8】(a)乃至(c)は本発明の第2の実施例に係
る不純物濃度測定方法を工程順に示す断面図である。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating a method of measuring an impurity concentration according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図9】コロイダルシリカ溶液による研磨後の試料表面
を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a sample surface after polishing with a colloidal silica solution.

【図10】試料中のリン濃度プロファイルを示すグラフ
図である。
FIG. 10 is a graph showing a phosphorus concentration profile in a sample.

【図11】本発明の第3の実施例における被測定材料を
示す図であって、(a)は模式的平面図、(b)は
(a)のE−E線による断面図である。
11A and 11B are diagrams showing a material to be measured in a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a schematic plan view, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.

【図12】試料に形成された掘削孔を示す図であって、
(a)は模式的平面図、(b)は(a)のF−F線によ
る断面図である。
FIG. 12 is a diagram showing a borehole formed in a sample,
(A) is a schematic plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along line FF of (a).

【図13】(a)乃至(c)は本発明の第3の実施例に
係る不純物濃度測定方法を工程順に示す断面図である。
FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views illustrating a method of measuring an impurity concentration according to a third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図14】コロイダルシリカ溶液による研磨後の試料表
面を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a sample surface after polishing with a colloidal silica solution.

【図15】試料中のタンタル濃度プロファイルを示すグ
ラフ図である。
FIG. 15 is a graph showing a tantalum concentration profile in a sample.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101、201;シリコン基板 2;デバイス領域 3;ポリシリコン層 4、5、6、11;酸化膜 7、8、9、10、103、203;周辺領域 7a、8a、9a、10a、103a、203a;掘削
孔 12、105、205;接着剤 13、106、206;保持基板 102;タングステンシリサイド膜 104;ダイヤモンドライクカーボン膜 202;五酸化タンタル膜 204;シリコン窒化膜
1, 101, 201; silicon substrate 2: device region 3: polysilicon layer 4, 5, 6, 11; oxide film 7, 8, 9, 10, 103, 203; peripheral region 7a, 8a, 9a, 10a, 103a Drilling holes 12, 105, 205; Adhesives 13, 106, 206; Holding substrate 102; Tungsten silicide film 104; Diamond-like carbon film 202; Tantalum pentoxide film 204; Silicon nitride film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66 G01N 1/28 G01N 1/32 G01N 23/225 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/66 G01N 1/28 G01N 1/32 G01N 23/225

