JPS59198730A - 半導体障壁の投像方法 - Google Patents
半導体障壁の投像方法Info
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- JPS59198730A JPS59198730A JP59072594A JP7259484A JPS59198730A JP S59198730 A JPS59198730 A JP S59198730A JP 59072594 A JP59072594 A JP 59072594A JP 7259484 A JP7259484 A JP 7259484A JP S59198730 A JPS59198730 A JP S59198730A
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- scanning
- signal
- induced
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/265—Contactless testing
- G01R31/2653—Contactless testing using electron beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (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
【発明の詳細な説明】
〔発明の曙する技術分野〕
この発明は、走査電子顕微鏡内で粒子線により誘起され
た信号を処理することにより半導体内の障壁例えはｐｎ
接合を投像する方法に関するものである。
た信号を処理することにより半導体内の障壁例えはｐｎ
接合を投像する方法に関するものである。
高密度集積半導体デバイスの開発に対しては半導体結晶
内部の電位分布あるいはドーパント分布の精確な知識が
必要となる。深さ方向のドーパント分布曲線はコンピュ
ータ・シミューレーショシによって求めることも、ある
いは二次イオン・質量分析法によって測定し決定するこ
とも可能である。ｐｎ接合の深さは電気ｒ：ｉｊ定によ
って決定することができる。
内部の電位分布あるいはドーパント分布の精確な知識が
必要となる。深さ方向のドーパント分布曲線はコンピュ
ータ・シミューレーショシによって求めることも、ある
いは二次イオン・質量分析法によって測定し決定するこ
とも可能である。ｐｎ接合の深さは電気ｒ：ｉｊ定によ
って決定することができる。
しかしデバイスの微小化が進むにつれてドーパントの散
乱又は拡散によって生ずる横効果、例えばマスク縁端に
おける廻り込み拡散が重視される。
乱又は拡散によって生ずる横効果、例えばマスク縁端に
おける廻り込み拡散が重視される。
この横効果を０１μ扉程度の高い分解度をもって測定す
ることは未だ解決されていない問題である。
ることは未だ解決されていない問題である。
誘起された試料電流を利用してｐｎ接合を走査電子顕微
鏡辷に投像することは公知である。しかしこの公知方法
によってはｐｎ接合の形状を要求される精度をもって表
示することは不可能である。
鏡辷に投像することは公知である。しかしこの公知方法
によってはｐｎ接合の形状を要求される精度をもって表
示することは不可能である。
二の発明の目的は、電気的障壁例えば半導体内のｐｎ接
合が試料書面に垂直又は斜めに向っているときこの障壁
を極めそ高い精度で投像する方法を提供することである
。−例を挙げれば半導体デバイスの横ａ面においてｐｎ
接合の断面曲線を最高０，１μｍの不確実性をもって決
定することである。
合が試料書面に垂直又は斜めに向っているときこの障壁
を極めそ高い精度で投像する方法を提供することである
。−例を挙げれば半導体デバイスの横ａ面においてｐｎ
接合の断面曲線を最高０，１μｍの不確実性をもって決
定することである。
、′、０）ら的は特許請求の範囲＠１項に記載した方法
によって達成される。この発明の種々の実施態様は特許
請求の範囲第２項以下に示されている。
によって達成される。この発明の種々の実施態様は特許
請求の範囲第２項以下に示されている。
この発明の実施例を図面について詳細に説明する。
走査電子顕微鏡において誘起された試料゛市原を利用し
たｐｎ接合を投像する装置を第１図に示す。
たｐｎ接合を投像する装置を第１図に示す。
例えばエイ１ルギー２０ｋｅＶの一次電子ＰＥが試料に
侵入し、第１図では球の形に示されている容積Ｇ内で散
乱されエネルギーを失う。この容積Ｇ内部で一次電子Ｐ
Ｅはイオン化により電子・正孔対を作る。容積Ｇがｐｎ
接合から光分離れていると、電子と正孔は平均でその拡
散長に対応する距離を進んだ後再結合する。
侵入し、第１図では球の形に示されている容積Ｇ内で散
