JPH10199946A - 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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- JPH10199946A JPH10199946A JP9000563A JP56397A JPH10199946A JP H10199946 A JPH10199946 A JP H10199946A JP 9000563 A JP9000563 A JP 9000563A JP 56397 A JP56397 A JP 56397A JP H10199946 A JPH10199946 A JP H10199946A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
- H01L22/24—Optical enhancement of defects or not directly visible states, e.g. selective electrolytic deposition, bubbles in liquids, light emission, colour change
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置の拡散層領域の形状評価を再現性
よく行うための技術を提供する。 【解決手段】 Ｐ型シリコン基板４とＮ型拡散層領域６
のそれぞれにアルミニウム電極５，７を接続した後、Ｐ
型シリコン基板４とＮ型拡散層領域６の断面をそれぞれ
露出させる。次に、Ｐ型シリコン基板４に接続したアル
ミニウム電極５と白金電極１とを直流電源３ａの陰極側
に共通して接続し、Ｎ型拡散層領域６に接続したアルミ
ニウム電極７を直流電源３ａの陽極側に接続する。次
に、この試料のうちＰ型シリコン基板４とＮ型拡散層領
域６の断面を露出させた部分をアルコールとフッ酸の混
合液２中に浸し、直流電源３ａにより臨界電圧以上の電
圧を印加する。
よく行うための技術を提供する。 【解決手段】 Ｐ型シリコン基板４とＮ型拡散層領域６
のそれぞれにアルミニウム電極５，７を接続した後、Ｐ
型シリコン基板４とＮ型拡散層領域６の断面をそれぞれ
露出させる。次に、Ｐ型シリコン基板４に接続したアル
ミニウム電極５と白金電極１とを直流電源３ａの陰極側
に共通して接続し、Ｎ型拡散層領域６に接続したアルミ
ニウム電極７を直流電源３ａの陽極側に接続する。次
に、この試料のうちＰ型シリコン基板４とＮ型拡散層領
域６の断面を露出させた部分をアルコールとフッ酸の混
合液２中に浸し、直流電源３ａにより臨界電圧以上の電
圧を印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板内に
形成された拡散層領域の形状を評価する技術に関するも
のである。
形成された拡散層領域の形状を評価する技術に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】デバイスの一構成要素である拡散層は、
トランジスタの特性に大きな影響を及ぼすため、その二
次元的又は三次元的な構造を知ることは重要である。拡
散層領域の形状を評価する技術の例としては、劈開した
試料にジルトル液（河東田隆編著、半導体評価技術、p
p.136,137、産業図書、1989）による前処理を施すこと
により顕在化した拡散層を、走査型電子顕微鏡法（ＳＥ
Ｍ：Scanning Electron Microscopy)によって評価する
方法がある。これは、ジルトル液のシリコンに対するエ
ッチングレートがシリコン中の不純物濃度に依存し、不
純物濃度が高くなるほどエッチングされやすいという性
質を利用したものであり、この方法によると、不純物濃
度が１０19ａｔｍｓ／ｃｍ3レベル以上の拡散層領域を
顕在化することができる。
トランジスタの特性に大きな影響を及ぼすため、その二
次元的又は三次元的な構造を知ることは重要である。拡
散層領域の形状を評価する技術の例としては、劈開した
試料にジルトル液（河東田隆編著、半導体評価技術、p
p.136,137、産業図書、1989）による前処理を施すこと
により顕在化した拡散層を、走査型電子顕微鏡法（ＳＥ
Ｍ：Scanning Electron Microscopy)によって評価する
方法がある。これは、ジルトル液のシリコンに対するエ
ッチングレートがシリコン中の不純物濃度に依存し、不
純物濃度が高くなるほどエッチングされやすいという性
質を利用したものであり、この方法によると、不純物濃
度が１０19ａｔｍｓ／ｃｍ3レベル以上の拡散層領域を
顕在化することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最先端のデバ
イスにおいては、電界緩和のために半導体基板内に低濃
度の拡散層領域を形成することが多くなっており、上述
のジルトル液による前処理ではこのような低濃度の拡散
層領域は顕在化されないため、拡散層領域の形状評価を
精度よく行うことができないという問題があった。
イスにおいては、電界緩和のために半導体基板内に低濃
度の拡散層領域を形成することが多くなっており、上述
のジルトル液による前処理ではこのような低濃度の拡散
層領域は顕在化されないため、拡散層領域の形状評価を
精度よく行うことができないという問題があった。
【０００４】また、ジルトル液による前処理を施した場
合は、層間絶縁膜として一般に用いられるシリコン酸化
膜も大きくエッチングされてしまい、デバイス全体の構
