JPH04345048A - 半導体装置の評価方法 - Google Patents
半導体装置の評価方法Info
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- JPH04345048A JPH04345048A JP11739191A JP11739191A JPH04345048A JP H04345048 A JPH04345048 A JP H04345048A JP 11739191 A JP11739191 A JP 11739191A JP 11739191 A JP11739191 A JP 11739191A JP H04345048 A JPH04345048 A JP H04345048A
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微量不純物が特性を大
きく左右する半導体装置の評価方法に関する。近時、半
導体装置の評価には、二次イオン質量分析装置が不可欠
となっており、質量数の近接する複数イオンの深さ方向
プロファイルを高感度で得る時に有用となる半導体装置
の評価方法が要求されている。
きく左右する半導体装置の評価方法に関する。近時、半
導体装置の評価には、二次イオン質量分析装置が不可欠
となっており、質量数の近接する複数イオンの深さ方向
プロファイルを高感度で得る時に有用となる半導体装置
の評価方法が要求されている。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置の評価方法においては
、図３に示すように、広い範囲の質量数（質量数２８〜
３１、分解能Ｍ／ΔＭ＝５０００）間に見られる各ピー
クのイオン強度を測定して質量分析を行っていた。例え
ばシリコン系の半導体装置材料では、基板材料のＳｉと
基板中に存在するＨ、または真空中をＳｉイオンが通過
する時に真空中の残留ガス成分であるＨと結合したＳｉ
−Ｈイオン（３０． ９８）とシリコン系の半導体材料
において、重要な不純物であるＰのイオン（３０．９７
）が近接している。このように、ＰとＳｉＨの非常に質
量数の近いピークを質量分析する場合ピークが分離され
ないため、シリコン中のＰの分析を行う時には、質量分
解能を上げて質量分析していた。
、図３に示すように、広い範囲の質量数（質量数２８〜
３１、分解能Ｍ／ΔＭ＝５０００）間に見られる各ピー
クのイオン強度を測定して質量分析を行っていた。例え
ばシリコン系の半導体装置材料では、基板材料のＳｉと
基板中に存在するＨ、または真空中をＳｉイオンが通過
する時に真空中の残留ガス成分であるＨと結合したＳｉ
−Ｈイオン（３０． ９８）とシリコン系の半導体材料
において、重要な不純物であるＰのイオン（３０．９７
）が近接している。このように、ＰとＳｉＨの非常に質
量数の近いピークを質量分析する場合ピークが分離され
ないため、シリコン中のＰの分析を行う時には、質量分
解能を上げて質量分析していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体装置の評価方法では、質量分解能を向上
させると、感度の低下を余儀無くさせられるため、Ｐの
検出限界が高くなってしまい、高精度デバイスの評価が
行い難くなるという問題があった。具体的に従来では、
ある質量数（質量数を固定）における強度（ｃｐｓ．）
のみを計測して記録するため、ピークは完全に分離して
いなくてはならないのであるが、裾野の重なりが結果に
影響を与える場合があった。実際Ｓｉ−ＨイオンとＰの
イオンの質量数差は０．００７８であるため、明確に分
離するのにＭ／ΔＭ＝４０００の分解能が必要であった
。
た従来の半導体装置の評価方法では、質量分解能を向上
させると、感度の低下を余儀無くさせられるため、Ｐの
検出限界が高くなってしまい、高精度デバイスの評価が
行い難くなるという問題があった。具体的に従来では、
ある質量数（質量数を固定）における強度（ｃｐｓ．）
のみを計測して記録するため、ピークは完全に分離して
いなくてはならないのであるが、裾野の重なりが結果に
影響を与える場合があった。実際Ｓｉ−ＨイオンとＰの
イオンの質量数差は０．００７８であるため、明確に分
離するのにＭ／ΔＭ＝４０００の分解能が必要であった
。
【０００４】そこで本発明は、感度低下を生じさせるこ
