JPH05283496A - イオン注入量測定方法とその装置 - Google Patents

イオン注入量測定方法とその装置

Info

Publication number
JPH05283496A
JPH05283496A JP8355292A JP8355292A JPH05283496A JP H05283496 A JPH05283496 A JP H05283496A JP 8355292 A JP8355292 A JP 8355292A JP 8355292 A JP8355292 A JP 8355292A JP H05283496 A JPH05283496 A JP H05283496A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor substrate
probe
substrate
ion implantation
ion
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.)
Granted
Application number
JP8355292A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2894660B2 (ja
Inventor
Shinji Fujii
眞治 藤井
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics 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 Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP8355292A priority Critical patent/JP2894660B2/ja
Publication of JPH05283496A publication Critical patent/JPH05283496A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2894660B2 publication Critical patent/JP2894660B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン注入量の深さ方向の分布も知るイオン
注入量測定方法を提供する。 【構成】 所定のパルス幅と所定のパルスくり返し周波
数で変調されたレーザー光を半導体基板13上の所望位
置に照射し、半導体基板13上の所望の位置から所定の
距離だけ離間した位置に探針16の針先を配置し、探針
16と半導体基板13との間に流れる電流を測定し、電
流の変化量から半導体基板13中に注入されたイオン注
入量を推定する。半導体基板13上のイオン注入された
領域に、パルス変調されたレーザー光を照射すると、半
導体基板13の熱による膨張率がイオン注入量に依存し
て変化するために、半導体基板13の近傍に配置した探
針16と半導体基板13間の距離がイオン注入量に依存
して変化し、両者間に流れる電流(トンネル電流)が変
化することを利用している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造分野に
関するものであり、特にイオン注入量測定方法とその装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置製造技術の不純物導入技術で
あるイオン注入技術は、注入量を正確に制御できるため
幅広く用いられている。
【0003】イオン注入技術は、不純物元素をイオン化
した後、所望のイオン種を質量分析によって選択し、取
り出される。次に所望の加速エネルギーに加速され、半
導体基板に必要な不純物を所望の注入量と加速エネルギ
ーで注入する。この後、所定の温度、時間で熱処理を行
う。このようにして、所望の導電型で、導電率となる不
純物分布をもつ不純物層を形成する技術である。このと
き、所望のイオン注入量が正確に導入されたかどうかを
知る必要がある。
【0004】従来より知られているイオン注入量の測定
方法としては、イオン注入された半導体基板を熱処理し
て、導入された不純物の活性化を行う。この後、その不
純物層のシート抵抗を測定する方法がある。この方法
は、熱処理後、同一線上に4点の探針を電気的に接触さ
せ、両端の2点に電流を流し、内側の2点の電圧を測定
する。この電圧より抵抗値を算出し、イオン注入量を推
定する。
【0005】また、他の方法として、半導体基板中を伝
播する熱波を利用するサーマルウェーブ法がある。サー
マルウェーブ法は、基板ヘポンピングレーザー光を照射
することによって半導体基板表面の温度やキャリア密度
が周期的に変化するサーマルウェーブを発生させる。そ
の結果、反射率が周期的に変化する。ここに、反射率検
出用レーザー光を照射すると変調された反射波が得ら
れ、これよりイオン注入量を推定する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の方法では、イオン注入量分布測定の空間
分解能が低いという欠点を有していた。例えば、シート
抵抗を測定する方法では、その空間分解能は500μ
m、サーマルウェーブを用いた方法では、1μm程度で
ある。この値は一般に深さ1μm程度以内に分布を持つ
不純物層のイオン注入量の深さ方向の分布測定の空間分
解能としては不十分であった。
【0007】本発明は、かかる点に鑑み、イオン注入量
分布測定方法の空間分解能を向上させ、深さ方向分布も
知り得るイオン注入量測定方法とその装置を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のイオン注入量測定方法は、所定のパルス幅
と所定のパルスくり返し周波数で変調されたレーザー光
を半導体基板上の所望位置に照射し、前記半導体基板上
の前記所望位置から所定の距離だけ離間した位置に探針
の針先を配置し、前記探針と前記半導体基板との間に流
れる電流を測定し、前記電流の変化量から前記半導体基
板中に注入されたイオン注入量を推定する。
【0009】上記目的を達成するために、本発明のイオ
ン注入量測定装置は、レーザー光を発生する機構と、所
定のパルス幅と所定のパルスくり返し周波数を有するよ
うに前記レーザー光を変調する機構と、前記変調された
レーザー光を半導体基板上の所望位置に照射する機構
と、前記半導体基板上の前記所望位置から所定の距離だ
け離間した位置に探針の針先を配置する機構と、前記探