造評価を再現性よく行うことが困難であるという問題も
あった。
合は、層間絶縁膜として一般に用いられるシリコン酸化
膜も大きくエッチングされてしまい、デバイス全体の構
造評価を再現性よく行うことが困難であるという問題も
あった。
【０００５】この発明は上記のような問題を解消するた
めになされたものであり、半導体基板内に形成された拡
散層領域の形状評価を再現性よく行うことができる技術
を提供することを目的とする。
めになされたものであり、半導体基板内に形成された拡
散層領域の形状評価を再現性よく行うことができる技術
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置の評価方法は、（ａ）Ｎ型の第１領域とＰ型の第２領
域とを有する半導体装置を、少なくとも第１領域を露呈
してフッ酸とアルコールの混合液に浸す工程と、（ｂ）
第２領域に対して高電位又は同電位の混合液に対して、
第１領域を高電位にする工程とを備えることを特徴とす
るものである。
置の評価方法は、（ａ）Ｎ型の第１領域とＰ型の第２領
域とを有する半導体装置を、少なくとも第１領域を露呈
してフッ酸とアルコールの混合液に浸す工程と、（ｂ）
第２領域に対して高電位又は同電位の混合液に対して、
第１領域を高電位にする工程とを備えることを特徴とす
るものである。
【０００７】望ましくは、工程（ａ）においては、第２
領域も露呈するとよい。
領域も露呈するとよい。
【０００８】また望ましくは、第１領域は半導体基板、
第２領域は拡散層領域であり、（ｃ）半導体基板を拡散
層領域と混合液との間で薄膜化する工程を更に備えると
よい。
第２領域は拡散層領域であり、（ｃ）半導体基板を拡散
層領域と混合液との間で薄膜化する工程を更に備えると
よい。
【０００９】更に望ましくは、工程（ｂ）においては、
混合液に対して第２領域を低電位にするとよい。
混合液に対して第２領域を低電位にするとよい。
【００１０】また、この発明に係る他の半導体装置の評
価方法は、（ａ）Ｎ型の第１領域とＰ型の第２領域とが
ともに露呈する半導体装置を金属イオン溶液に浸す工程
と、（ｂ）第１領域に対して低電位又は同電位の金属イ
オン溶液に対して、第２領域を低電位にする工程とを備
えるものである。
価方法は、（ａ）Ｎ型の第１領域とＰ型の第２領域とが
ともに露呈する半導体装置を金属イオン溶液に浸す工程
と、（ｂ）第１領域に対して低電位又は同電位の金属イ
オン溶液に対して、第２領域を低電位にする工程とを備
えるものである。
【００１１】望ましくは、工程（ｂ）においては、金属
イオン溶液に対して第１領域を高電位にするとよい。
イオン溶液に対して第１領域を高電位にするとよい。
【００１２】
実施の形態１．まず、拡散層領域を顕在化する原理を説
明する。フッ酸とアルコールの混合液（以下「混合エッ
チャント」と表記する。）中でシリコンを陽極化する
と、ポーラスシリコンの形成反応又はシリコンの電界研
磨反応が起こる。
明する。フッ酸とアルコールの混合液（以下「混合エッ
チャント」と表記する。）中でシリコンを陽極化する
と、ポーラスシリコンの形成反応又はシリコンの電界研
磨反応が起こる。
【００１３】ポーラスシリコンの形成反応 ・Ｓｉ＋２Ｆ-＋４ＨＦ＋λｈ→Ｈ2ＳｉＦ6＋Ｈ2＋（２
−λ）ｅ （λ＜２、ｈ：正孔、ｅ：電子） シリコンの電界研磨反応 ・Ｓｉ＋４ＯＨ-＋λｈ→Ｓｉ（ＯＨ）4＋（４−λ）ｅ （λ＜４、ｈ：正孔、ｅ：電子） ・Ｓｉ（ＯＨ）4→ＳｉＯ2＋２Ｈ2Ｏ ・ＳｉＯ2＋６ＨＦ→Ｈ2ＳｉＦ6＋２Ｈ2Ｏ ここで、ポーラスシリコンの形成反応又はシリコンの電
界研磨反応のどちらが起こるかはシリコンを陽極化する
際に印加する電圧に依存し、臨界電圧が存在する。即
ち、臨界電圧より高い電圧を印加した場合はシリコンの
電界研磨反応が起こり、低い電圧を印加した場合はポー
ラスシリコンの形成反応が起こる。また、この臨界電圧
はシリコンの不純物濃度に依存し、不純物濃度が低いほ
ど臨界電圧は高くなる。
−λ）ｅ （λ＜２、ｈ：正孔、ｅ：電子） シリコンの電界研磨反応 ・Ｓｉ＋４ＯＨ-＋λｈ→Ｓｉ（ＯＨ）4＋（４−λ）ｅ （λ＜４、ｈ：正孔、ｅ：電子） ・Ｓｉ（ＯＨ）4→ＳｉＯ2＋２Ｈ2Ｏ ・ＳｉＯ2＋６ＨＦ→Ｈ2ＳｉＦ6＋２Ｈ2Ｏ ここで、ポーラスシリコンの形成反応又はシリコンの電
界研磨反応のどちらが起こるかはシリコンを陽極化する
際に印加する電圧に依存し、臨界電圧が存在する。即
ち、臨界電圧より高い電圧を印加した場合はシリコンの
電界研磨反応が起こり、低い電圧を印加した場合はポー
ラスシリコンの形成反応が起こる。また、この臨界電圧
はシリコンの不純物濃度に依存し、不純物濃度が低いほ
ど臨界電圧は高くなる。
【００１４】例えばＰ型シリコン基板内にＮ型拡散層領
域が形成されている試料を混合エッチャントに浸し、Ｐ
型シリコン基板及び混合エッチャントに対してＮ型拡散
層領域が高電位となるように、臨界電圧以上の直流電圧
を印加する。すると、Ｎ型拡散層領域は陽極として機能
し、正孔が供給されるため電界研磨されるが、Ｐ型シリ
コン基板は陽極として機能せず電界研磨されない。従っ
て、電界研磨の有無によりＮ型拡散層領域を顕在化する
ことができる。
域が形成されている試料を混合エッチャントに浸し、Ｐ
型シリコン基板及び混合エッチャントに対してＮ型拡散
層領域が高電位となるように、臨界電圧以上の直流電圧
を印加する。すると、Ｎ型拡散層領域は陽極として機能
し、正孔が供給されるため電界研磨されるが、Ｐ型シリ
コン基板は陽極として機能せず電界研磨されない。従っ