乱されエネルギーを失う。この容積Ｇ内部で一次電子Ｐ
Ｅはイオン化により電子・正孔対を作る。容積Ｇがｐｎ
接合から光分離れていると、電子と正孔は平均でその拡
散長に対応する距離を進んだ後再結合する。
一次電子が試料表面に沿ってＸ方向に進みｐｎ接合に近
づくときは、拡散したキャリヤは最後に空間電荷領域Ｓ
ＣＲの電場の影響域に達し、この電場によってそれぞれ
のキャリヤがｐｎ接合の互に反対の側に向って加速され
る（電子はｎ側に、正孔はｐ側に）。外部回路が閉結さ
れているとＥＢＩＣと呼ばれる電荷分離電流Ｉｉが流れ
、この電流は増幅され測定されて例えば走査電子顕微鏡
の画像管の輝度変調に使用される。
づくときは、拡散したキャリヤは最後に空間電荷領域Ｓ
ＣＲの電場の影響域に達し、この電場によってそれぞれ
のキャリヤがｐｎ接合の互に反対の側に向って加速され
る（電子はｎ側に、正孔はｐ側に）。外部回路が閉結さ
れているとＥＢＩＣと呼ばれる電荷分離電流Ｉｉが流れ
、この電流は増幅され測定されて例えば走査電子顕微鏡
の画像管の輝度変調に使用される。
第２図にはｐｎ接合に垂直方向の線走査の結果を図式的
に示す。電荷分離電流工ｉは対数目盛で示されている。
に示す。電荷分離電流工ｉは対数目盛で示されている。
ｐｎ接合から光分離れたところでは′毫／ｆＩ ｉの曲
線は Ｉ ｉ−Ｉ ｉｍ ｅｘｐ（−１ｘ Ｉ／ Ｌ）で表わ
される。１１ｍは■１のとり得る最大値であり、Ｌは少
数キャリヤの拡散長である。
線は Ｉ ｉ−Ｉ ｉｍ ｅｘｐ（−１ｘ Ｉ／ Ｌ）で表わ
される。１１ｍは■１のとり得る最大値であり、Ｌは少
数キャリヤの拡散長である。
Ｘの絶対値が小さいと散乱容積Ｇと空間電荷領域ＳＣＲ
が重なり合い、電荷分離電流■・に対す】 るＬ記の式は成り立たない。特にＸ ＝ ＯにおけるＩ
ｉの値は原則として工ｉｒｎより小さい。ｐｎ接合に誘
起された電流■ｉの大きさは散乱容１９Ｇの直径と空間
電荷領域ＳＣＲの幅および表面再結合の影響の大きさに
関係する。
が重なり合い、電荷分離電流■・に対す】 るＬ記の式は成り立たない。特にＸ ＝ ＯにおけるＩ
ｉの値は原則として工ｉｒｎより小さい。ｐｎ接合に誘
起された電流■ｉの大きさは散乱容１９Ｇの直径と空間
電荷領域ＳＣＲの幅および表面再結合の影響の大きさに
関係する。
ｐｎ接合の位置決めには電荷分離電流■１の大きさの知
識は不必要である。まず粒子線誘起信号１１が電場の強
さが最大であるｐｎＮ合部において最大値となることか
ら出発することができる。
識は不必要である。まず粒子線誘起信号１１が電場の強
さが最大であるｐｎＮ合部において最大値となることか
ら出発することができる。
この点は対称的な電場分布の場合確実に成立する。
これに続いて電荷分離電流が最高値を示す局所を見出せ
ばよい。従って、ｐｎ接合の両側で電荷分離電流Ｉｉの
指数関数変化の出発点はこの発明により電子回路を迎し
て低くすることができる。そのためには暗レベル調整を
利用して電流ｆｉの指数関数変化の出発点を特定の値Ｄ
Ｌより低い値に抑える。これによってｐｎ接合は投像面
では細い明線として表わされる。ｐｎ接合を通過する間
に起る電荷分離電流丁１の最大ｆ直の変動はこの方法の
応用範囲を限定する。この不規則性を抑制して精確な位
置決め゛を可能にするため次に説明する測定法が提案さ
れた。
ばよい。従って、ｐｎ接合の両側で電荷分離電流Ｉｉの
指数関数変化の出発点はこの発明により電子回路を迎し
て低くすることができる。そのためには暗レベル調整を
利用して電流ｆｉの指数関数変化の出発点を特定の値Ｄ
Ｌより低い値に抑える。これによってｐｎ接合は投像面
では細い明線として表わされる。ｐｎ接合を通過する間
に起る電荷分離電流丁１の最大ｆ直の変動はこの方法の
応用範囲を限定する。この不規則性を抑制して精確な位
置決め゛を可能にするため次に説明する測定法が提案さ
れた。
電荷分離電流Ｉｉは第２図に示すような一次元ＥＢＩＣ
曲線工、（２）あるいは二次元）ＥＢＩＣ曲面ｌ１（Ｘ
、ｙ）で表わすことができる。二次元ＥＥＥＩＣ曲面■
・（ｘ、ｙ）を得るためには電荷分離電流１１（Ｘ＋ｙ
）を使用して走査電子顕微鏡の１百像管の輝度を制御す
る。ｐｎ接合に沿って明線が表示され、その幅は″ＩＥ
荷分離電流分布曲線とその指数関係変化の出発点を抑え
る水準ＤＬとに関係する。
曲線工、（２）あるいは二次元）ＥＢＩＣ曲面ｌ１（Ｘ
、ｙ）で表わすことができる。二次元ＥＥＥＩＣ曲面■
・（ｘ、ｙ）を得るためには電荷分離電流１１（Ｘ＋ｙ
）を使用して走査電子顕微鏡の１百像管の輝度を制御す
る。ｐｎ接合に沿って明線が表示され、その幅は″ＩＥ
荷分離電流分布曲線とその指数関係変化の出発点を抑え
る水準ＤＬとに関係する。
第３図、第４図および第５図にシリコンゲート技術によ
ってＰＥられた試料を示す。Ｓｉ３Ｎ、膜で覆われたシ