となく質量分解能を向上させることができ、高精度でデ
バイス評価を行うことができる半導体装置の評価方法を
提供することを目的としている。
となく質量分解能を向上させることができ、高精度でデ
バイス評価を行うことができる半導体装置の評価方法を
提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の評価方法は上記目的達成のため、固体表面にイオンを
照射して放出される二次イオンを質量分析する半導体装
置の評価方法において、深さ方向分析をする際にピーク
強度のみならずピーク形状を記録、表示し、次いで、複
数の近接ピークによるピークの重複をピーク分離を行う
ことで分離し、更に深さ方向プロファイルを記録、表示
するものである。この場合、二次イオン生成時に一次イ
オン以外の電磁波または荷電粒子を照射してイオン化を
促進させ、ピーク分離を行って深さ方向プロファイルを
記録、表示するように行ってもよい。又、試料上部に不
活性ガスプラズマを発生し、放出された粒子をイオン化
して二次イオンとしてピーク分離を行ってもよい。
の評価方法は上記目的達成のため、固体表面にイオンを
照射して放出される二次イオンを質量分析する半導体装
置の評価方法において、深さ方向分析をする際にピーク
強度のみならずピーク形状を記録、表示し、次いで、複
数の近接ピークによるピークの重複をピーク分離を行う
ことで分離し、更に深さ方向プロファイルを記録、表示
するものである。この場合、二次イオン生成時に一次イ
オン以外の電磁波または荷電粒子を照射してイオン化を
促進させ、ピーク分離を行って深さ方向プロファイルを
記録、表示するように行ってもよい。又、試料上部に不
活性ガスプラズマを発生し、放出された粒子をイオン化
して二次イオンとしてピーク分離を行ってもよい。
【０００６】本発明による半導体装置の評価方法は上記
目的達成のため、気相中または真空中に電磁波又は荷電
粒子を照射しガス成分をイオン化して質量分析を行う半
導体装置の評価方法において、ピーク形状によってピー
ク分離を行うものである。本発明においては、イオン化
させる場合、プラズマ、電子、レーザ等を照射し数ｅＶ
以上のエネルギーを照射すればよい。
目的達成のため、気相中または真空中に電磁波又は荷電
粒子を照射しガス成分をイオン化して質量分析を行う半
導体装置の評価方法において、ピーク形状によってピー
ク分離を行うものである。本発明においては、イオン化
させる場合、プラズマ、電子、レーザ等を照射し数ｅＶ
以上のエネルギーを照射すればよい。
【０００７】
【作用】図１は本発明を説明するためのＰとＳｉ−Ｈの
低分解能スペクトルと高分解能スペクトルを示す図であ
り、図２は本発明を説明するための低分解能と高分解能
による深さ方向プロファイルを示す図である。図２では
低分解能測定でＰとＳｉ−Ｈのピークが重なっている例
と、高分解能測定によりＰとＳｉ−Ｈのピークが分離で
きている例を示しており、図３では低分解能測定のため
不正確な深さ方向プロファイルが見られている例と、高
分解能測定で正確な深さ方向プロファイルが得られてい
る例を示している。なお、Ｓｉ中のＦｅのプロファイル
を取る時はＦｅ（５６） とＳｉ２ （５６） が重
なる。
低分解能スペクトルと高分解能スペクトルを示す図であ
り、図２は本発明を説明するための低分解能と高分解能
による深さ方向プロファイルを示す図である。図２では
低分解能測定でＰとＳｉ−Ｈのピークが重なっている例
と、高分解能測定によりＰとＳｉ−Ｈのピークが分離で
きている例を示しており、図３では低分解能測定のため
不正確な深さ方向プロファイルが見られている例と、高
分解能測定で正確な深さ方向プロファイルが得られてい
る例を示している。なお、Ｓｉ中のＦｅのプロファイル
を取る時はＦｅ（５６） とＳｉ２ （５６） が重
なる。
【０００８】本発明では、固体表面にイオンを照射して
放出される二次イオンを質量分析する二次イオン質量分
析による半導体装置の評価方法において、深さ方向分析
をする際にピーク強度のみならずピーク形状を記録、表
示し、次いで、複数の近接ピークによるピークの重複を
ピーク分離を行うことで分離し、更に深さ方向プロファ
イルを記録、表示するようにしている。
放出される二次イオンを質量分析する二次イオン質量分
析による半導体装置の評価方法において、深さ方向分析