て、電界研磨の有無によりＮ型拡散層領域を顕在化する
ことができる。
【００１５】図１は、本発明の実施の形態１に係る半導
体装置の評価方法を示す断面図である。まず、Ｐ型シリ
コン基板４内にＮ型拡散層領域６を形成した後、Ｐ型シ
リコン基板４上及びＮ型拡散層領域６上に、例えばシリ
コン酸化膜を堆積して層間絶縁膜８を形成し、これを選
択的に開口する。その後、アルミニウム電極５，７を、
それぞれＰ型シリコン基板４、Ｎ型拡散層領域６に接続
するように形成する。その後Ｐ型シリコン基板４とＮ型
拡散層領域６の断面をそれぞれ露出させて試料が完成す
る。
体装置の評価方法を示す断面図である。まず、Ｐ型シリ
コン基板４内にＮ型拡散層領域６を形成した後、Ｐ型シ
リコン基板４上及びＮ型拡散層領域６上に、例えばシリ
コン酸化膜を堆積して層間絶縁膜８を形成し、これを選
択的に開口する。その後、アルミニウム電極５，７を、
それぞれＰ型シリコン基板４、Ｎ型拡散層領域６に接続
するように形成する。その後Ｐ型シリコン基板４とＮ型
拡散層領域６の断面をそれぞれ露出させて試料が完成す
る。
【００１６】次に、Ｐ型シリコン基板４に接続したアル
ミニウム電極５と混合エッチャント（例えばアルコール
とフッ酸の混合液を用いることができる。）２中に設け
られた白金電極１とを直流電源３ａの陰極側に共通して
接続し、Ｎ型拡散層領域６に接続したアルミニウム電極
７を直流電源３ａの陽極側に接続する。次に、この試料
のうちＰ型シリコン基板４とＮ型拡散層領域６の断面を
露出させた部分を混合エッチャント２中に浸し、直流電
源３ａにより臨界電圧以上の電圧を印加する。
ミニウム電極５と混合エッチャント（例えばアルコール
とフッ酸の混合液を用いることができる。）２中に設け
られた白金電極１とを直流電源３ａの陰極側に共通して
接続し、Ｎ型拡散層領域６に接続したアルミニウム電極
７を直流電源３ａの陽極側に接続する。次に、この試料
のうちＰ型シリコン基板４とＮ型拡散層領域６の断面を
露出させた部分を混合エッチャント２中に浸し、直流電
源３ａにより臨界電圧以上の電圧を印加する。
【００１７】すると、Ｎ型拡散層領域６は陽極として機
能し、電界研磨されるのに対し、Ｐ型シリコン基板４内
に形成されたＰＮ接合が直流電源３ａによって逆バイア
スされているため、Ｐ型シリコン基板４は陽極として機
能せず電界研磨されない。
能し、電界研磨されるのに対し、Ｐ型シリコン基板４内
に形成されたＰＮ接合が直流電源３ａによって逆バイア
スされているため、Ｐ型シリコン基板４は陽極として機
能せず電界研磨されない。
【００１８】従って、電界研磨の有無によりＮ型拡散層
領域６が顕在化され、本処理を行った後の試料の断面を
ＳＥＭ等によって観察することにより、Ｎ型拡散層領域
６の二次元的な評価を行うことができる。
領域６が顕在化され、本処理を行った後の試料の断面を
ＳＥＭ等によって観察することにより、Ｎ型拡散層領域
６の二次元的な評価を行うことができる。
【００１９】また、Ｎ型拡散層領域６に臨界電圧以上の
高電圧を印加した場合は、低濃度の拡散層領域が顕在化
されるため、従来の技術では不可能であった低濃度Ｎ型
拡散層領域の形状評価を行うことができる。
高電圧を印加した場合は、低濃度の拡散層領域が顕在化
されるため、従来の技術では不可能であった低濃度Ｎ型
拡散層領域の形状評価を行うことができる。
【００２０】さらに、このときアルコールが緩衝剤とし
ての役割を果たすため、層間絶縁膜８とフッ酸との化学
反応が抑制され、さらに絶縁物であるシリコン酸化膜か
らなる層間絶縁膜８は電解反応に寄与しないので、層間
絶縁膜８のエッチング量が従来の方法よりも少なく、拡
散層領域の形状評価を行うのに都合が良い。
ての役割を果たすため、層間絶縁膜８とフッ酸との化学
反応が抑制され、さらに絶縁物であるシリコン酸化膜か
らなる層間絶縁膜８は電解反応に寄与しないので、層間
絶縁膜８のエッチング量が従来の方法よりも少なく、拡
散層領域の形状評価を行うのに都合が良い。
【００２１】以上、Ｐ型シリコン基板４内にＮ型拡散層
領域６が形成されている試料について述べたが、図２に
示すように、Ｎ型シリコン基板１０内にＰ型拡散層領域
１１が形成されている試料についても、混合エッチャン
ト２及びＰ型拡散層領域１１に対してＮ型シリコン基板
１０が高電位となるように直流電源３ｂを接続し、断面
を露出させた試料について電界研磨反応を起こさせるこ
とにより、Ｐ型拡散層領域１１の二次元的な形状評価を
行うことができる。
領域６が形成されている試料について述べたが、図２に
示すように、Ｎ型シリコン基板１０内にＰ型拡散層領域
１１が形成されている試料についても、混合エッチャン
ト２及びＰ型拡散層領域１１に対してＮ型シリコン基板
１０が高電位となるように直流電源３ｂを接続し、断面
を露出させた試料について電界研磨反応を起こさせるこ
とにより、Ｐ型拡散層領域１１の二次元的な形状評価を
行うことができる。
【００２２】実施の形態２．実施の形態１では断面を露
出した試料に対して二次元的な形状評価を行うための方
法を示したが、さらに好適な評価を行うために、三次元
的な形状評価を行うこともできる。
出した試料に対して二次元的な形状評価を行うための方
法を示したが、さらに好適な評価を行うために、三次元
的な形状評価を行うこともできる。
【００２３】図３は、本発明の実施の形態２に係る半導
体装置の評価方法を示す断面図である。まず、Ｎ型シリ
コン基板１０内にＰ型拡散層領域１１を形成した後、Ｎ
型シリコン基板１０上及びＰ型拡散層領域１１上に、例
えばシリコン酸化膜を堆積して層間絶縁膜８を形成し、