リコン板Ｓｉの表面にアルミニウム層ＡＩが設けられる
。第３図乃至第５図には（ｎ＋−７ｉ：）エミッタ（＋
） −Ｂ ）ベース接合が示されている。Ｓｉ３Ｎ２表
面安定化層の近くでは電荷分離電流信号１１の最大値が
境界層においての再結合の増大により水準ＤＬ（第２図
）より低くなり、信号工、が完全に消滅する＜ ａ ４
ｒｙｌ）。水ｉ”ＡＤＬが低下すると、第４図におい
て電荷分離電流信号は表面安定化層から遠く離れたｐ
＋１接合部分で更に拡がって図にＲとして表わされたも
のとなる。
ってＰＥられた試料を示す。Ｓｉ３Ｎ、膜で覆われたシ
リコン板Ｓｉの表面にアルミニウム層ＡＩが設けられる
。第３図乃至第５図には（ｎ＋−７ｉ：）エミッタ（＋
） −Ｂ ）ベース接合が示されている。Ｓｉ３Ｎ２表
面安定化層の近くでは電荷分離電流信号１１の最大値が
境界層においての再結合の増大により水準ＤＬ（第２図
）より低くなり、信号工、が完全に消滅する＜ ａ ４
ｒｙｌ）。水ｉ”ＡＤＬが低下すると、第４図におい
て電荷分離電流信号は表面安定化層から遠く離れたｐ
＋１接合部分で更に拡がって図にＲとして表わされたも
のとなる。
これによってｐｎ接合の位置決めは表面安定化層付近で
は更に不情確となるおそれがある。この境界と表面の作
用の問題を避け、より精確な位置分解を行なうため計算
機によってＥＢＩＣ信号Ｉ・を処理する次の方法を提案
する。例えば小型コンピュータＨＰ ９８２６を使用し
て３２４Ｘ２４３点を１２ビット形式で記憶し処理する
ことができる。
は更に不情確となるおそれがある。この境界と表面の作
用の問題を避け、より精確な位置分解を行なうため計算
機によってＥＢＩＣ信号Ｉ・を処理する次の方法を提案
する。例えば小型コンピュータＨＰ ９８２６を使用し
て３２４Ｘ２４３点を１２ビット形式で記憶し処理する
ことができる。
二次元ｇＢＩｃ像ｌ１（ｘ、ｙ）の全体がコンピュ−夕
に記憶された後ＥＢＩＣ信号ｌ１（ｘ、ｙ）の最大値を
決めることができる。行走査方向とｐｎ接合の間の角が
小さ過ぎないとき、例えば最も簡単なケースでは二次元
ＦＢＩＣ信号工ｉ（Ｘ、ｙ）２行走査の繰り返しによっ
て決定することができる。多くの場合試料を回転するか
走査線方向を回転することによって走査方間とｐｎ接合
の間の角を小さ過ぎないようにすることができる。適当
なアルゴリズムを採用すれば雑音による妨害は抑えるこ
とができる。コンピュータで得られた結果はプロッタあ
るいは走査電子、顕微鏡の画像スクリーン上に表示する
ことができる。電子顕微鏡の場合は第５図に示すように
画像の一部分を二次電子によって作ることができる。第
４図の場合と異り第５図においてはｐｎｎ接合がその全
長に亘って一定のコントラストと幅をもって表示されて
いる。
に記憶された後ＥＢＩＣ信号ｌ１（ｘ、ｙ）の最大値を
決めることができる。行走査方向とｐｎ接合の間の角が
小さ過ぎないとき、例えば最も簡単なケースでは二次元
ＦＢＩＣ信号工ｉ（Ｘ、ｙ）２行走査の繰り返しによっ
て決定することができる。多くの場合試料を回転するか
走査線方向を回転することによって走査方間とｐｎ接合
の間の角を小さ過ぎないようにすることができる。適当
なアルゴリズムを採用すれば雑音による妨害は抑えるこ
とができる。コンピュータで得られた結果はプロッタあ
るいは走査電子、顕微鏡の画像スクリーン上に表示する
ことができる。電子顕微鏡の場合は第５図に示すように
画像の一部分を二次電子によって作ることができる。第
４図の場合と異り第５図においてはｐｎｎ接合がその全
長に亘って一定のコントラストと幅をもって表示されて
いる。
線の幅は投像方法に関係する。即ちＥＢＩＣ信号工信号
工大は鮮鋭なものではないから、ＥＢＩＣ信号のディジ
タル化に際してその最大部に２点又は３点から成るプラ
トーが表われる。このプラトーは第５図において約５０
ｎｍの線幅に対応する。線幅の追加拡大は画像面のギ
イジタル化に基いて生ずる。
工大は鮮鋭なものではないから、ＥＢＩＣ信号のディジ
タル化に際してその最大部に２点又は３点から成るプラ
トーが表われる。このプラトーは第５図において約５０
ｎｍの線幅に対応する。線幅の追加拡大は画像面のギ
イジタル化に基いて生ずる。
計算機の使用に対しては走査′電子顕微鏡が例えば１画
面１０００行、１行１０００点走査のディジタル式うス
ク発生装置を備えていることが前提となる。計算機には
各行の走査に対してその行の１０００個の画素のＥＢＩ
Ｃ信号の値が記憶されていなければならない。行走査が
終ると計算機はＥＢ工Ｃ信号最高の点を決定し、その後
初めて画像スクリーン上に明点として表示する。この表
示は同じ行に戻るかあるいは次の行走査中に行なわれる
。次の行で表示する場合には位置決定の誤差は５０００
倍の拡大率においても２０ ｎｍに過ぎず無視できる。
面１０００行、１行１０００点走査のディジタル式うス