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 二次イオン質量分析用の試料の表面に深
さが均一な1又は2以上の孔を形成する工程と、所定の
研磨剤による研磨速度が前記試料のそれより遅い膜を前
記孔が形成された側の表面に形成する工程と、前記膜
に接着剤により保持基板を貼り合わせる工程と、前記試
料を前記所定の研磨剤を使用して裏面側から前記孔内の
記膜が露出するまで研磨する工程と、を有することを
特徴とする不純物濃度測定方法。
A step of 1. A surface to a depth of the sample for secondary ion mass spectrometry to form a uniform one or more holes, a slow yet film than that of polishing rate The sample by predetermined polishing agent forming on the surface of the hole is formed side, before the step of bonding the holding substrate by the adhesive on Kimaku, from the back side of the sample using a predetermined abrasive in said bore impurity concentration measuring method characterized by having a step of polishing until <br/> before Kimaku is exposed.
【請求項2】 前記孔を形成する工程は、集束イオンビ
ーム装置を使用して前記孔を形成する工程であることを
特徴とする請求項1に記載の不純物濃度測定方法。
2. The method according to claim 1, wherein the step of forming the hole is a step of forming the hole using a focused ion beam device.
【請求項3】 前記孔を形成する工程は、二次イオン質
量分析装置を使用して前記孔を形成する工程であること
を特徴とする請求項1に記載の不純物濃度測定方法。
3. The method according to claim 1, wherein the step of forming the hole is a step of forming the hole using a secondary ion mass spectrometer.
【請求項4】 前記孔を形成する工程は、イオンミリン
グ装置を使用して前記孔を形成する工程であることを特
徴とする請求項1に記載の不純物濃度測定方法。
4. The method according to claim 1, wherein the step of forming the hole is a step of forming the hole using an ion milling device.
【請求項5】 前記孔を形成する工程は、所定の領域に
開口部を有するフォトレジストを前記試料の表面に形成
する工程と、前記フォトレジストをマスクとし前記試料
の表面をドライエッチングする工程と、を有することを
特徴とする請求項1に記載の不純物濃度測定方法。
Wherein the step of forming the hole includes the steps of forming a photoresist having an opening in a predetermined region on the surface of the sample, a step of dry-etching the surface of the sample as a mask the photoresist the impurity concentration measurement method according to claim 1, characterized in that it comprises a.
【請求項6】 前記孔を形成する工程は、所定の領域に
開口部を有するフォトレジストを前記試料の表面に形成
する工程と、前記フォトレジストをマスクとし前記試料
の表面をウェットエッチングする工程と、を有すること
を特徴とする請求項1に記載の不純物濃度測定方法。
6. A process of forming the hole includes the steps of forming a photoresist having an opening in a predetermined region on the surface of the sample, a step of wet-etching the surface of the sample as a mask the photoresist the impurity concentration measurement method according to claim 1, characterized in that it comprises a.
【請求項7】 前記膜は、シリコン酸化膜、ダイヤモン
ドライクカーボン膜及びシリコン窒化膜からなる群から
選択された1種の膜であることを特徴とする請求項1乃
至6のいずれか1項に記載の不純物濃度測定方法。
7. Before Kimaku a silicon oxide film, any one of claims 1 to 6, characterized in that a kind of film selected from the group consisting of diamond-like carbon film and a silicon nitride film The method for measuring the impurity concentration described in 1.
【請求項8】 前記膜を形成する工程は、化学気相成長
法によるものであることを特徴とする請求項1乃至7の
いずれか1項に記載の不純物濃度測定方法。
Forming a 8. Before Kimaku, the impurity concentration measuring method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that by a chemical vapor deposition method.
【請求項9】 前記膜を形成する工程は、スパッタリン
グ法によるものであることを特徴とする請求項1乃至7
のいずれか1項に記載の不純物濃度測定方法。
9. A process for forming a pre Kimaku is claims 1 to 7, characterized in that by a sputtering method
The method for measuring an impurity concentration according to any one of the above items.
【請求項10】 前記膜を形成する工程は、前記試料中
の被測定不純物のプロファイルが変化し始める温度以下
で前記膜を形成する工程であることを特徴とする請求項
1乃至9のいずれか1項に記載の不純物濃度測定方法。
10. A process for forming a pre Kimaku are of claims 1 to 9, wherein the profile of the measured impurities in said sample is a step of forming a pre Kimaku below temperature starts changing The method for measuring an impurity concentration according to claim 1.
【請求項11】 前記接着剤は前記所定の研磨剤に不溶
であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1
項に記載の不純物濃度測定方法。
11. The method according to claim 1, wherein the adhesive is insoluble in the predetermined abrasive.
The method for measuring an impurity concentration according to the paragraph.
【請求項12】 前記試料を研磨する工程は、ダイヤモ
ンド粉末及びアルミナ粉末からなる群から選択された少
なくとも1種の粉末を含有するスラリーを使用して前
が露出する前まで前記試料を研磨する工程と、ピペラ
ジン水溶液及びコロイダルシリカ溶液からなる群から選
択された少なくとも1種の溶液を使用して前記膜が露出
するまで前記試料を研磨する工程と、を有することを特
徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の不純
物濃度測定方法。
12. A process for polishing the sample, prior to using a slurry containing at least one powder selected from the group consisting of diamond powder and alumina powder Stories
Polishing the sample until the film is exposed, polishing the sample until Kimaku is exposed using at least one solution selected from the group consisting of piperazine solution and colloidal silica solution the impurity concentration measurement method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it has a.
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