これを選択的に開口する。その後、アルミニウム電極
５，７を、それぞれＮ型シリコン基板１０、Ｐ型拡散層
領域１１に接続するように形成する。
体装置の評価方法を示す断面図である。まず、Ｎ型シリ
コン基板１０内にＰ型拡散層領域１１を形成した後、Ｎ
型シリコン基板１０上及びＰ型拡散層領域１１上に、例
えばシリコン酸化膜を堆積して層間絶縁膜８を形成し、
これを選択的に開口する。その後、アルミニウム電極
５，７を、それぞれＮ型シリコン基板１０、Ｐ型拡散層
領域１１に接続するように形成する。
【００２４】次に、Ｐ型拡散層領域１１の直下の領域に
あるＮ型シリコン基板１０を研磨することにより、Ｎ型
シリコン基板１０の薄膜化領域９を形成して試料が完成
する。なお、本実施の形態２においては、Ｐ型拡散層領
域１１を露出させる必要はない。
あるＮ型シリコン基板１０を研磨することにより、Ｎ型
シリコン基板１０の薄膜化領域９を形成して試料が完成
する。なお、本実施の形態２においては、Ｐ型拡散層領
域１１を露出させる必要はない。
【００２５】次に、Ｐ型拡散層領域１１に接続したアル
ミニウム電極７と混合エッチャント２中に設けられた白
金電極１とを直流電源３ｂの陰極側に共通して接続し、
Ｎ型シリコン基板１０に接続したアルミニウム電極５を
直流電源３ｂの陽極側に接続する。その後、この試料の
うち薄膜化領域９及びＰ型拡散層領域１１を含むＮ型シ
リコン基板１０を混合エッチャント２中に浸し、直流電
源３ｂにより臨界電圧以上の電圧を印加する。
ミニウム電極７と混合エッチャント２中に設けられた白
金電極１とを直流電源３ｂの陰極側に共通して接続し、
Ｎ型シリコン基板１０に接続したアルミニウム電極５を
直流電源３ｂの陽極側に接続する。その後、この試料の
うち薄膜化領域９及びＰ型拡散層領域１１を含むＮ型シ
リコン基板１０を混合エッチャント２中に浸し、直流電
源３ｂにより臨界電圧以上の電圧を印加する。
【００２６】図４は、この反応後の試料の状態を示す断
面図である。実施の形態１と同様に、Ｎ型シリコン基板
１０は陽極として機能するため電界研磨されるが、さら
に電界研磨が進むとＰ型拡散層領域１１が三次元的に露
出される。一方、Ｎ型シリコン基板１０とＰ型拡散層領
域１１との接合面であるＰＮ接合が直流電源３ｂによっ
て逆バイアスされているため、Ｐ型拡散層領域１１は陽
極として機能せず電界研磨されない。
面図である。実施の形態１と同様に、Ｎ型シリコン基板
１０は陽極として機能するため電界研磨されるが、さら
に電界研磨が進むとＰ型拡散層領域１１が三次元的に露
出される。一方、Ｎ型シリコン基板１０とＰ型拡散層領
域１１との接合面であるＰＮ接合が直流電源３ｂによっ
て逆バイアスされているため、Ｐ型拡散層領域１１は陽
極として機能せず電界研磨されない。
【００２７】このとき、Ｐ型拡散層領域１１が形成され
ている領域の直下にあるＮ型シリコン基板１０が予め薄
膜化されていたため、Ｐ型拡散層領域１１の周辺にあっ
たＮ型シリコン基板１０が電界研磨されてＰ型拡散層領
域１１が露出しても、アルミニウム電極５の直下にある
Ｎ型シリコン基板１０は完全には電界研磨されておら
ず、Ｐ型拡散層領域１１が完全に露出するまで電圧を印
加し続けることができる。従って、本処理を行った後の
試料を裏面側からＳＥＭ、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ：
Atomic Force Microscopy）等によって観察することに
より、Ｐ型拡散層領域１１の三次元的な評価を行うこと
ができる。
ている領域の直下にあるＮ型シリコン基板１０が予め薄
膜化されていたため、Ｐ型拡散層領域１１の周辺にあっ
たＮ型シリコン基板１０が電界研磨されてＰ型拡散層領
域１１が露出しても、アルミニウム電極５の直下にある
Ｎ型シリコン基板１０は完全には電界研磨されておら
ず、Ｐ型拡散層領域１１が完全に露出するまで電圧を印
加し続けることができる。従って、本処理を行った後の
試料を裏面側からＳＥＭ、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ：
Atomic Force Microscopy）等によって観察することに
より、Ｐ型拡散層領域１１の三次元的な評価を行うこと
ができる。
【００２８】実施の形態３．まず、拡散層領域を顕在化
するもう一つの原理を説明する。金属イオン（例えば銅
イオン）溶液中でシリコンを陰極として機能させると、
これに電子が供給されてシリコンの表面に金属（例えば
銅）が析出する。 ・Ｃｕ2+＋２ｅ→Ｃｕ （ｅ：電子） 例えばＰ型シリコン基板内にＮ型拡散層領域が形成され
ている試料に対して、Ｐ型シリコン基板の電位が金属イ
オン溶液及びＮ型拡散層領域の電位よりも低くなるよう
に電圧を印加してこれを金属イオン溶液中に浸すと、Ｐ
型シリコン基板は陰極として機能するため表面に金属が
析出するが、Ｎ型拡散層領域は陰極として機能せず、金
属は析出しない。従って、金属の析出の有無によりＮ型
拡散層領域を顕在化することができる。
するもう一つの原理を説明する。金属イオン（例えば銅
イオン）溶液中でシリコンを陰極として機能させると、
これに電子が供給されてシリコンの表面に金属（例えば
銅）が析出する。 ・Ｃｕ2+＋２ｅ→Ｃｕ （ｅ：電子） 例えばＰ型シリコン基板内にＮ型拡散層領域が形成され
ている試料に対して、Ｐ型シリコン基板の電位が金属イ
オン溶液及びＮ型拡散層領域の電位よりも低くなるよう
に電圧を印加してこれを金属イオン溶液中に浸すと、Ｐ
型シリコン基板は陰極として機能するため表面に金属が
