JPH0989820A - 不純物プロファイルの分析方法 - Google Patents
不純物プロファイルの分析方法Info
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- JPH0989820A JPH0989820A JP7267818A JP26781895A JPH0989820A JP H0989820 A JPH0989820 A JP H0989820A JP 7267818 A JP7267818 A JP 7267818A JP 26781895 A JP26781895 A JP 26781895A JP H0989820 A JPH0989820 A JP H0989820A
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- secondary ion
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- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高濃度に不純物が添加された層の直下の不純物
濃度を正確に分析する方法の提供。 【解決手段】分析試料表面に支持基板を貼り合わせたの
ち、分析試料裏面を研磨し、薄片化し、一次イオン照射
領域の内部に３点の二次イオン検出領域において、２次
イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により同時に分析を実施
し、各領域のニ次イオン強度の時間変化における時間差
より、研磨面の試料表面に対する傾斜角を算出し、ニ次
イオン強度の時間変化を補正して所望の深さ方向の濃度
プロファイルを得る。
濃度を正確に分析する方法の提供。 【解決手段】分析試料表面に支持基板を貼り合わせたの
ち、分析試料裏面を研磨し、薄片化し、一次イオン照射
領域の内部に３点の二次イオン検出領域において、２次
イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により同時に分析を実施
し、各領域のニ次イオン強度の時間変化における時間差
より、研磨面の試料表面に対する傾斜角を算出し、ニ次
イオン強度の時間変化を補正して所望の深さ方向の濃度
プロファイルを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、不純物濃度プロフ
ァイルの分析方法に関し、特に二次イオン質量分析法に
よる不純物濃度の分析方法に関する。
ァイルの分析方法に関し、特に二次イオン質量分析法に
よる不純物濃度の分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次イオン質量分析法（Secondary Ion
Mass Spectrometry；以下では「ＳＩＭＳ」と略記す
る）は、高感度分析法の１つであり、従来、シリコン基
板中の砒素（Ａｓ）や硼素（Ｂ）の不純物プロファイル
分析に広く用いられている。
Mass Spectrometry；以下では「ＳＩＭＳ」と略記す
る）は、高感度分析法の１つであり、従来、シリコン基
板中の砒素（Ａｓ）や硼素（Ｂ）の不純物プロファイル
分析に広く用いられている。
【０００３】しかし、L.Freyらが文献（L.Frey他、“Pr
actical aspects of ion beam analysis of semiconduc
tor structures”、Nuclear Instrument and Methods i
n Physics Research、B 85、第356-362頁、1994年）に
て報告しているように、高エネルギーの一次イオン照射
に伴う誤差が生じる。
actical aspects of ion beam analysis of semiconduc
tor structures”、Nuclear Instrument and Methods i
n Physics Research、B 85、第356-362頁、1994年）に
て報告しているように、高エネルギーの一次イオン照射
に伴う誤差が生じる。
【０００４】例えば、図１に示したような、高濃度Ａｓ
添加層３と低濃度Ｂ添加層２からなる試料のＡｓ濃度、
Ｂ濃度をＳＩＭＳにて分析すると、図６に示すように、
表面側のＡｓが見かけ上、下層側に押し込まれたプロフ
ァイル（即ち下層側に裾を長く引いたプロファイル）と
なり、ｐｎ接合の正確な評価が困難であった。
添加層３と低濃度Ｂ添加層２からなる試料のＡｓ濃度、
Ｂ濃度をＳＩＭＳにて分析すると、図６に示すように、
表面側のＡｓが見かけ上、下層側に押し込まれたプロフ
ァイル（即ち下層側に裾を長く引いたプロファイル）と
なり、ｐｎ接合の正確な評価が困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来技術に
おいては、表面側に不純物が高濃度に添加されている場
合に、その下層では正確な不純物濃度プロファイルを得
ることが困難であるという問題点を有する。
おいては、表面側に不純物が高濃度に添加されている場
合に、その下層では正確な不純物濃度プロファイルを得
ることが困難であるという問題点を有する。
