JPH04326513A - イオン注入層の検査方法 - Google Patents

イオン注入層の検査方法

Info

Publication number
JPH04326513A
JPH04326513A JP12241591A JP12241591A JPH04326513A JP H04326513 A JPH04326513 A JP H04326513A JP 12241591 A JP12241591 A JP 12241591A JP 12241591 A JP12241591 A JP 12241591A JP H04326513 A JPH04326513 A JP H04326513A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion implantation
layer
ion
implantation
ions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12241591A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirokazu Saito
斎藤 広和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP12241591A priority Critical patent/JPH04326513A/ja
Publication of JPH04326513A publication Critical patent/JPH04326513A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の不純物導
入工程においてイオン注入法により形成されるイオン注
入層を検査する方法に係り、特に低注入量のイオン注入
層の特性を信頼性良くかつ簡易に検査するいわゆるダブ
ルインプラ法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体基板内に形成された101
0〜1013(個/cm2)程度の低注入量のイオン注
入層の特性を精度良くかつ簡易に評価する方法としてい
わゆるダブルインプラ法が知られている(“低注入量イ
オン注入層の評価用としての四端子プローブシート抵抗
測定の使用”(“THE USE OF FOUR−P
OINT PR0BE SHEET RESISTAN
CE MEASUREMENTS FOR CHARA
CTERIZING LOW DOSE ION IM
PLANTATION ”Nuclear Instr
uments and Methods in Phy
sics Reseach B6(1985) p38
4−388  North−Holland Amst
erdam )参照)。ダブルインプラ法は、半導体基
板内にイオン注入されアニール処理により活性化された
第1イオン注入層に、検査用として注入された低注入量
の第2イオン注入層のアニール前のシート抵抗が第2イ
オンの注入量に略比例するという性質を利用して第2イ
オン注入層の検査を行おうとするものである。ダブルイ
ンプラ法の概略手順を以下に説明する。 (1)イオン注入法により半導体基板内に同基板と反対
の導電型の第1の不純物を所定の第1注入エネルギーに
より所定の第1注入量注入して第1イオン注入層を形成
する。 (2)第1イオン注入層の活性化のために半導体基板の
アニールを行う。 (3)第1イオン注入層のシート抵抗ρS1を測定する
。 (4)第1イオン注入層内に第2の不純物を所定の第2
注入エネルギーにより所定の第2注入量注入して第2イ
オン注入層を形成する。 (5)第2イオン注入層のシート抵抗ρS2を測定する
。 (6)第1および第2イオン注入層の各シート抵抗ρS
1およびρS2を比較し、ρS2の値および分布を調べ
て第2イオン注入層の特性を評価する。 上記手順において、ダブルインプラ法は次の3条件を課
している。 (a)第1注入エネルギーを第2注入エネルギーより1
0〜20%程度大きくする。 (b)第1注入量を第2注入量より102倍以上にする
。 (c)第1の不純物の質量と第2の不純物の質量をほぼ
同一にする。ここで、(a)は第2イオン注入層が第1
イオン注入層を突き抜けないようにするためであり、(
b)(c)は測定の感度を高めるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、イオン注入
装置は装置の仕様により注入エネルギーの上限が定めら
れており、半導体基板内に不純物導入層を形成するため
のイオン注入工程を装置の上限エネルギーで行う場合に
は、上記条件(a)により第1イオン注入を行うことが
できなくなり、ダブルインプラ法を使用することができ
なくなるという問題がある。また、イオン注入工程を装
置の上限エネルギーで行わない場合であっても、例えば
31P++ のような2価のイオンを注入して深い注入
層を得ようとする場合、第1イオン注入を1価のイオン
31P+で注入すると所定の深さが得られないため2価
のイオン31P++ を用いて行うことになるが、2価
イオン31P++ のイオン電流が少ないため所定の第
1注入量を注入するために長時間を要し、ダブルインプ
ラ法の利点である測定の簡易性迅速性を損なうという問
題が生じる。また、上記した第1イオン注入により所定
の深さが得られないという問題に対処するため第1イオ
ン注入層を拡散させる方法が考えられるが、拡散させる
ことにより拡散層の不純物濃度が低下し、上記条件(b
)を実質的に満たすことができなくなるという問題が生