析出するが、Ｎ型拡散層領域は陰極として機能せず、金
属は析出しない。従って、金属の析出の有無によりＮ型
拡散層領域を顕在化することができる。
【００２９】図５は、本発明の実施の形態３に係る半導
体装置の評価方法を示す断面図である。まず、Ｐ型シリ
コン基板４内にＮ型拡散層領域６を形成した後、Ｐ型シ
リコン基板４上及びＮ型拡散層領域６上に、例えばシリ
コン酸化膜を堆積して層間絶縁膜８を形成し、これを選
択的に開口する。その後、アルミニウム電極５，７を、
それぞれＰ型シリコン基板４、Ｎ型拡散層領域６に接続
するように形成し、Ｐ型シリコン基板４とＮ型拡散層領
域６の断面をそれぞれ露出させて試料が完成する。
体装置の評価方法を示す断面図である。まず、Ｐ型シリ
コン基板４内にＮ型拡散層領域６を形成した後、Ｐ型シ
リコン基板４上及びＮ型拡散層領域６上に、例えばシリ
コン酸化膜を堆積して層間絶縁膜８を形成し、これを選
択的に開口する。その後、アルミニウム電極５，７を、
それぞれＰ型シリコン基板４、Ｎ型拡散層領域６に接続
するように形成し、Ｐ型シリコン基板４とＮ型拡散層領
域６の断面をそれぞれ露出させて試料が完成する。
【００３０】次に、Ｐ型シリコン基板４に接続したアル
ミニウム電極５を直流電源３ｃの陰極側に接続し、Ｎ型
拡散層領域６に接続したアルミニウム電極７と金属イオ
ン溶液（例えば硫酸銅水溶液、硝酸銅水溶液）１２中に
設けられた白金電極１とを直流電源３ｃの陽極側に共通
して接続する。次に、この試料のうちＰ型シリコン基板
４とＮ型拡散層領域６の断面を露出させた部分を金属イ
オン溶液１２中に浸し、直流電源３ｃにより電圧を印加
する。
ミニウム電極５を直流電源３ｃの陰極側に接続し、Ｎ型
拡散層領域６に接続したアルミニウム電極７と金属イオ
ン溶液（例えば硫酸銅水溶液、硝酸銅水溶液）１２中に
設けられた白金電極１とを直流電源３ｃの陽極側に共通
して接続する。次に、この試料のうちＰ型シリコン基板
４とＮ型拡散層領域６の断面を露出させた部分を金属イ
オン溶液１２中に浸し、直流電源３ｃにより電圧を印加
する。
【００３１】すると、Ｐ型シリコン基板４は陰極として
機能するため表面に金属が析出するのに対し、Ｐ型シリ
コン基板４とＮ型拡散層領域６との接合面であるＰＮ接
合が直流電源３ｃによって逆バイアスされているため、
Ｎ型拡散層領域６は陰極として機能せず、表面に金属は
析出しない。従って、本処理を行った後の試料の断面を
ＳＥＭ又は反射型電子顕微鏡法（ＲＥＭ：Reflection E
lectron Microscopy）等によって観察すれば、シリコン
と金属とのコントラストの差によりＮ型拡散層領域６の
二次元的な形状評価を行うことができる。
機能するため表面に金属が析出するのに対し、Ｐ型シリ
コン基板４とＮ型拡散層領域６との接合面であるＰＮ接
合が直流電源３ｃによって逆バイアスされているため、
Ｎ型拡散層領域６は陰極として機能せず、表面に金属は
析出しない。従って、本処理を行った後の試料の断面を
ＳＥＭ又は反射型電子顕微鏡法（ＲＥＭ：Reflection E
lectron Microscopy）等によって観察すれば、シリコン
と金属とのコントラストの差によりＮ型拡散層領域６の
二次元的な形状評価を行うことができる。
【００３２】なお、シリコンと金属とのコントラストの
差は原子番号の違いによるもので、例えば金属が銅であ
る場合は、原子番号が大きい銅のほうが明るく観察され
る。また、オージェ電子分光法、Ｘ線マイクロアナリシ
ス等の分析装置でシリコンと銅をマッピングしても、拡
散層の二次元的な評価を行うことができる。
差は原子番号の違いによるもので、例えば金属が銅であ
る場合は、原子番号が大きい銅のほうが明るく観察され
る。また、オージェ電子分光法、Ｘ線マイクロアナリシ
ス等の分析装置でシリコンと銅をマッピングしても、拡
散層の二次元的な評価を行うことができる。
【００３３】以上、Ｐ型シリコン基板４内にＮ型拡散層
領域６が形成されている試料について述べたが、図６に
示すように、Ｎ型シリコン基板１０内にＰ型拡散層領域
１１が形成されている試料についても、Ｐ型拡散層領域
１１の電位がＮ型シリコン基板１０及び金属イオン溶液
１２の電位よりも低くなるように直流電源３ｅを接続
し、断面を露出させた試料について金属の析出反応を起
こさせることにより、Ｐ型拡散層領域１１の二次元的な
形状評価を行うことができる。
領域６が形成されている試料について述べたが、図６に
示すように、Ｎ型シリコン基板１０内にＰ型拡散層領域
１１が形成されている試料についても、Ｐ型拡散層領域
１１の電位がＮ型シリコン基板１０及び金属イオン溶液
１２の電位よりも低くなるように直流電源３ｅを接続
し、断面を露出させた試料について金属の析出反応を起
こさせることにより、Ｐ型拡散層領域１１の二次元的な
形状評価を行うことができる。
【００３４】実施の形態４．実施の形態１ではＰ型シリ
コン基板４と混合エッチャント２とを同電位にしていた
ため、Ｐ型シリコン基板４がフッ酸によってわずかにエ
ッチングされ得るが、拡散層領域の形状評価を再現性よ
く行うためには、Ｐ型シリコン基板４のエッチングを完
全に防ぐことが望ましい。
コン基板４と混合エッチャント２とを同電位にしていた
ため、Ｐ型シリコン基板４がフッ酸によってわずかにエ
ッチングされ得るが、拡散層領域の形状評価を再現性よ
く行うためには、Ｐ型シリコン基板４のエッチングを完
全に防ぐことが望ましい。
【００３５】図７は、本発明の実施の形態４に係る半導
体装置の評価方法を示す断面図である。図７に示すよう