ク発生装置を備えていることが前提となる。計算機には
各行の走査に対してその行の１０００個の画素のＥＢＩ
Ｃ信号の値が記憶されていなければならない。行走査が
終ると計算機はＥＢ工Ｃ信号最高の点を決定し、その後
初めて画像スクリーン上に明点として表示する。この表
示は同じ行に戻るかあるいは次の行走査中に行なわれる
。次の行で表示する場合には位置決定の誤差は５０００
倍の拡大率においても２０ ｎｍに過ぎず無視できる。
第６図、第７図および第８図に電気障壁の精確な位置決
定の別法を示す。第６図の方法では例えば試料表面の行
走査とそれに対応する。ＥＢＩＣ信号■１の計算機記憶
によって等筋線と呼ばれているＥＢＩＣ信号のほぼ等し
い高さの点を結んだ線を決定することグできる。これか
ら更にＸ方向とＸ方向（二１６いての最大値が与えられ
る。この最大値は零近似においてｐｎ接合の位置決定に
利用することができ、る。ｐｎ接合曲線が湾曲している
ときは、この曲線Ｓをいくつかの区域に分割し各区域に
ある程度確定される曲率とある程度確定される曲率中心
があるようにすることができる。それぞれの曲率中心の
近くに一つの点Ｐ（ｘ、ｙ）を選定し、この点から出発
してほぼ最短路を通ってこの曲率中心に属するｐｎ接合
部分区域の種々の点に向って線走査を実施する。この線
走査のそれぞれに対してｇＢＩｃ信号工ｉを表示し、又
ＥＢＩＣ信号■ｉのそれギれにどいて最大’ｉｆを求め
る。その際各走査線毎に一連の点に亘って平均をとって
妨害効果が打消されるようにする。平均をとる点の数は
キれに１点を加えても１点を差し引いても平均値に実質
上変化が起らなくなるまで変える。
定の別法を示す。第６図の方法では例えば試料表面の行
走査とそれに対応する。ＥＢＩＣ信号■１の計算機記憶
によって等筋線と呼ばれているＥＢＩＣ信号のほぼ等し
い高さの点を結んだ線を決定することグできる。これか
ら更にＸ方向とＸ方向（二１６いての最大値が与えられ
る。この最大値は零近似においてｐｎ接合の位置決定に
利用することができ、る。ｐｎ接合曲線が湾曲している
ときは、この曲線Ｓをいくつかの区域に分割し各区域に
ある程度確定される曲率とある程度確定される曲率中心
があるようにすることができる。それぞれの曲率中心の
近くに一つの点Ｐ（ｘ、ｙ）を選定し、この点から出発
してほぼ最短路を通ってこの曲率中心に属するｐｎ接合
部分区域の種々の点に向って線走査を実施する。この線
走査のそれぞれに対してｇＢＩｃ信号工ｉを表示し、又
ＥＢＩＣ信号■ｉのそれギれにどいて最大’ｉｆを求め
る。その際各走査線毎に一連の点に亘って平均をとって
妨害効果が打消されるようにする。平均をとる点の数は
キれに１点を加えても１点を差し引いても平均値に実質
上変化が起らなくなるまで変える。
次に点Ｐ（ｘ、ｙ）の近くに別の点Ｐ （ｘ ＋ｉＸ、
ｙ＋Δｙ）を選定し、Ｐ（ｘ、ｙ）について説明した操
作をこの点についても繰り返す。その際ｐｎ接合の一つ
の湾曲区域に属する部分区域の位置決めが点Ｐ（ｘ、ｙ
）から出発した操作による位置決めと一致したとき、こ
のｐｎｎ接合の部分区域の位置決めは確かなものとなる
。部分区域の二つの位置決めが一致しないときは、前の
操作で選ばれた点の近くに別の点を選び出、して新たな
位置決め操作の出発点として位置決めを行ない、これを
前の決定と比較する。この操作を続く二回の位置決めが
実質上一致するまで繰り返す。
ｙ＋Δｙ）を選定し、Ｐ（ｘ、ｙ）について説明した操
作をこの点についても繰り返す。その際ｐｎ接合の一つ
の湾曲区域に属する部分区域の位置決めが点Ｐ（ｘ、ｙ
）から出発した操作による位置決めと一致したとき、こ
のｐｎｎ接合の部分区域の位置決めは確かなものとなる
。部分区域の二つの位置決めが一致しないときは、前の
操作で選ばれた点の近くに別の点を選び出、して新たな
位置決め操作の出発点として位置決めを行ない、これを
前の決定と比較する。この操作を続く二回の位置決めが
実質上一致するまで繰り返す。
第７図に示した方法では最初に画面全体のＥＢＩＣ’信
号■ｉの絶対的最大値Ｍ （ｘ ｔ Ｙ ）を求める
。
号■ｉの絶対的最大値Ｍ （ｘ ｔ Ｙ ）を求める
。
妨害効果を抑制するためこの最大値を取囲む区域内で隣
り合せたいくつかの点をまとめて一つの区画とし、この
ようにして作られた多数の区画のそれぞれに対してＥＢ
ＩＣ信号Ｉｉの平均値を求める。
り合せたいくつかの点をまとめて一つの区画とし、この
ようにして作られた多数の区画のそれぞれに対してＥＢ
ＩＣ信号Ｉｉの平均値を求める。
絶対的の最大値Ｍ（ｘ、ｙ）はｐｎ接合りにあるから、
最大値に続く２番目の大きさのＦＢＩＣ信号値を示す点
Ｎ（ｘ、ｙ）の周りの区画もｐｎ接合上にある。この点
Ｎ（ｘ、ｙ）の周りの区画から出発して点Ｎ（ｘ、ｙ）
の周りで求めた総てのＦＢＩＣ信号■ｉの値の中最犬の