針と前記半導体基板間に流れる電流を測定する機構と、
前記探針が前記半導体基板上を走査する機構とでなる。
【0010】
【作用】本発明は、前記した手段を用いて、半導体基板
上のイオン注入された領域に、パルス変調されたレーザ
ー光を照射し、半導体基板の熱による膨張率がイオン注
入量に依存して変化する。このため、半導体基板の近傍
に配置した探針と半導体基板間の距離がイオン注入量に
依存して変化し、両者間に流れる電流(トンネル電流)
が変化することを利用してイオン注入量を測定できる。
【0011】予め、半導体基板の近傍に配置した探針と
半導体基板間に流れる電流(トンネル電流)を測定して
おき、次いで、パルス変調されたレーザー光を照射しな
がら、再度トンネル電流を測定すると、この両者の差分
はイオン注入量に対応している。このとき、探針を半導
体基板に対して走査させることによって、走査方向のイ
オン注入量の分布を知ることができる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の実施例におけるイオン注入
量測定装置の構成図を示すものである。図において、1
0はレーザーパルス発生装置、11は偏光子、12は光
学レンズ、13は半導体基板、14はX−Y可動固定
台、15はX−Y移動機構、16は探針、17は電流−
電圧変換器、18はロックイン増幅器、19はウェーブ
メモリ、20は画像モニターである。
【0013】レーザーパルス発生装置10にはArイオ
ンレーザー、波長488nm、パルス幅1msec、く
り返し周波数200Hzを用いる。初めに、半導体基板
13の測定該当部分と探針16を近づける。次いで、半
導体基板13と探針16の間にトンネル電流が流れるよ
うに、半導体基板13と探針16の間隔を約10Åまで
近づける。その後、レーザーパルス発生装置10より発
せられたレーザー光を、偏光子11および光学レンズ1
2を経て、直径1μmで半導体基板13に照射する。す
ると、半導体基板13であるp型シリコン基板はレーザ
ー光によって、熱せられるために膨張する。このため半
導体基板13は、探針16である電解研磨を行ったタン
グステン針に近づく。こうして、半導体基板13と探針
16との間に流れていたトンネル電流は変化する。この
ことより、予め、半導体基板13の近傍に配置した探針
16と半導体基板13との間に流れるトンネル電流を測
定しておき、レーザー光のパルスを照射しながら、再度
トンネル電流を測定すると、この両者の差分はイオン注
入量に対応する。
【0014】このとき、探針16の直上よりレーザー光
のパルスビームが照射されると、探針16の影が、半導
体基板13上に生じるため、レーザー光のパルスビーム
を斜めに照射を行っている。
【0015】図2は、本発明のイオン注入量測定で測定
を行った試料のイオン注入条件を説明する図である。同
図は、p型シリコン基板22に、厚さ0.6μm、開口
幅2μmのフォトレジストマスク21上よりP+イオン
を垂直に注入した所を示す。ここでイオン注入条件は加
速エネルギー140keVで注入量2×1013cm-2であ
る。図3は、イオン注入を行った半導体基板の断面を壁
開し、本発明のイオン注入測定装置を用いて得られた深
さ方向のイオン注入量分布測定結果である。
【0016】図3は、図2中の各線分A,B,Cに示す
部分のイオン注入量分布を示す図である。図3におい
て、縦軸はイオン注入量を、横軸はシリコン基板表面か
らの距離を示す。ここでは、注入量の単位は、任意単位
とした。図3において、Aが最も注入量が多く、表面が
フォトレジスト21で覆われているCが最も少ない。
【0017】次に、2次元測定について説明する。レー
ザー光のパルスビーム及び探針16を半導体基板13上
を走査する。ここで走査領域は3μm×3μm、走査速
度10μm/sec、走査線間隔100Åである。この
結果得られた信号をウェーブメモリ19に蓄え、画像モ
ニター20に表示させる。これによって、イオン注入量
の2次元分布を表示する。このときの走査は、半導体基
板13を支持しているX−Y可動固定台14をPZTセ
ラミックアクチュエーターよりなるX−Y移動機構15
を用いて行った。図4に、2次元測定結果を示す。図4
では、併せて注入条件も示している。図4において、4
0はシリコン基板、41は、注入量の2次元分布、42
は厚さ0.6μm開口幅、2μmのフォトレジストマス
クである。
【0018】従来の技術では、このような深さ方向の注
入量の分布を知ることは困難であった。
【0019】本実施例では、レーザー光は、パルス変調
されている。このため、前記トンネル電流は周期的に変
動する。このトンネル電流はロックイン増幅される。こ
こでロックイン増幅を用いるのは次の理由による。周期
的に断続的なレーザー光を試料に照射すると、試料は加
熱され、レーザー光のくり返し周波数に応じて周期的に
試料は膨張する。その結果、半導体基板と探針間のトン
ネル電流は周期的に変動し、トンネル電流は交流変調さ
れる。交流変調されたトンネル電流出力を狭帯域増幅
後、位相検波を行う。これによって変調されていない雑
音や暗電流は増幅されないため、信号/雑音比が改善さ
れるものである。
【0020】なお、本発明の実施例においては、半導体
基板上の一定領域の近傍に探針を配置し、探針と半導体
基板間に流れる電流(トンネル電流)を測定する過程を
用いたが、他に、原子間力や磁気を用いても良い。ま
た、本実施例においては、レーザー光を照射して微小な
変位を起こしたが、他に、マイクロ波等を用いても良
い。
【0021】また、本実施例では、イオン注入量の測定
としたが、同様の測定原理であれば、均一な不純物濃度
の半導体基板の歪や応力の測定等に適用できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明には、イオン
注入された半導体基板の横方向の注入量測定の分解能を
著しく向上させ、また、深さ方向の分布も知り得る。そ
の産業上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるイオン注入量測定装置
の構成図
【図2】本発明のイオン注入条件を説明する図
【図3】本発明のイオン注入量測定方法を用いたイオン
注入量測定結果を示す図
【図4】本発明のイオン注入量測定方法を用いたイオン
注入量測定結果を示す図
【符号の説明】
10 レーザーパルス発生装置 11 偏光子 12 光学レンズ 13 半導体基板 14 X−Y可動固定台 15 X−Y移動機構 16 探針 17 電流−電圧変圧器 18 ロックイン増幅器 19 ウェーブメモリ 20 画像モニター