【０００６】その理由は、試料表面に高エネルギーの一
次イオンが照射されるため、不純物原子が下層に押し込
まれるためである。
次イオンが照射されるため、不純物原子が下層に押し込
まれるためである。
【０００７】従って、本発明は、上記問題点を解消し高
濃度に不純物が添加された層の直下における不純物濃度
分布を正確に分析すること可能とする方法を提供するこ
とをを目的とする。
濃度に不純物が添加された層の直下における不純物濃度
分布を正確に分析すること可能とする方法を提供するこ
とをを目的とする。
【０００８】
【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、(a)分析試料の裏面を平坦に研磨及び薄
片化する工程と、(b)裏面側から二次イオン質量分析法
により少なくとも３点の領域の不純物濃度の分析を同時
に行なう工程と、(c)前記少なくとも３点の領域の不純
物濃度の分布の測定結果から前記研磨面の傾斜角度を算
出し、該傾斜による誤差を補正する工程と、を含むこと
を特徴とする不純物プロファイルの分析方法を提供す
る。
め、本発明は、(a)分析試料の裏面を平坦に研磨及び薄
片化する工程と、(b)裏面側から二次イオン質量分析法
により少なくとも３点の領域の不純物濃度の分析を同時
に行なう工程と、(c)前記少なくとも３点の領域の不純
物濃度の分布の測定結果から前記研磨面の傾斜角度を算
出し、該傾斜による誤差を補正する工程と、を含むこと
を特徴とする不純物プロファイルの分析方法を提供す
る。
【０００９】本発明は、分析試料裏面（基板裏面）側か
ら二次イオン質量分析法により分析することを特徴と
し、試料裏面を研磨・薄片化したのうち、３つ以上の複
数の領域で分析して研磨面と表面の傾斜による誤差を補
正して不純物濃度プロファイルを評価しているため、高
濃度層直下の低濃度層における不純物濃度分析の際の誤
差を低減する。
ら二次イオン質量分析法により分析することを特徴と
し、試料裏面を研磨・薄片化したのうち、３つ以上の複
数の領域で分析して研磨面と表面の傾斜による誤差を補
正して不純物濃度プロファイルを評価しているため、高
濃度層直下の低濃度層における不純物濃度分析の際の誤
差を低減する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に詳細に説明する。
して以下に詳細に説明する。
【００１１】図１は、本発明の一実施形態を説明するた
めの分析試料の断面構造を模式的に示している。
めの分析試料の断面構造を模式的に示している。
【００１２】図１を参照して、本実施形態に係る分析法
で用いられる分析試料は、シリコン基板１に５×１０16
ｃｍ-3の硼素（Ｂ）を添加した層（低濃度Ｂ添加層）２
と、イオン注入により形成されたた高濃度Ａｓ添加層３
から構成されている。
で用いられる分析試料は、シリコン基板１に５×１０16
ｃｍ-3の硼素（Ｂ）を添加した層（低濃度Ｂ添加層）２
と、イオン注入により形成されたた高濃度Ａｓ添加層３
から構成されている。
【００１３】まず、図２を参照して、分析試料面４と支
持基板（支持ウェハ）５とを、例えばエポキシ系樹脂等
の接着剤６で貼り合わせた後、シリコン基板１を裏面側
より公知の研磨法により研磨処理を施して、分析試料を
５μｍ程度の厚さまで薄片化し（ウェットエッチング法
等による）、さらに、鏡面研磨を施す。
持基板（支持ウェハ）５とを、例えばエポキシ系樹脂等
の接着剤６で貼り合わせた後、シリコン基板１を裏面側
より公知の研磨法により研磨処理を施して、分析試料を
５μｍ程度の厚さまで薄片化し（ウェットエッチング法
等による）、さらに、鏡面研磨を施す。
【００１４】研磨面７は、接着剤５の厚さ分布などの種
々の要因により、分析試料面４とは完全に平行とはなら
ず傾斜角度（＝δ）８を有する。
々の要因により、分析試料面４とは完全に平行とはなら
ず傾斜角度（＝δ）８を有する。
【００１５】この研磨面７から、二次イオン質量分析法
（ＳＩＭＳ）により、Ａｓ、Ｂの濃度プロファイルを測
定する。
（ＳＩＭＳ）により、Ａｓ、Ｂの濃度プロファイルを測
定する。
【００１６】その際、図３に示した、一次イオン照射領
域９の中で、３箇所（Ｉ，II，III）の二次イオン検出
領域１０において同時にＡｓ、Ｂの二次イオンを検出す
る。図３を参照して、二次イオン検出領域１０の領域
（Ｉ）と領域（II）とはＹ軸方向に整列しておりＸ軸上
の位置は互いに等しい。また、領域（Ｉ）と領域（II
I）とはＸ軸方向に整列しており、Ｙ軸上の位置は互い
に等しい。
域９の中で、３箇所（Ｉ，II，III）の二次イオン検出
領域１０において同時にＡｓ、Ｂの二次イオンを検出す
る。図３を参照して、二次イオン検出領域１０の領域
（Ｉ）と領域（II）とはＹ軸方向に整列しておりＸ軸上
の位置は互いに等しい。また、領域（Ｉ）と領域（II
I）とはＸ軸方向に整列しており、Ｙ軸上の位置は互い
に等しい。
【００１７】ここで、研磨面７がＸ軸方向にのみ傾斜し
ている場合、すなわちシリコン基板１の残り厚さが、領
域（Ｉ）と領域（II）で等しい場合を考える。
ている場合、すなわちシリコン基板１の残り厚さが、領
域（Ｉ）と領域（II）で等しい場合を考える。
【００１８】ＳＩＭＳにおいては、一次イオンを照射し