値を示す別の区画を探し出す。但しそれまでにｐｎ接合
に所属するものと決められている点の値は除いておく。
最大値に続く２番目の大きさのＦＢＩＣ信号値を示す点
Ｎ（ｘ、ｙ）の周りの区画もｐｎ接合上にある。この点
Ｎ（ｘ、ｙ）の周りの区画から出発して点Ｎ（ｘ、ｙ）
の周りで求めた総てのＦＢＩＣ信号■ｉの値の中最犬の
値を示す別の区画を探し出す。但しそれまでにｐｎ接合
に所属するものと決められている点の値は除いておく。
このように前の段階で求められたｐｎ接合上の点を出発
点として次々とｐｎ接合上の点を探し求めて“行くこと
によりｐｎ接合全体を決定することができる。
点として次々とｐｎ接合上の点を探し求めて“行くこと
によりｐｎ接合全体を決定することができる。
平均値をとる区画即ち点の集群の大きさは、一つの点を
追加してもあるいは引き去ってもｐｎ接合の位置決定に
は実質上変更がなくなるまで変化させる。
追加してもあるいは引き去ってもｐｎ接合の位置決定に
は実質上変更がなくなるまで変化させる。
空間電荷領域ＳＣＲの幅が散乱容積Ｇの直径に比べて大
きい場合に荷動な別の方法を第８図について説明する。
きい場合に荷動な別の方法を第８図について説明する。
この場合Ｅ ＢＩ Ｃ信ＬＳＩ、の曲線にはプラトー（
平坦部）がある。まず空間電荷領域ＳＣＲの内部にある
ＥＢＩＣ信号１１の一定値（プラトー値）をｐｎ接合の
ある区域に亘って多数の線走査により調整する。その際
−回の線走査毎に■ｉの測定値の対数をとる。これによ
ってＥＢＩＣ信号曲線は近似的に直線となる。各線走査
において求められたＰＪ Ｂ Ｉ Ｃ信弼■１の曲線の
」ニ昇部と下降部において信号値の対数曲線がほぼ直線
になる二つの点Ｆを探し出す。次いでこの点Ｆにおいて
対数信号曲線の上昇傾度を二次元的に０１１］定する。
平坦部）がある。まず空間電荷領域ＳＣＲの内部にある
ＥＢＩＣ信号１１の一定値（プラトー値）をｐｎ接合の
ある区域に亘って多数の線走査により調整する。その際
−回の線走査毎に■ｉの測定値の対数をとる。これによ
ってＥＢＩＣ信号曲線は近似的に直線となる。各線走査
において求められたＰＪ Ｂ Ｉ Ｃ信弼■１の曲線の
」ニ昇部と下降部において信号値の対数曲線がほぼ直線
になる二つの点Ｆを探し出す。次いでこの点Ｆにおいて
対数信号曲線の上昇傾度を二次元的に０１１］定する。
対数信号曲線上の点Ｆを通ってこの傾斜角をもつ直線を
引き、対数信号の最大を７Ｍろ水平線と交る点をＴとす
る。この二つの交点Ｔの間隔すがｐｎ接合の幅すを決定
する。
引き、対数信号の最大を７Ｍろ水平線と交る点をＴとす
る。この二つの交点Ｔの間隔すがｐｎ接合の幅すを決定
する。
これまでは常に信号Ｉｉの最大がｐｎ接合と一致するも
のとして来たが、この前提は空間電荷領域ＳＣＲ内の電
場が対称的であり、それぞれの少数キャリヤの拡散長が
同程度の大きさである限り満たされている。しかしｎ領
域とｐ領域でドーパント濃度が大きく異っていると電場
分布は非対称的となり拡散長も異ってくる。この場合Ｆ
ＢＩＣ信号Ｉｉの最大とｐｎ接合は正確には一致しない
。
のとして来たが、この前提は空間電荷領域ＳＣＲ内の電
場が対称的であり、それぞれの少数キャリヤの拡散長が
同程度の大きさである限り満たされている。しかしｎ領
域とｐ領域でドーパント濃度が大きく異っていると電場
分布は非対称的となり拡散長も異ってくる。この場合Ｆ
ＢＩＣ信号Ｉｉの最大とｐｎ接合は正確には一致しない
。
第２図、″第４図および第５図の実施例（エミッタのド
ーパント密度 ］Ｏｃｍ 、ベースのドーパント密
度１０１１１ｃｍ−３）について概算すると、ＦＢＩＣ
信号Ｉｉの最大からのｐｎ接合の外れΔＸは約］Ｏｎｍ
となる。これは実際のエミッタ・ベース接合が無視でき
る程度にエミッタに向って移動していることを意味して
いる。この誤差ΔＸをできるだけ小さくするには散乱容
積Ｇをできるだけ小さくしなければならない。そのため
には−次電子ＰＥの加速電圧をできるだけ低くする必要
がある。
ーパント密度 ］Ｏｃｍ 、ベースのドーパント密
度１０１１１ｃｍ−３）について概算すると、ＦＢＩＣ
信号Ｉｉの最大からのｐｎ接合の外れΔＸは約］Ｏｎｍ
となる。これは実際のエミッタ・ベース接合が無視でき
る程度にエミッタに向って移動していることを意味して
いる。この誤差ΔＸをできるだけ小さくするには散乱容
積Ｇをできるだけ小さくしなければならない。そのため
には−次電子ＰＥの加速電圧をできるだけ低くする必要
がある。
第７図には点の区画としてＦＯからＦＢまでが記入され
ている。これらの区画のそれぞれにおいてそこに含まれ
る走査点に亘って平均をとったＥＢＩＣ信号値■１が与
えら、ｈる。ＦＯとＦＢにおいての値はそれらが既に接
合領域に属するものと決定されているため考慮されない