じる。本発明は上記した問題に対処しようとするもので
、半導体基板内に不純物導入層を形成するためのイオン
注入工程をイオン注入装置の上限エネルギーで行うよう
な場合等であっても、低注入量のイオン注入層の検査を
することの可能な改良されたダブルインプラ法を提供す
ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、所定質
量のイオンを所定注入エネルギーにて所定注入量注入す
る被検査イオン注入条件により半導体基板内に形成され
るイオン注入層を検査する方法において、少なくとも表
面に耐拡散層を備えた基板上に前記被検査イオン注入条
件により注入される前記イオンの注入深さより大な所定
膜厚の半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜内に前
記イオンと略同一質量の所定のイオンを所定の第1エネ
ルギーにより前記注入量以上の所定の注入量を注入して
第1イオン注入層を形成する第1イオン注入工程と、前
記第1イオン注入層を熱拡散技術により少なくとも前記
耐拡散層に達する深さに拡散させる拡散工程と、前記拡
散された第1イオン注入層のシート抵抗を測定する第1
測定工程と、前記半導体膜内に前記被検査イオン注入条
件によりイオン注入を行い被検査イオン注入層を形成す
る第2イオン注入工程と、前記被検査イオン注入層のシ
ート抵抗を測定する第2測定工程とを備えたことにある
【0005】
【発明の作用・効果】上記のように構成した本発明に係
るイオン注入層の検査方法においては、少なくとも表面
に耐拡散層を備えた基板上に被検査注入条件により注入
されるイオンの注入深さより大な所定膜厚の半導体膜を
形成したことにより、被検査イオン注入条件の注入エネ
ルギーの方が第1注入エネルギーより大きいような場合
であっても、第1イオン注入層を熱拡散により拡散させ
て少なくとも耐拡散層に達する深さの所定不純物濃度の
拡散層を形成することにより、実質的にダブルインプラ
法の条件(a)が満たされる。また、耐拡散層により拡
散層が半導体膜内に限定されるので拡散層の不純物濃度
が所定濃度より低下することもなく同法の条件(b)も
満たされる。したがって、半導体基板内に不純物導入層
を形成するためのイオン注入工程をイオン注入装置の上
限エネルギーで行うような場合等であってもダブルイン
プラ法を適用することが可能となり、低注入量のイオン
注入層の検査を均一性および再現性よくかつ簡易に行う
ことができる。
【0006】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面により説
明する。図1は、本発明にかかる改良されたダブルイン
プラ法の検査工程の概略を示したものである。シリコン
ウエハ10の表面に熱酸化技術により膜厚95nm程度
の酸化膜11を形成する。酸化膜11の膜厚は、熱拡散
技術による不純物の拡散を阻止し得る値として規定され
る。 なお、酸化膜のかわりに不純物拡散を阻止し得るものと
して窒化シリコン膜、アルミナ膜等を用いてもよい。酸
化膜11上に減圧CVD 技術により膜厚600nm 
程度のポリシリコン膜12を形成する(図1(a) 参
照)。ポリシリコン膜12の膜厚は、後述する第2注入
エネルギーを考慮して規定されたものである。なお、ポ
リシリコン膜12の代わりに単結晶シリコン膜を用いて
もよい。
【0007】つぎに、ポリシリコン膜12内に1価のリ
ンイオン31P+を第1注入エネルギー50KeV、第
1注入量5〜10×1015(個/cm2)の条件でイ
オン注入し第1イオン注入層13を形成する(図1(b
) 参照)。本実施例においては、2価のリンイオン3
1P++ のイオン注入層を検査する場合を取り扱うた
め、第1注入条件を上記のように設定しているが、第1
イオン注入条件は被検査用第2イオン注入層の注入条件
により個々に適正に設定する必要がある。第1イオン注
入層13の形成されたシリコンウエハ10を950℃,
N2ガス雰囲気の拡散炉中にて熱処理を行い、先端が少
なくとも酸化膜11表面に到達する所定不純物濃度の拡
散層13aを形成する(図1(c) 参照)。この際、
酸化膜11が拡散のストッパとしての機能を果たすので
、ポリシリコン膜12の膜厚より深い拡散層形成条件に
より拡散を行っても、拡散層13aの不純物濃度が所定
値より低下することはなく、ダブルインプラ法の第1イ
オン注入層の条件(b)から外れることはない。この拡
散層13aのシート抵抗ρS1を公知の四端子プローブ
測定法により測定する(図示省略)。
【0008】次に、拡散層13a内に2価のリンイオン
31P++ を第2注入エネルギー140KeV、第2
注入量1〜5×1012(個/cm2)の条件でイオン
注入することにより評価用の第2イオン注入層14を形
成する(図1(d) 参照)。第2イオンの注入深さは
、第2注入エネルギーによるイオンの射影飛程から略R
p+2△Rp (ただし、Rp:投影飛程、△Rp:分
布の拡がり)に定められる。そして、上記ポリシリコン
膜12の膜厚は予めRp+2△Rp より少なくとも大
きな値に規定されている。このように、第2イオン注入
のエネルギーは第1注入エネルギーより大きいが、上記
したように第1イオン注入層13が熱拡散され、酸化膜
11ストッパにより過剰拡散が防止されることによりポ
リシリコン膜12全体に所定濃度で分布することになる
ため、実効的に第1注入エネルギーが第2注入エネルギ
ーより大の条件で第1イオン注入層13を形成したと同
様の効果が得られる。従って、上記ダブルインプラ法を
適用して第2イオン注入層14の検査をすることが可能