をする際にピーク強度のみならずピーク形状を記録、表
示し、次いで、複数の近接ピークによるピークの重複を
ピーク分離を行うことで分離し、更に深さ方向プロファ
イルを記録、表示するようにしている。
【０００９】具体的には、Ｓｉ−ＨイオンとＰのイオン
が重複する場合、例えばＰのピークがＳｉ−Ｈのピーク
に対して強い時には、Ｐのピークの非対象性（または、
アナライザー特性から予想されるピーク形状）からＳｉ
−Ｈのピーク値を見積もり、Ｓｉ−ＨのピークがＰのピ
ークに対して強い時には、Ｓｉ−Ｈのピークの非対象性
（または、アナライザー特性から予想されるピーク形状
）からＳｉ−Ｈのピーク値を見積もれば良い。なぜなら
マススペクトルは、アナライザーの校正さえできていれ
ば出てくるピーク位置（質量数）は正確に予測すること
ができ、各ピークの形状も近接質量数の重複していない
ピークから予測することができる（通常はガウシアン分
布）ため、正確なピーク分離を行うことができるわけで
ある。このように、分離されたピークの強度より深さ方
向プロファイルを得ることができる。
が重複する場合、例えばＰのピークがＳｉ−Ｈのピーク
に対して強い時には、Ｐのピークの非対象性（または、
アナライザー特性から予想されるピーク形状）からＳｉ
−Ｈのピーク値を見積もり、Ｓｉ−ＨのピークがＰのピ
ークに対して強い時には、Ｓｉ−Ｈのピークの非対象性
（または、アナライザー特性から予想されるピーク形状
）からＳｉ−Ｈのピーク値を見積もれば良い。なぜなら
マススペクトルは、アナライザーの校正さえできていれ
ば出てくるピーク位置（質量数）は正確に予測すること
ができ、各ピークの形状も近接質量数の重複していない
ピークから予測することができる（通常はガウシアン分
布）ため、正確なピーク分離を行うことができるわけで
ある。このように、分離されたピークの強度より深さ方
向プロファイルを得ることができる。
【００１０】ここでは、図１に示す如く、ＳｉＨとＰの
ピークを検出しているが、Ｐのピークがあるカウント数
よりも下っておらず検出限界が悪くなっているが、図３
に示す如くピーク分離を行うことによって各々の深さ方
向プロファイルを検出することによって一様に高感度に
検出することができる。
ピークを検出しているが、Ｐのピークがあるカウント数
よりも下っておらず検出限界が悪くなっているが、図３
に示す如くピーク分離を行うことによって各々の深さ方
向プロファイルを検出することによって一様に高感度に
検出することができる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施にあたり、Ｓｉ−ＨとＰのピー
ク形状を以下に示すガウス関数として表現した。 Ｇ（Ｘ）＝Ａ＊ｅｘｐ｛−（ｌｏｇ ｅ ２ ／
Ｗ２ ）＊（Ｘ−Ｘ０ ）２ ｝ここで、Ａはピーク
高さ、Ｗは半値幅、Ｘ０ はピーク位置を示している。
ク形状を以下に示すガウス関数として表現した。 Ｇ（Ｘ）＝Ａ＊ｅｘｐ｛−（ｌｏｇ ｅ ２ ／
Ｗ２ ）＊（Ｘ−Ｘ０ ）２ ｝ここで、Ａはピーク
高さ、Ｗは半値幅、Ｘ０ はピーク位置を示している。
【００１２】つまり、Ｓｉ−ＨのピークをＧＳｉ（Ｘ）
、ＰのピークをＧＰ （Ｘ）とすると、Ｓｉ−Ｈのピー
クは、３０．９８、Ｐのピークは、３０．９７にピーク
位置が決まっているため、 ＧＳｉ（Ｘ）＝ＡＳｉ＊ｅｘｐ｛−（ｌｏｇ ｅ
２ ／ Ｗ２ ）＊（Ｘ−３０．９８）２ ｝ Ｇ
Ｐ （Ｘ）＝ＡＰ ＊ｅｘｐ｛−（ｌｏｇ ｅ ２ ／
Ｗ２ ）＊（Ｘ−３０．９７）２ ｝結果的には、
強度ＡＳｉとＡＰ （場合によってはＷ）を変化させて
生データーとの比較を行い最もよく一致する点を求めた
。
、ＰのピークをＧＰ （Ｘ）とすると、Ｓｉ−Ｈのピー
クは、３０．９８、Ｐのピークは、３０．９７にピーク
位置が決まっているため、 ＧＳｉ（Ｘ）＝ＡＳｉ＊ｅｘｐ｛−（ｌｏｇ ｅ
２ ／ Ｗ２ ）＊（Ｘ−３０．９８）２ ｝ Ｇ
Ｐ （Ｘ）＝ＡＰ ＊ｅｘｐ｛−（ｌｏｇ ｅ ２ ／
Ｗ２ ）＊（Ｘ−３０．９７）２ ｝結果的には、
強度ＡＳｉとＡＰ （場合によってはＷ）を変化させて
生データーとの比較を行い最もよく一致する点を求めた
。
【００１３】本実施例の方法によって、Ｓｉ中にイオン
注入したＰの検出限界が一次イオンにＯ２ ＋ を用い
た場合、従来の１０１７ａｔｍ ／ｃｍ３ 台から１０
１６ａｔｍ ／ｃｍ３ 台に向上させることができるこ