。残りのＦｌ乃至Ｆｌの中ではＦ４が最高のＦＢ ＩＣ
信号平均値を示すからＦ４は接合領域に属しているもの
である。
ている。これらの区画のそれぞれにおいてそこに含まれ
る走査点に亘って平均をとったＥＢＩＣ信号値■１が与
えら、ｈる。ＦＯとＦＢにおいての値はそれらが既に接
合領域に属するものと決定されているため考慮されない
。残りのＦｌ乃至Ｆｌの中ではＦ４が最高のＦＢ ＩＣ
信号平均値を示すからＦ４は接合領域に属しているもの
である。
第９図にこの発明の方法を実行する装置のブロックダイ
ヤグラムを示す。走査電子顕微鏡ＳＥＥＭ内で一次電子
ＰＥが試料Ｉ）を照射する。試料りはここではダイオー
ドとして示されている。閉結された外部回路に電荷分離
電流ＩＤＢＩＣが流れ、電流電圧変換器ＣＶＣによって
電圧信号に変換される。
ヤグラムを示す。走査電子顕微鏡ＳＥＥＭ内で一次電子
ＰＥが試料Ｉ）を照射する。試料りはここではダイオー
ドとして示されている。閉結された外部回路に電荷分離
電流ＩＤＢＩＣが流れ、電流電圧変換器ＣＶＣによって
電圧信号に変換される。
この電圧信号はＡＤ変換器ＡＤＣを通してマルチプログ
ラマｌｌ’、／ＩＰＲに導かれる。この測定信号は計算
機ＣＯＭで処理される。測定信号の処理は特定のプログ
ラムによって制御される。」］］定結果はプロッタＰＬ
Ｔに表示される。−次電孕の偏向も計算機ＣＯＭで制御
される。そのためにはマルチプログラマＭＰＲに所属す
るＤＡ変換器１） Ａ Ｃを通して信号が走査電子顕微
鏡の偏向コイルＳＣに送られる。測定結果は同じくマル
チプログラマＭＰＲに所属する別のＤＡ変換器］）ＡＣ
を通して画像スクリーンＣＲＴ上に表示される。この画
像スクリ−ンは例えば七査電子顕微鏡ＳＥＭに所属する
ものである。
ラマｌｌ’、／ＩＰＲに導かれる。この測定信号は計算
機ＣＯＭで処理される。測定信号の処理は特定のプログ
ラムによって制御される。」］］定結果はプロッタＰＬ
Ｔに表示される。−次電孕の偏向も計算機ＣＯＭで制御
される。そのためにはマルチプログラマＭＰＲに所属す
るＤＡ変換器１） Ａ Ｃを通して信号が走査電子顕微
鏡の偏向コイルＳＣに送られる。測定結果は同じくマル
チプログラマＭＰＲに所属する別のＤＡ変換器］）ＡＣ
を通して画像スクリーンＣＲＴ上に表示される。この画
像スクリ−ンは例えば七査電子顕微鏡ＳＥＭに所属する
ものである。
第１図は従来型のｐｎ接合投像装置を示し、第２図は第
１図の装置によりｐ、ｎ接合を横切って線走査した結果
の概略を示す。第３図乃至ｉｓ図はこの発明の詳細な説
明する図面であり、第６図乃至第８図はこの発明の実施
状態を説明する図面であり、第９図はこの発明の方法を
実行する装置のブロック接続渕である。 ＰＥ・・・−次電子、 Ｄ・・・試料、 ＦＢＩＣ・・
・電荷分離電流、 ＳＥＭ・・・走査電子顕微鋳、ＣＶ
Ｃ・・・電流電圧変換器、 Ｍ’ Ｐ Ｒ・・・マルチ
プログラマ、 ＣＯＭ・・・計算機、 ＦＩＬＴ・・・
プロッタ、 ＳＣ・・・偏向コイル、 Ｃ’ＲＴ・・
・画像スクリーン。 ＩＧ Ｉ ＩＧ ２ ｘ＝Ｏｘ−− ＩＧ３ ＩＧ ５ ＩＧ６
１図の装置によりｐ、ｎ接合を横切って線走査した結果
の概略を示す。第３図乃至ｉｓ図はこの発明の詳細な説
明する図面であり、第６図乃至第８図はこの発明の実施
状態を説明する図面であり、第９図はこの発明の方法を
実行する装置のブロック接続渕である。 ＰＥ・・・−次電子、 Ｄ・・・試料、 ＦＢＩＣ・・
・電荷分離電流、 ＳＥＭ・・・走査電子顕微鋳、ＣＶ
Ｃ・・・電流電圧変換器、 Ｍ’ Ｐ Ｒ・・・マルチ
プログラマ、 ＣＯＭ・・・計算機、 ＦＩＬＴ・・・
プロッタ、 ＳＣ・・・偏向コイル、 Ｃ’ＲＴ・・
・画像スクリーン。 ＩＧ Ｉ ＩＧ ２ ｘ＝Ｏｘ−− ＩＧ３ ＩＧ ５ ＩＧ６
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）特定の走査点（Ｐ（ｘ、ｙ）、Ｐ（ｘ＋ΔＸ＋
ｙ−ｚ、ｙＬ ■（ｘｔ ｙ）ｅ ＮＣｘｅ ｙ）、
Ｆ（Ｘ、ｙ））において粒子線によって誘起された信号
が、これらの特定走査点の間りの一定区域内にある別の
走査点において粒子線によって誘起された信号に対比し
て特定の際立った性質を示すことによってこれらの特定
走査線が定義づけられ、その際この特定の ３性質が
半導体障壁（ｐｎ接合）の位置の限定に使用されること
を特徴とする走査粒子顕微鏡内で粒子線によって誘起さ
れた信号を処理することより半導体障壁を投像するげ法
。 ２）一つの走査点ＣＰ（ｘ、ｙ））を適当に選び出して
、−の点から出てほぼ最短路を通って位置決めの対象と
なっている障壁内のそれぞ点（Ｈ）を通過する一つに沿
って作られた信号が、走査点（Ｐ（ｘ、ｙ）の近隣にあ
る走査点（Ｐ（ｘ＋ΔＸ、ｙ＋Δｙ））から出て少くと
も点Ｈの近くで障壁を通り抜ける走査線に沿って作られ