である。
【0009】この第2イオン注入層14のシート抵抗ρ
S2を公知の四端子プローブ測定法により測定し、第1
イオン注入層のシート抵抗ρS1と比較することにより
第2イオン注入層の検査をすることができる。上記検査
結果から、図2に第1イオン注入量をパラメータとして
第2イオン注入量とシート抵抗(ρS の平均値)の関
係および第2イオン注入量とシート抵抗の均一性の関係
を示す。図2から明らかなように、測定値の均一性が3
%以下という良好な結果が得られている。かかる測定デ
ータをもとに、低注入量のイオン注入層形成工程におけ
る注入層の評価を精度良くかつ簡易に行うことができる
。なお、本実施例においては望ましい例として第1注入
量が第2注入量の103 倍以上の場合を示しているが
、ダブルインプラ法の適用条件である第1注入量が少な
くとも第2注入量の102 倍以上であれば本発明を適
用することが可能である。
【0010】また、イオン注入工程において例えば31
P++ のような2価のイオンを用いる場合、2価のイ
オン31P++ から部分的に1価のリンイオン31P
+が分離発生しポリシリコン膜12に注入され、2価イ
オン31P++ が注入された部分よりシート抵抗の高
い部分を形成する。この1価のリンイオン31P+は半
導体装置の特性を悪化させるので、本発明による改良さ
れたダブルインプラ法によりシリコンウエハ面内のシー
ト抵抗分布を調べることにより1価のリンイオン31P
+の分布状態を把握し、イオンビームの状態を管理する
ことができ、イオン注入装置の保守等に活用することが
可能である。
【0011】なお、上記実施例においてはシリコンウエ
ハ10に熱酸化膜11を形成しポリシリコン膜12を形
成して実施しているが、サファイヤ等の絶縁性基板上に
ポリシリコン膜等の半導体膜を形成して本発明を実施し
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る改良されたダブルイン
プラ法の検査工程の一部を示す概略断面図である。
【図2】所定の条件における第2イオン注入量とシート
抵抗の関係および第2イオン注入量とシート抵抗の均一
性の関係を示す図である。
【符号の説明】
10…シリコンウエハ、11…酸化膜、12…ポリシリ
コン膜、13…第1イオン注入層、13a…拡散層、1
4…第2イオン注入層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  所定質量のイオンを所定注入エネルギ
    ーにて所定注入量注入する被検査イオン注入条件により
    半導体基板内に形成されるイオン注入層を検査する方法
    において、少なくとも表面に耐拡散層を備えた基板上に
    前記被検査イオン注入条件により注入される前記イオン
    の注入深さより大な所定膜厚の半導体膜を形成する工程
    と、前記半導体膜内に前記イオンと略同一質量の所定の
    イオンを所定の第1エネルギーにより前記注入量以上の
    所定の注入量を注入して第1イオン注入層を形成する第
    1イオン注入工程と、前記第1イオン注入層を熱拡散技
    術により少なくとも前記耐拡散層に達する深さに拡散さ
    せる拡散工程と、前記拡散された第1イオン注入層のシ
    ート抵抗を測定する第1測定工程と、前記半導体膜内に
    前記被検査イオン注入条件によりイオン注入を行い被検
    査イオン注入層を形成する第2イオン注入工程と、前記
    被検査イオン注入層のシート抵抗を測定する第2測定工
    程とを備えたことを特徴とするイオン注入層の検査方法
JP12241591A 1991-04-25 1991-04-25 イオン注入層の検査方法 Pending JPH04326513A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12241591A JPH04326513A (ja) 1991-04-25 1991-04-25 イオン注入層の検査方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12241591A JPH04326513A (ja) 1991-04-25 1991-04-25 イオン注入層の検査方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04326513A true JPH04326513A (ja) 1992-11-16

Family

ID=14835257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12241591A Pending JPH04326513A (ja) 1991-04-25 1991-04-25 イオン注入層の検査方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04326513A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030057171A (ko) * 2001-12-28 2003-07-04 동부전자 주식회사 실리콘 웨이퍼의 이온주입 에너지 측정방법
JP2010056503A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Promos Technologies Inc 注入装置の性能を決定する方法