とが判った。次に、本発明においては、気相中または真
空中に電磁波又は荷電粒子を照射しガス成分をイオン化
して質量分析を行う半導体装置の評価方法において、ピ
ーク形状によってピーク分離を行うようにしてもよい。
注入したＰの検出限界が一次イオンにＯ２ ＋ を用い
た場合、従来の１０１７ａｔｍ ／ｃｍ３ 台から１０
１６ａｔｍ ／ｃｍ３ 台に向上させることができるこ
とが判った。次に、本発明においては、気相中または真
空中に電磁波又は荷電粒子を照射しガス成分をイオン化
して質量分析を行う半導体装置の評価方法において、ピ
ーク形状によってピーク分離を行うようにしてもよい。
【００１４】本法は、Ｑ−Ｍａｓｓ、Ｔｉｍｅ ｏｆ
ｆｌｉｇｈｔ、セクター型等のあらゆる質量分析器に適
用させることができる。
ｆｌｉｇｈｔ、セクター型等のあらゆる質量分析器に適
用させることができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、感度低下を生じさせる
ことなく質量分解能を向上させることができ、高精度で
デバイス評価を行うことができるという効果がある。
ことなく質量分解能を向上させることができ、高精度で
デバイス評価を行うことができるという効果がある。
【図１】本発明を説明するための低分解能スペクトルと
高分解能スペクトルを示す図である。
高分解能スペクトルを示す図である。
【図２】本発明を説明するための低分解能と高分解能に
よる深さ方向プロファイルを示す図である。
よる深さ方向プロファイルを示す図である。
【図３】従来例のＳｉの高分解能質量分析スペクトルで
質量数２８から３１までのスペクトルを示す図である。
質量数２８から３１までのスペクトルを示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 固体表面にイオンを照射して放出され
る二次イオンを質量分析する半導体装置の評価方法にお
いて、深さ方向分析をする際にイオン強度のピーク強度
及びピーク形状を記録、表示し、次いで、複数の近接ピ
ークによるピークの重複をピーク分離を行うことで分離
し、更に深さ方向プロファイルを記録、表示することを
特徴とする半導体装置の評価方法。 - 【請求項２】 二次イオン生成時に一次イオン以外の
電磁波または荷電粒子を照射し又は、プラズマ中を中性
粒子を通してイオン化を促進させ、ピーク分離を行って
深さ方向プロファイルを記録、表示することを特徴とす
る請求項１記載の半導体装置の評価方法。 - 【請求項３】 気相中または真空中に電磁波又は荷電
粒子を照射しガス成分をイオン化して質量分析を行う半
導体装置の評価方法において、ピーク形状によってピー
ク分離を行うことを特徴とする半導体装置の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11739191A JPH04345048A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 半導体装置の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11739191A JPH04345048A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 半導体装置の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04345048A true JPH04345048A (ja) | 1992-12-01 |
Family
ID=14710497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11739191A Withdrawn JPH04345048A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 半導体装置の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04345048A (ja) |
-
1991
- 1991-05-22 JP JP11739191A patent/JPH04345048A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980806 |