る信号と実質と一致するようにし、これらの走査線の一
つに沿って粒子ビームにより誘起された信号の最大が半
導体障壁（Ｓ）の一点に相関するものとすることを特徴
とする特許請求の範囲弁１項記載の方法。 ）走査点（Ｍ（ｘ、 ｙ）） ｋ適当に選定し−ここ
の走査点において粒子線により誘起された信号がその他
の走査点において可能な粒子線誘起信号の総てに比べて
最高値を示すよ遁ニし、走査点（Ｍ（ｘ、ｙ））？出発
点として走査点（Ｎ（ｘ、ｙ））を適当に選定し、この
走査点（：Ｎ（ｘ、ｙ））において粒子線によって誘起
された信号が、走査点（Ｍ（ｘ、ｙ））（ｘ＋ｙ））の
周囲において可能な総ての粒子線誘起信号の中晟高値を
示すようにし、走査点（Ｎ（ｘ、ｙ））を出発点として
この走査点の周囲に粒子線誘起信号が走査点（Ｍ（ｘ、
ｙ’））と（Ｎ（Ｘ＋ｙ））においての粒子線誘起信号
値を除いて最高値を示す走査点を選び出すようにし、」
二記の操作を繰り返して選出された走査点（Ｍ （ｘ
ｙ ｙ ） 、Ｎ （ｘ、ｙ））、 ・・・の列が
障壁（Ｓ）の断面線を与えるものとすることを特徴とす
る特許請求範囲第１項記載の方法。 ４）一つの走査線が障壁をその厚さくｂ）方向に貫通す
るように障壁の輻＋ｂ）を選び、この線に沿って粒子線
によって誘起された信号の対数をとり、走査線に沿う総
ての粒子線誘起信号の対数が作る曲線の上昇部と下降部
に８いてそれぞれ一つの点（Ｆ（Ｘ、５’））を適当に
選び出し、これらの点の両イト１１で誘起信号対数曲線
ができるだけ線形になるようにし。 誘起信”号対数曲線の上昇傾度を点（Ｆ’（Ｘ。 ｙ））にどいて求め、二つの点（Ｆ（ｘ、ｙ））を通っ
て一ヒ記の上昇暗度をもって直線を引き、この直線とＬ
記の走査線上で求められた誘起信号対数曲線の最大点を
通る水平線との交点（Ｔ）が接合層のこのラスク線に沿
う厚さくｂ）を決めるものとすることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の方法。 ５）静電現象（雑音）：二よって誘発される効果をいく
つかの隣合せる走査点に亘って平均をとることによって
抑制することを特徴とする特許請求の範囲第】項乃至第
４項の一つに記載の方法。 、６）平均をとる走査売の個数を、一つの走査点をつけ
加えあるいは差し引いても平均値が実質−Ｌ変更しない
ように選ぶことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3313597 | 1983-04-14 | ||
| DE33135975 | 1983-04-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59198730A true JPS59198730A (ja) | 1984-11-10 |
Family
ID=6196421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072594A Pending JPS59198730A (ja) | 1983-04-14 | 1984-04-11 | 半導体障壁の投像方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4646253A (ja) |
| EP (1) | EP0122563B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59198730A (ja) |
| DE (1) | DE3470225D1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4665313A (en) * | 1985-06-28 | 1987-05-12 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for displaying hole-electron pair distributions induced by electron bombardment |
| JPH01102841A (ja) * | 1987-10-14 | 1989-04-20 | Toshiba Corp | 画像形成方法 |
| GB2247345B (en) * | 1990-07-05 | 1995-04-05 | Haroon Ahmed | Integrated circuit structure analysis |
| US5598345A (en) * | 1990-11-29 | 1997-01-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for inspecting solder portions |