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定のパルス幅と所定のパルスくり返し周
    波数で変調されたレーザー光を半導体基板上の所望位置
    に照射し、前記半導体基板上の前記所望位置から所定の
    距離だけ離間した位置に探針の針先を配置し、前記探針
    と前記半導体基板との間に流れる電流を測定し、前記電
    流の変化量から前記半導体基板中に注入されたイオン注
    入量を測定することを特徴とするイオン注入量測定方
    法。
  2. 【請求項2】レーザー光を発生する機構と、所定のパル
    ス幅とパルスくり返し数を有するように前記レーザー光
    を変調する機構と、前記変調されたレーザー光を半導体
    基板上の所望位置に照射する機構と、前記半導体基板上
    の前記所望位置から所定の距離だけ離間した位置に探針
    の針先を配置する機構と、前記探針と前記半導体基板間
    に流れる電流を測定する機構と、前記探針が前記半導体
    基板上を走査する機構からなるイオン注入量測定装置。
JP8355292A 1992-04-06 1992-04-06 イオン注入量測定方法とその装置 Expired - Fee Related JP2894660B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8355292A JP2894660B2 (ja) 1992-04-06 1992-04-06 イオン注入量測定方法とその装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8355292A JP2894660B2 (ja) 1992-04-06 1992-04-06 イオン注入量測定方法とその装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05283496A true JPH05283496A (ja) 1993-10-29
JP2894660B2 JP2894660B2 (ja) 1999-05-24

Family

ID=13805678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8355292A Expired - Fee Related JP2894660B2 (ja) 1992-04-06 1992-04-06 イオン注入量測定方法とその装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2894660B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212341A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Kobe Steel Ltd イオン注入量測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212341A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Kobe Steel Ltd イオン注入量測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2894660B2 (ja) 1999-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6426644B1 (en) Apparatus and method for determining the active dopant profile in a semiconductor wafer
US5440122A (en) Surface analyzing and processing apparatus
US7487667B2 (en) Probe apparatus for measuring an electron state on a sample surface
JP2002540396A5 (ja)
EP0470692A2 (en) Method and apparatus for measuring a deep inpurity level of a semiconductor crystal
JP5127445B2 (ja) レーザ原子プローブ
JPH10281746A (ja) 位置検出装置および方法
KR19990078176A (ko) 반도체 소자에서 소수 캐리어 확산 길이 및 소수 캐리어 수명을 비파괴 측정하는 방법
US6566653B1 (en) Investigation device and method
US5150043A (en) Apparatus and method for non-contact surface voltage probing by scanning photoelectron emission
KR850005149A (ko) 무(無) 마스크 공정의 이온 주입장치와 방법
US6653850B2 (en) Surface passivation method and arrangement for measuring the lifetime of minority carriers in semiconductors
KR101086901B1 (ko) 면 방출형 전자원 및 묘화 장치
JP2894660B2 (ja) イオン注入量測定方法とその装置
US4755049A (en) Method and apparatus for measuring the ion implant dosage in a semiconductor crystal
ATE66092T1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von materialstrukturen im bereich atomarer dimensionen.
JPH0744210B2 (ja) ポリシリコン/シリコン界面酸化物膜の厚さを決定するための方法及び装置。
JPH11195617A (ja) イオン注入工程モニタリング方法及びこれを適用したイオン注入工程モニタリング装置
JP2967172B1 (ja) スピン検出軸回転型スピン偏極走査型トンネル顕微鏡
JPH113923A (ja) 半導体のサブミクロンシリコン表面層の金属汚染物質の検出方法
JPH0216726A (ja) イオン注入量の測定のための方法及び装置
JPH0419585A (ja) 磁気共鳴現象の測定装置
US20080182347A1 (en) Methods for monitoring ion implant process in bond and cleave, silicon-on-insulator (SOI) wafer manufacturing
JPH08211076A (ja) 表面観察方法とその装置および微細加工装置
JP2005142359A (ja) 半導体ウェーハのライフタイム評価方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees