JPS61181949A - 不純物位置深さ方向分析装置 - Google Patents
不純物位置深さ方向分析装置Info
- Publication number
- JPS61181949A JPS61181949A JP60022454A JP2245485A JPS61181949A JP S61181949 A JPS61181949 A JP S61181949A JP 60022454 A JP60022454 A JP 60022454A JP 2245485 A JP2245485 A JP 2245485A JP S61181949 A JPS61181949 A JP S61181949A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/227—Measuring photoelectric effect, e.g. photoelectron emission microscopy [PEEM]
- G01N23/2276—Measuring photoelectric effect, e.g. photoelectron emission microscopy [PEEM] using the Auger effect, e.g. Auger electron spectroscopy [AES]
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は不純物位置深さ方向分析装置に関し、特にラザ
フォードバックスキャッタリング装［ＩＣおいて母体結
晶中の不純物のサイトを深さ方向に測定する装置に関し
、更に詳しくは母体の原子番号より小さな原子番号を持
つ不純物に対し有効な不純物位置深さ方向分析装置に関
する。
フォードバックスキャッタリング装［ＩＣおいて母体結
晶中の不純物のサイトを深さ方向に測定する装置に関し
、更に詳しくは母体の原子番号より小さな原子番号を持
つ不純物に対し有効な不純物位置深さ方向分析装置に関
する。
半導体工業において８ｉ、ＧａＡｓなどの母体結晶にド
ナーあるいはアクセプターとなるべき微量不純物を制御
性良くドーピングする事は不可欠の技術である。ドーピ
ング技術は不純物の種類、濃度のみならず、その深さ方
向分布、および母体結晶に対する位置、即ち正規の格子
位置にあるか、あるいは格子間位置にあるか（以下サイ
トと記す）を制御しなければならない。そのためにはド
ーピングされた半導体結晶中の不純物を的確に評価する
事が必要である。従来、この様な目的のためにホール測
定、Ｃ−Ｖ測定、二次イオン質量分析計。
ナーあるいはアクセプターとなるべき微量不純物を制御
性良くドーピングする事は不可欠の技術である。ドーピ
ング技術は不純物の種類、濃度のみならず、その深さ方
向分布、および母体結晶に対する位置、即ち正規の格子
位置にあるか、あるいは格子間位置にあるか（以下サイ
トと記す）を制御しなければならない。そのためにはド
ーピングされた半導体結晶中の不純物を的確に評価する
事が必要である。従来、この様な目的のためにホール測
定、Ｃ−Ｖ測定、二次イオン質量分析計。
ラザフォードバックスキャッタリング装置（以下ＲＢ８
と記す）などが用いられてきた。このうち、Ｒ，ＢＳは
１００ＫｅＶ 〜１ＭｅＶに加速されたＨ＋あるいはＨ
ｅのイオンビームを試料に照射し、その試料から散乱さ
れてくる入射イオンビームのエネルギーを測定し、試料
表面数μｍまでの情報を非破壊的に得る解析方法である
散乱イオンビームのエネルギーを測定する事により不純
物の種類およびエネルギーの減衰から深さ方向の分布が
わかシ、入射イオンビーム入射角を母体結晶方位に対し
て変化させた時の散乱イオンビームのエネルギー変化か
ら、不純物のサイトを判定する事ができる。即ち特定入
射方向のイオンビームによるチャンネリングを利用する
ものである。これらの原理に基づ〈従来の几ＢＳ装置は
有力な計測装置であるが、重大な欠点を幾つか有してい
る。その一つがＲＢＳによる元素同定が被測定元素の質
量の違いによる後方散乱能に基づくため、重い質量の母
体中の軽い不純物の深さ方向プロファイルは母体の大き
な信号の中に不純物の信号が埋れ、識別が非常に困難で
ある事、次に不純物のサイトを判定するに対して、その
位置が決定できても深さ数μｍの分解能であり、その深
さ分解能が不足している点である。
と記す）などが用いられてきた。このうち、Ｒ，ＢＳは
１００ＫｅＶ 〜１ＭｅＶに加速されたＨ＋あるいはＨ
ｅのイオンビームを試料に照射し、その試料から散乱さ
れてくる入射イオンビームのエネルギーを測定し、試料
表面数μｍまでの情報を非破壊的に得る解析方法である
散乱イオンビームのエネルギーを測定する事により不純
物の種類およびエネルギーの減衰から深さ方向の分布が
わかシ、入射イオンビーム入射角を母体結晶方位に対し
て変化させた時の散乱イオンビームのエネルギー変化か
ら、不純物のサイトを判定する事ができる。即ち特定入
射方向のイオンビームによるチャンネリングを利用する
ものである。これらの原理に基づ〈従来の几ＢＳ装置は
有力な計測装置であるが、重大な欠点を幾つか有してい
る。その一つがＲＢＳによる元素同定が被測定元素の質
量の違いによる後方散乱能に基づくため、重い質量の母
体中の軽い不純物の深さ方向プロファイルは母体の大き
な信号の中に不純物の信号が埋れ、識別が非常に困難で
ある事、次に不純物のサイトを判定するに対して、その
位置が決定できても深さ数μｍの分解能であり、その深
さ分解能が不足している点である。
これらの事は現状の半導体によるイオンエネルギー分析
等の分解能がせいぜい１０ＫｅＶ程度である事に由来し
ている。
等の分解能がせいぜい１０ＫｅＶ程度である事に由来し
ている。
ＲＢ８装置はＳｉの様に軽い母体結晶中のＣｕの様に重
い不純物に対する測定は多くの成功例を示しているがＧ
ａ Ａ ａの様に菫い母体結晶中の８ｉの様に軽い不
純物に対する測定は充分の成果を示していない。
い不純物に対する測定は多くの成功例を示しているがＧ
ａ Ａ ａの様に菫い母体結晶中の８ｉの様に軽い不
純物に対する測定は充分の成果を示していない。
本発明はこの様な従来の欠点を除去せしめて、質量数の
大きい母体中の質量数の小さな不純物の深さ方向分布の
測定を可能ならしめ、かつその母体結晶中におけるサイ
トについての情報を深さ方向に測定する事の出来る不純
物位置深さ方向分析装置を提供する事に６る。
大きい母体中の質量数の小さな不純物の深さ方向分布の
測定を可能ならしめ、かつその母体結晶中におけるサイ
トについての情報を深さ方向に測定する事の出来る不純
物位置深さ方向分析装置を提供する事に６る。
本発明によれば、高加速一次イオン入射により生ずる試
料からの信号を後方散乱イオンではなく、不純物からの
オージェ電子を収集する事により、質量数の大きい母体
中の質量数の小さな不純物の同定を可能ならしめ、また
試料に上記高加速一次イオンとは別の低加速一次イオン
入射を行ない、試料のエツチング機能を付加し、不純物
の深さ方向分布、および母体結晶中におけるサイトの深
さ方向分布を測定可能ならしめる事を特徴とする分析装
置が得られる。
料からの信号を後方散乱イオンではなく、不純物からの
オージェ電子を収集する事により、質量数の大きい母体
中の質量数の小さな不純物の同定を可能ならしめ、また
試料に上記高加速一次イオンとは別の低加速一次イオン
入射を行ない、試料のエツチング機能を付加し、不純物
の深さ方向分布、および母体結晶中におけるサイトの深
さ方向分布を測定可能ならしめる事を特徴とする分析装
置が得られる。
本発明は上述の構成をとることにより従来技術の問題点
を解決した。即ち試料からの信号を散乱イオンでなく、
オージェ電子を検出する事により質量数の大きい母体中
の質量数の小さな不純物の同定が可能になった。従来の
ＲＢＳ装置に備見られている散乱イオンエネルギー分析
装置はそのまま残されているので、分析対象により、両
者の機能を使いわける事が出来る。オージェ電子検出モ
ードの時はエネルギー分析により深さ方向の情報を得る
事が出来ないので別にイオンエツチング用の低速イオン
銃を備えるものとする。試料台は入射一次イオンビーム
方向く対して任意にかつ精度よく角度方位が変えられる
様になっている。その機構は３軸回転になりておシ、任
意の結晶面に対し、入射一次イオンビームのチャンネリ
ングが容易な角度の設定が可能である。
を解決した。即ち試料からの信号を散乱イオンでなく、
オージェ電子を検出する事により質量数の大きい母体中
の質量数の小さな不純物の同定が可能になった。従来の
ＲＢＳ装置に備見られている散乱イオンエネルギー分析
装置はそのまま残されているので、分析対象により、両
者の機能を使いわける事が出来る。オージェ電子検出モ
ードの時はエネルギー分析により深さ方向の情報を得る
事が出来ないので別にイオンエツチング用の低速イオン
銃を備えるものとする。試料台は入射一次イオンビーム
方向く対して任意にかつ精度よく角度方位が変えられる
様になっている。その機構は３軸回転になりておシ、任
意の結晶面に対し、入射一次イオンビームのチャンネリ
ングが容易な角度の設定が可能である。
不純物の母体結晶に対するサイトを決定するにはチャン
ネリング方向とランダム方向に対するオージェ電子の収
率を比較する事によりおこなわれる。深さ方向分析はイ
オンエツチング用の低速イオン銃のエツチングレイトを
参照する事により可能となる。但しイオン電流は結晶の