| US5262642A (en) * | 1992-02-26 | 1993-11-16 | Northwestern University | Scanning tunneling optical spectrometer |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3879613A (en) * | 1971-12-13 | 1975-04-22 | Philips Corp | Methods of manufacturing semiconductor devices |
| US3772520A (en) * | 1972-03-21 | 1973-11-13 | Us Air Force | Method for the investigation of thin films on a semiconductor substrate in a scanning electron microscope |
| DE2547079C3 (de) * | 1975-10-17 | 1979-12-06 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zur Korpuskularbestrahlung eines Präparats |
| DE2611411C3 (de) * | 1976-03-18 | 1980-07-17 | Helmut Fischer Gmbh & Co Institut Fuer Elektronik Und Messtechnik, 7032 Sindelfingen | Vorrichtung zum Messen der Dicke von Schichten mit einem die Schicht bestrahlenden Radionuklid |
| US4253154A (en) * | 1979-01-11 | 1981-02-24 | North American Philips Corporation | Line scan and X-ray map enhancement of SEM X-ray data |
| US4433384A (en) * | 1981-10-05 | 1984-02-21 | Varian Associates, Inc. | Pattern data handling system for an electron beam exposure system |
| JPS5871541A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-28 | Hitachi Ltd | イオンマイクロアナライザ |
| BR8108474A (pt) * | 1981-12-29 | 1983-08-16 | Minas Gerais Siderurg | Metodo e dispositivo para determinacao de distancias interplanares em figuras de difracao de eletrons |
| US4438336A (en) * | 1982-03-26 | 1984-03-20 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Corpuscular radiation device for producing an irradiation pattern on a workpiece |
-
1984
- 1984-04-06 EP EP84103821A patent/EP0122563B1/de not_active Expired
- 1984-04-06 DE DE8484103821T patent/DE3470225D1/de not_active Expired
- 1984-04-11 JP JP59072594A patent/JPS59198730A/ja active Pending
- 1984-04-12 US US06/599,713 patent/US4646253A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3470225D1 (en) | 1988-05-05 |
| EP0122563A3 (en) | 1985-07-03 |
| EP0122563B1 (de) | 1988-03-30 |
| EP0122563A2 (de) | 1984-10-24 |
| US4646253A (en) | 1987-02-24 |
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