てエッチングしながら深さ方向プロファイルを分析する
手法であるため、各検出領域におけるＡｓイオン強度
（二次イオン強度）の時間変化は、図４に示すようなも
のとなる。
てエッチングしながら深さ方向プロファイルを分析する
手法であるため、各検出領域におけるＡｓイオン強度
（二次イオン強度）の時間変化は、図４に示すようなも
のとなる。
【００１９】Ａｓイオン強度の時間変化において領域
（Ｉ）と領域（II）とは時間のずれは存在せず、領域
（Ｉ）と領域（III）との間には時間のずれ（遅延時
間）Δｔが存在しており、この時間のずれΔｔは研磨面
７の傾斜角度δに起因するものである。
（Ｉ）と領域（II）とは時間のずれは存在せず、領域
（Ｉ）と領域（III）との間には時間のずれ（遅延時
間）Δｔが存在しており、この時間のずれΔｔは研磨面
７の傾斜角度δに起因するものである。
【００２０】この時間のずれΔｔは、分析後のクレータ
深さの測定から求まるエッチングレイトｖから、深さｖ
・Δｔに相当し、領域（Ｉ）と領域（III）のＸ軸方向
の間隔（距離）をｄとすると、研磨面の傾斜角度δは、
次式(1)で算出される。すなわち、領域（Ｉ）と領域（I
II）のエッチング深さの差ｖΔｔがｄ×ｔａｎ（δ）に
等しいことによる。
深さの測定から求まるエッチングレイトｖから、深さｖ
・Δｔに相当し、領域（Ｉ）と領域（III）のＸ軸方向
の間隔（距離）をｄとすると、研磨面の傾斜角度δは、
次式(1)で算出される。すなわち、領域（Ｉ）と領域（I
II）のエッチング深さの差ｖΔｔがｄ×ｔａｎ（δ）に
等しいことによる。
【００２１】
【数１】
【００２２】この傾斜角度δはゼロになるとは限らず、
通常は３゜程度の値となるため、例えば領域（Ｉ）のＡ
ｓイオン強度の時間変化をＹ（ｔ）とすると、次式(2)
の積分演算の関係式で表される（実際の測定においては
次式(2)の積分は積和演算で離散的に行なわれる）。
通常は３゜程度の値となるため、例えば領域（Ｉ）のＡ
ｓイオン強度の時間変化をＹ（ｔ）とすると、次式(2)
の積分演算の関係式で表される（実際の測定においては
次式(2)の積分は積和演算で離散的に行なわれる）。
【００２３】
【数２】
【００２４】また、上式(2)において、Ｚ′は時刻ｔに
おける研磨面７からの深さ、Ｎ（Ｚ′）は深さＺ′にお
けるＡｓ濃度、ｘは領域（Ｉ）の中央部を原点としたＸ
座標、Ｓは領域（Ｉ）の面をそれぞれ表している。
おける研磨面７からの深さ、Ｎ（Ｚ′）は深さＺ′にお
けるＡｓ濃度、ｘは領域（Ｉ）の中央部を原点としたＸ
座標、Ｓは領域（Ｉ）の面をそれぞれ表している。
【００２５】研磨面７からの深さＺ′は、領域（Ｉ）の
分析試料厚さＤと分析試料表面からの深さＺにより次式
(3)で表わされる。
分析試料厚さＤと分析試料表面からの深さＺにより次式
(3)で表わされる。
【００２６】
【数３】
【００２７】上式(2)に従う積分演算（即ち積和演算）
をデコンボリューションし（逆演算）、研磨面７からの
深さＺ′を分析試料表面からの深さＺに変換すると（不
純物濃度Ｎ（Ｚ）を得）、図５に示すような、傾斜角度
（δ）を補正した不純物濃度のプロファイルを得ること
ができる。因みに、図５に示すＡｓの濃度プロファイル
は、図６に破線で示す本来のプロファイルに略等しい。
また、Ｙ軸方向の傾斜についても同様にして傾斜を補正
することができる。
をデコンボリューションし（逆演算）、研磨面７からの
深さＺ′を分析試料表面からの深さＺに変換すると（不
純物濃度Ｎ（Ｚ）を得）、図５に示すような、傾斜角度
（δ）を補正した不純物濃度のプロファイルを得ること
ができる。因みに、図５に示すＡｓの濃度プロファイル
は、図６に破線で示す本来のプロファイルに略等しい。
また、Ｙ軸方向の傾斜についても同様にして傾斜を補正
することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板裏面側から分析するようにしたことにより、高濃度
層の影響を受けることなく分析を行なうことが可能とさ
れ、高濃度層直下の不純物濃度を精度良く分析でき、こ
れによりｐ−ｎ接合の深さを精度良く評価できるという
効果を有する。
基板裏面側から分析するようにしたことにより、高濃度
層の影響を受けることなく分析を行なうことが可能とさ
れ、高濃度層直下の不純物濃度を精度良く分析でき、こ
れによりｐ−ｎ接合の深さを精度良く評価できるという
効果を有する。
【図１】本発明の一実施形態に係る分析において使用す
る分析試料の一例の断面を模式的に示す図である。
る分析試料の一例の断面を模式的に示す図である。
【図２】薄片化後の試料断面構造である。
【図３】本発明の一実施形態に係る二次イオン質量分析
における分析領域を示す図である。
における分析領域を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る分析において、各領
域でのＡｓの二次イオン強度の時間変化である。
域でのＡｓの二次イオン強度の時間変化である。
【図５】本発明の一実施形態に係る分析において、研磨
面の傾斜補正後のＡｓ濃度プロファイルである。
面の傾斜補正後のＡｓ濃度プロファイルである。
【図６】従来方法によるＡｓ、Ｂ濃度プロファイルであ
る。
る。