に、混合エッチャント２中に設けられた白金電極１とＰ
型シリコン基板４との間に、白金電極１の電位、即ち混
合エッチャント２の電位がＰ型シリコン基板４の電位よ
りも高くなるように直流電源３ｄを挿入し、Ｐ型シリコ
ン基板４を陰極として機能させることで、Ｐ型シリコン
基板４がフッ酸によってエッチングされることを完全に
防ぐことができる。
体装置の評価方法を示す断面図である。図７に示すよう
に、混合エッチャント２中に設けられた白金電極１とＰ
型シリコン基板４との間に、白金電極１の電位、即ち混
合エッチャント２の電位がＰ型シリコン基板４の電位よ
りも高くなるように直流電源３ｄを挿入し、Ｐ型シリコ
ン基板４を陰極として機能させることで、Ｐ型シリコン
基板４がフッ酸によってエッチングされることを完全に
防ぐことができる。
【００３６】従って、例えば、Ｐ型シリコン基板４とＮ
型拡散層領域６との接合面であるＰＮ接合においてリー
ク電流が生じた場合であっても、直流電源３ａがＰ型シ
リコン基板４を陽極として機能させＰ型シリコン基板４
が電界研磨される、ということを完全に防ぐことがで
き、Ｎ型拡散層領域６の二次元的な形状評価をさらに精
度よく行うことができる。
型拡散層領域６との接合面であるＰＮ接合においてリー
ク電流が生じた場合であっても、直流電源３ａがＰ型シ
リコン基板４を陽極として機能させＰ型シリコン基板４
が電界研磨される、ということを完全に防ぐことがで
き、Ｎ型拡散層領域６の二次元的な形状評価をさらに精
度よく行うことができる。
【００３７】以上、Ｐ型シリコン基板４内にＮ型拡散層
領域６が形成されている試料について述べたが、図８に
示すように、Ｎ型シリコン基板１０内にＰ型拡散層領域
１１が形成されている試料についても、Ｐ型拡散層領域
１１及びＮ型シリコン基板１０を混合エッチャント２に
対してそれぞれ低電位、高電位となるように直流電源３
ｅ，３ｂを接続し、断面を露出させた試料について電界
研磨反応を起こさせることにより、Ｐ型拡散層領域１１
の二次元的な形状評価を精度よく行うことができる。
領域６が形成されている試料について述べたが、図８に
示すように、Ｎ型シリコン基板１０内にＰ型拡散層領域
１１が形成されている試料についても、Ｐ型拡散層領域
１１及びＮ型シリコン基板１０を混合エッチャント２に
対してそれぞれ低電位、高電位となるように直流電源３
ｅ，３ｂを接続し、断面を露出させた試料について電界
研磨反応を起こさせることにより、Ｐ型拡散層領域１１
の二次元的な形状評価を精度よく行うことができる。
【００３８】実施の形態５．実施の形態２ではＰ型拡散
層領域１１と混合エッチャント２とを同電位にしていた
ため、Ｐ型拡散層領域１１がフッ酸によってわずかにエ
ッチングされ得るが、拡散層領域の形状評価を再現性よ
く行うためには、Ｐ型拡散層領域１１のエッチングを完
全に防ぐことが望ましい。
層領域１１と混合エッチャント２とを同電位にしていた
ため、Ｐ型拡散層領域１１がフッ酸によってわずかにエ
ッチングされ得るが、拡散層領域の形状評価を再現性よ
く行うためには、Ｐ型拡散層領域１１のエッチングを完
全に防ぐことが望ましい。
【００３９】図９は、本発明の実施の形態５に係る半導
体装置の評価方法を示す断面図である。図９に示すよう
に、混合エッチャント２中に設けられた白金電極１とＰ
型拡散層領域１１との間に、白金電極１の電位、即ち混
合エッチャント２の電位がＰ型拡散層領域１１の電位よ
りも高くなるように直流電源３ｅを挿入し、Ｐ型拡散層
領域１１を陰極として機能させることで、Ｐ型拡散層領
域１１がフッ酸によってエッチングされることを完全に
防ぐことができる。
体装置の評価方法を示す断面図である。図９に示すよう
に、混合エッチャント２中に設けられた白金電極１とＰ
型拡散層領域１１との間に、白金電極１の電位、即ち混
合エッチャント２の電位がＰ型拡散層領域１１の電位よ
りも高くなるように直流電源３ｅを挿入し、Ｐ型拡散層
領域１１を陰極として機能させることで、Ｐ型拡散層領
域１１がフッ酸によってエッチングされることを完全に
防ぐことができる。
【００４０】従って、例えば、Ｎ型シリコン基板１０と
Ｐ型拡散層領域１１との接合面であるＰＮ接合において
リーク電流が生じた場合であっても、直流電源３ｂがＰ
型拡散層領域１１を陽極として機能させＰ型拡散層領域
１１が電界研磨される、ということを完全に防ぐことが
でき、Ｐ型拡散層領域１１の三次元的な形状評価をさら
に精度よく行うことができる。
Ｐ型拡散層領域１１との接合面であるＰＮ接合において
リーク電流が生じた場合であっても、直流電源３ｂがＰ
型拡散層領域１１を陽極として機能させＰ型拡散層領域
１１が電界研磨される、ということを完全に防ぐことが
でき、Ｐ型拡散層領域１１の三次元的な形状評価をさら
に精度よく行うことができる。
【００４１】実施の形態６．実施の形態３ではＮ型拡散
層領域６と金属イオン溶液１２とを同電位にしていたた
め、Ｎ型拡散層領域６の表面にわずかに金属が析出し得
るが、拡散層領域の形状評価を再現性よく行うために
は、Ｎ型拡散層領域６の表面における金属の析出を完全
に防ぐことが望ましい。
層領域６と金属イオン溶液１２とを同電位にしていたた
め、Ｎ型拡散層領域６の表面にわずかに金属が析出し得
るが、拡散層領域の形状評価を再現性よく行うために
は、Ｎ型拡散層領域６の表面における金属の析出を完全
に防ぐことが望ましい。
【００４２】図１０は、本発明の実施の形態６に係る半
導体装置の評価方法を示す断面図である。図１０に示す
ように、金属イオン溶液１２中に設けられた白金電極１