CN106783725A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 上海新傲科技股份有限公司 带有绝缘埋层的衬底的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030057171A (ko) * 2001-12-28 2003-07-04 동부전자 주식회사 실리콘 웨이퍼의 이온주입 에너지 측정방법
JP2010056503A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Promos Technologies Inc 注入装置の性能を決定する方法
CN106783725A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 上海新傲科技股份有限公司 带有绝缘埋层的衬底的制备方法
CN106783725B (zh) * 2016-12-27 2019-09-17 上海新傲科技股份有限公司 带有绝缘埋层的衬底的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2644198B2 (ja) イオン注入ウェハを使用した温度測定方法
US5451529A (en) Method of making a real time ion implantation metal silicide monitor
JPH04326513A (ja) イオン注入層の検査方法
Michel Diffusion modeling of the redistribution of ion implanted impurities
Polignano et al. Quantitative evaluation of bulk-diffused metal contamination by lifetime techniques
Schwettmann et al. Etch Rate Characterization of Boron‐Implanted Thermally Grown SiO2
Wolf et al. Measurement of ion implantation lattice damage in (111) GaAs using the scanning electron microscope
US20050142671A1 (en) Low energy dose monitoring of implanter using implanted wafers
JP2010056503A (ja) 注入装置の性能を決定する方法
JP3439332B2 (ja) 結晶欠陥の測定方法
Kim et al. Ellipsometric investigation of ion-implanted GaAs
US6015717A (en) Method for monitoring rapid thermal process integrity
WO2006103832A1 (ja) 半導体ウエーハのドーパント汚染の評価方法
Boussey Stripping Hall effect, sheet and spreading resistance techniques for electrical evaluation of implanted silicon layers
US6833314B2 (en) Method of characterizing implantation of a species in a substrate by surface imaging
JPH0766258A (ja) 半導体中のキャリアの評価方法及び標準試料の作成方法
Choi et al. Transmission Electron Microscopy Study of Two‐Dimensional Dopant Profiling in Metal‐Oxide‐Semiconductor Field Effect Transistor Test Structures and Devices
Ipri et al. The effect of heavy metal contamination in SIMOX on radiation hardness of MOS transistors
Hazdra et al. Application of defect related generation current for low-dose ion implantation monitoring
US20050282366A1 (en) Method for monitoring ion implant doses
Varahramyan et al. Contactless monitoring of impurity activation in ion‐implanted silicon by surface acoustic wave techniques
Rozenbergs Diffusion of impurities from ion implants in silicon
Lerch et al. Simulation of Rapid Thermal Annealed Boron Ultra-Shallow Junctions in Inert and Oxidizing Ambient
Bertuch et al. Implant Metrology for Bonded SOI Wafers using a Surface Photo-Voltage Technique
JP2626275B2 (ja) イオン注入モニタリング方法