１ シリコン基板 ２ 低濃度Ｂ添加層 ３ 高濃度Ａｓ添加層 ４ 分析試料表面 ５ 支持基板 ６ 接着剤 ７ 研磨面 ８ 傾斜角度 ９ 一次イオン照射領域 １０ 二次イオン検出領域
Claims (3)
- 【請求項１】(a)分析試料の裏面を平坦に研磨及び薄片
化する工程と、 (b)裏面側から二次イオン質量分析法により複数（３点
以上）の領域の不純物濃度の分析を同時に行なう工程
と、 (c)前記複数の領域の不純物濃度の分布の測定結果から
前記研磨面の傾斜角度を算出して該傾斜による誤差を補
正する工程と、 を含むことを特徴とする不純物プロファイルの分析方
法。 - 【請求項２】前記工程(c)において、前記複数の領域に
おける不純物イオン強度の時間変化の測定結果の間の時
間のずれ（Δｔ）に基づき、前記研磨面の傾斜角度を算
出することを特徴とする請求項１記載の不純物プロファ
イルの分析方法。 - 【請求項３】前記領域における不純物イオン強度の時間
変化の測定結果に基づき、さらに前記分析試料の研磨面
からの深さを前記傾斜角度を参照して前記分析試料表面
からの深さに変換して、前記研磨面の傾斜による誤差を
補正した不純物プロファイルを導出することを特徴とす
る請求項２記載の不純物プロファイルの分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7267818A JP2728049B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 不純物プロファイルの分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7267818A JP2728049B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 不純物プロファイルの分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989820A true JPH0989820A (ja) | 1997-04-04 |
| JP2728049B2 JP2728049B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=17450040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7267818A Expired - Fee Related JP2728049B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 不純物プロファイルの分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2728049B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000073640A (ko) * | 1999-05-13 | 2000-12-05 | 황인길 | 도핑 프로파일 측정 장치 및 방법 |
| JP2013195152A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Fujitsu Ltd | 二次イオン質量分析装置及び二次イオン質量分析方法 |
| WO2022062583A1 (zh) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | 长鑫存储技术有限公司 | 晶圆样品分析方法和装置 |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP7267818A patent/JP2728049B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000073640A (ko) * | 1999-05-13 | 2000-12-05 | 황인길 | 도핑 프로파일 측정 장치 및 방법 |
| JP2013195152A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Fujitsu Ltd | 二次イオン質量分析装置及び二次イオン質量分析方法 |
| WO2022062583A1 (zh) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | 长鑫存储技术有限公司 | 晶圆样品分析方法和装置 |
| US12033313B2 (en) | 2020-09-28 | 2024-07-09 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Wafer sample analysis method and device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2728049B2 (ja) | 1998-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971111 |
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