とＮ型拡散層領域６との間に、Ｎ型拡散層領域６の電位
が白金電極１の電位、即ち金属イオン溶液１２の電位よ
りも高くなるように直流電源３ｆを挿入し、Ｎ型拡散層
領域６を陽極として機能させることで、Ｎ型拡散層領域
６の表面に金属が析出することを完全に防ぐことができ
る。
導体装置の評価方法を示す断面図である。図１０に示す
ように、金属イオン溶液１２中に設けられた白金電極１
とＮ型拡散層領域６との間に、Ｎ型拡散層領域６の電位
が白金電極１の電位、即ち金属イオン溶液１２の電位よ
りも高くなるように直流電源３ｆを挿入し、Ｎ型拡散層
領域６を陽極として機能させることで、Ｎ型拡散層領域
６の表面に金属が析出することを完全に防ぐことができ
る。
【００４３】従って、例えば、Ｐ型シリコン基板４とＮ
型拡散層領域６との接合面であるＰＮ接合の接合面にお
いてリーク電流が生じた場合であっても、直流電源３ｃ
がＮ型拡散層領域６を陰極として機能させＮ型拡散層領
域６の表面に金属が析出する、ということを完全に防ぐ
ことができ、Ｎ型拡散層領域６の二次元的な形状評価を
さらに精度よく行うことができる。
型拡散層領域６との接合面であるＰＮ接合の接合面にお
いてリーク電流が生じた場合であっても、直流電源３ｃ
がＮ型拡散層領域６を陰極として機能させＮ型拡散層領
域６の表面に金属が析出する、ということを完全に防ぐ
ことができ、Ｎ型拡散層領域６の二次元的な形状評価を
さらに精度よく行うことができる。
【００４４】以上、Ｐ型シリコン基板４内にＮ型拡散層
領域６が形成されている試料について述べたが、図１１
に示すように、Ｎ型シリコン基板１０内にＰ型拡散層領
域１１が形成されている試料についても、Ｐ型拡散層領
域１１及びＮ型シリコン基板１０を金属イオン溶液１２
に対してそれぞれ低電位、高電位とように直流電源３
ｅ，３ｇを接続し、断面を露出させた試料について金属
の析出反応を起こさせることにより、Ｐ型拡散層領域１
１の二次元的な形状評価をさらに精度よく行うことがで
きる。
領域６が形成されている試料について述べたが、図１１
に示すように、Ｎ型シリコン基板１０内にＰ型拡散層領
域１１が形成されている試料についても、Ｐ型拡散層領
域１１及びＮ型シリコン基板１０を金属イオン溶液１２
に対してそれぞれ低電位、高電位とように直流電源３
ｅ，３ｇを接続し、断面を露出させた試料について金属
の析出反応を起こさせることにより、Ｐ型拡散層領域１
１の二次元的な形状評価をさらに精度よく行うことがで
きる。
【００４５】以上のように、本発明のごとく拡散層領域
を顕在化するための手段として電気化学反応を用いるこ
とにより、拡散層領域の不純物濃度が低濃度であっても
その形状評価を精度よく行うことができる。
を顕在化するための手段として電気化学反応を用いるこ
とにより、拡散層領域の不純物濃度が低濃度であっても
その形状評価を精度よく行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】この発明のうち請求項１に係るものによ
れば、第１領域は陽極として機能し、また少なくとも第
１領域は露呈されているためフッ酸により電界研磨され
る。一方、半導体装置において第１領域と第２領域とが
成すＰＮ接合が逆バイアスされるため、第２領域は陽極
として機能せず電界研磨されない。よって、電界研磨の
有無を観察することにより、第１領域と第２領域との境
界についての形状評価を行うことができる。
れば、第１領域は陽極として機能し、また少なくとも第
１領域は露呈されているためフッ酸により電界研磨され
る。一方、半導体装置において第１領域と第２領域とが
成すＰＮ接合が逆バイアスされるため、第２領域は陽極
として機能せず電界研磨されない。よって、電界研磨の
有無を観察することにより、第１領域と第２領域との境
界についての形状評価を行うことができる。
【００４７】しかも、電位差を上昇させることで低濃度
の拡散層領域が電界研磨され、従来不可能であった低濃
度の拡散層領域の形状評価をも行うことができる。
の拡散層領域が電界研磨され、従来不可能であった低濃
度の拡散層領域の形状評価をも行うことができる。
【００４８】また、この発明のうち請求項２に係るもの
によれば、ともに露呈された第１領域及び第２領域のう
ち第１領域のみが陽極として機能し電界研磨される。従
って、電界研磨の有無を観察することにより、第１領域
と第２領域との境界についての二次元的な形状評価を行
うことができる。
によれば、ともに露呈された第１領域及び第２領域のう
ち第１領域のみが陽極として機能し電界研磨される。従
って、電界研磨の有無を観察することにより、第１領域
と第２領域との境界についての二次元的な形状評価を行
うことができる。
【００４９】また、この発明のうち請求項３に係るもの
によれば、陽極として機能する半導体基板のみが電界研
磨され、このとき拡散層領域の直下にある半導体基板が
予め薄膜化されているため、拡散層領域が完全に露出す
るまで電界研磨を施すことができる。よって、拡散層領
域が完全に露出した後の構造を観察することにより、拡
散層領域の三次元的な形状評価を行うことができる。
によれば、陽極として機能する半導体基板のみが電界研
磨され、このとき拡散層領域の直下にある半導体基板が
予め薄膜化されているため、拡散層領域が完全に露出す
るまで電界研磨を施すことができる。よって、拡散層領
域が完全に露出した後の構造を観察することにより、拡
散層領域の三次元的な形状評価を行うことができる。
【００５０】また、この発明のうち請求項４に係るもの
によれば、第２領域の電位が混合液の電位よりも低いの
で、ＰＮ接合の接合面においてリーク電流が生じた場合
であっても第２領域が陽極として機能しない。従って、
第２領域が電界研磨されることを完全に防ぐことがで
き、半導体装置の形状評価をさらに精度よく行うことが
できる。
によれば、第２領域の電位が混合液の電位よりも低いの
で、ＰＮ接合の接合面においてリーク電流が生じた場合
であっても第２領域が陽極として機能しない。従って、
第２領域が電界研磨されることを完全に防ぐことがで
き、半導体装置の形状評価をさらに精度よく行うことが
できる。
【００５１】この発明のうち請求項５に係るものによれ
ば、半導体装置において第１領域と第２領域とが成すＰ
Ｎ接合が逆バイアスされるため、ともに露呈された第１
及び第２領域のうちの第２領域のみが陰極として機能
し、その表面に金属が析出する。よって、金属の析出の
有無を観察することにより、第１領域と第２領域との境
界についての二次元的な形状評価を行うことができる。
ば、半導体装置において第１領域と第２領域とが成すＰ
Ｎ接合が逆バイアスされるため、ともに露呈された第１
及び第２領域のうちの第２領域のみが陰極として機能
し、その表面に金属が析出する。よって、金属の析出の
有無を観察することにより、第１領域と第２領域との境
界についての二次元的な形状評価を行うことができる。
【００５２】また、この発明のうち請求項６に係るもの
によれば、第１領域の電位が金属イオン溶液の電位より
も高いので、ＰＮ接合の接合面においてリーク電流が生
じた場合であっても、第１領域は陰極として機能しな
い。従って、第１領域の表面に金属が析出することを完
全に防ぐことができ、半導体装置の形状評価をさらに精
度よく行うことができる。
によれば、第１領域の電位が金属イオン溶液の電位より
も高いので、ＰＮ接合の接合面においてリーク電流が生
じた場合であっても、第１領域は陰極として機能しな
い。従って、第１領域の表面に金属が析出することを完
全に防ぐことができ、半導体装置の形状評価をさらに精
度よく行うことができる。
【図１】 本発明の実施の形態１に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態２に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態２に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態３に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図６】 本発明の実施の形態３に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図７】 本発明の実施の形態４に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態４に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図９】 本発明の実施の形態５に係る半導体装置の評
価方法を示す断面図である。
価方法を示す断面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態６に係る半導体装置の
評価方法を示す断面図である。
評価方法を示す断面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態６に係る半導体装置の
評価方法を示す断面図である。
評価方法を示す断面図である。
１ 白金電極、２ 混合エッチャント、３ａ〜３ｇ 直
流電源、４ Ｐ型シリコン基板、５，７ アルミニウム
電極、６ Ｎ型拡散層領域、８ 層間絶縁膜、１０ Ｎ
型シリコン基板、１１ Ｐ型拡散層領域、９ 薄膜化領
域、１２ 金属イオン溶液。
流電源、４ Ｐ型シリコン基板、５，７ アルミニウム
電極、６ Ｎ型拡散層領域、８ 層間絶縁膜、１０ Ｎ
型シリコン基板、１１ Ｐ型拡散層領域、９ 薄膜化領
域、１２ 金属イオン溶液。
Claims (6)
- 【請求項１】 （ａ）Ｎ型の第１領域とＰ型の第２領域
とを有する半導体装置を、少なくとも前記第１領域を露
呈してフッ酸とアルコールの混合液に浸す工程と、 （ｂ）前記第２領域に対して高電位又は同電位の前記混
合液に対して、前記第１領域を高電位にする工程とを備
える半導体装置の評価方法。 - 【請求項２】 前記工程（ａ）においては、前記第２領
域も露呈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】 前記第１領域は半導体基板、前記第２領
域は拡散層領域であり、 （ｃ）前記半導体基板を前記拡散層領域と前記混合液と
の間で薄膜化する工程を更に備える、請求項１記載の半
導体装置の評価方法。 - 【請求項４】 前記工程（ｂ）においては、前記混合液
に対して前記第２領域を低電位にすることを特徴とす
る、請求項１から３のいずれか一つに記載の半導体装置
の評価方法。 - 【請求項５】 （ａ）Ｎ型の第１領域とＰ型の第２領域
とがともに露呈する半導体装置を金属イオン溶液に浸す
工程と、 （ｂ）前記第１領域に対して低電位又は同電位の前記金
属イオン溶液に対して、前記第２領域を低電位にする工
程とを備える半導体装置の評価方法。 - 【請求項６】 前記工程（ｂ）においては、前記金属イ
オン溶液に対して前記第１領域を高電位にすることを特
徴とする、請求項５記載の半導体装置の評価方法。
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