損傷をもたらさない低加速、低イオン電流密度で行なう
。以上により試料の深さ方向の情報を得るため試料を別
の装置でエツチングし試料を設置し直す必要もなく連続
的操作により測定を行うことができる。
ネリング方向とランダム方向に対するオージェ電子の収
率を比較する事によりおこなわれる。深さ方向分析はイ
オンエツチング用の低速イオン銃のエツチングレイトを
参照する事により可能となる。但しイオン電流は結晶の
損傷をもたらさない低加速、低イオン電流密度で行なう
。以上により試料の深さ方向の情報を得るため試料を別
の装置でエツチングし試料を設置し直す必要もなく連続
的操作により測定を行うことができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は本装置の構成を示すもので１１はＨ”４オンを
１ＭｅＶで加速して試料に入射させるイオン源であり、
ビーム制御のレンズ系も含んでいる。
１ＭｅＶで加速して試料に入射させるイオン源であり、
ビーム制御のレンズ系も含んでいる。
試料１２を搭載した試料台１３は入射ビームに対し任意
に方向づけ出来る様になっており、この場合は試料１２
は８ｉをイオン打ち込みしたＧａＡｓであり、閃亜鉛情
造のチャネリング方向である＜１１０＞を入射ビームに
向けである。オージェ電子検出器１４は試料台１３と連
動し、常に試料１２を一定角で見込む様に設計されてい
る。低速イオンエツチング銃１５も試料１２と一定角を
なす様に連動され常に一定条件でエツチングが行なわれ
る。イオンガスは平坦な面の得やすい酸素が用いられて
いる。全体は筺体１６で囲まれ試料室１７の真空度は１
Ｏ−１０ＴＯＲＲに保たれている。１８は従来の後方散
乱イオンエネルギー分析器である。なお、本装置の測定
動作については前記したとおりである。
に方向づけ出来る様になっており、この場合は試料１２
は８ｉをイオン打ち込みしたＧａＡｓであり、閃亜鉛情
造のチャネリング方向である＜１１０＞を入射ビームに
向けである。オージェ電子検出器１４は試料台１３と連
動し、常に試料１２を一定角で見込む様に設計されてい
る。低速イオンエツチング銃１５も試料１２と一定角を
なす様に連動され常に一定条件でエツチングが行なわれ
る。イオンガスは平坦な面の得やすい酸素が用いられて
いる。全体は筺体１６で囲まれ試料室１７の真空度は１
Ｏ−１０ＴＯＲＲに保たれている。１８は従来の後方散
乱イオンエネルギー分析器である。なお、本装置の測定
動作については前記したとおりである。
第２図は上記のＧａＡｓ：８ｉのイオン打ち込み試料の
７二一リング前後における＜１１０＞チャンネリング配
置の８ｉオージエ電子収率の深さ方向分布である。アニ
ーリング後、格子間位置にあったＳｉの信号が減少して
おり、アニーリングにより、Ｓｉの格子間位置から格子
位置へのサイト変換がおきている事が確認された。この
様に不純物のサイトについて深さ方向の情報が得られる
事が本装置の特筆すべき効果である。質量数の大きい母
体の中の質量数の小さい不純物のサイト位置決定には高
速イオン励起で特性Ｘ線を検出する、いわゆるＰＩＸＢ
（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｘ−ｒａｙ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が知られているが、Ｘ線はオージェ
電子より脱出深さが大きいので充分な深さ方向分解能が
得られていない。
７二一リング前後における＜１１０＞チャンネリング配
置の８ｉオージエ電子収率の深さ方向分布である。アニ
ーリング後、格子間位置にあったＳｉの信号が減少して
おり、アニーリングにより、Ｓｉの格子間位置から格子
位置へのサイト変換がおきている事が確認された。この
様に不純物のサイトについて深さ方向の情報が得られる
事が本装置の特筆すべき効果である。質量数の大きい母
体の中の質量数の小さい不純物のサイト位置決定には高
速イオン励起で特性Ｘ線を検出する、いわゆるＰＩＸＢ
（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｘ−ｒａｙ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が知られているが、Ｘ線はオージェ
電子より脱出深さが大きいので充分な深さ方向分解能が
得られていない。
以上説明したように、本発明によれは、母体結晶中の不
純物のサイトを深さ方向に測定することができ、特技質
量数の大きい母体中の質量数の小さな不純物の深さ方向
分布の測定が可能となり、かつその母体結晶中における
サイトについての情報を深さ方向に連続的に測定するこ
とができる。
純物のサイトを深さ方向に測定することができ、特技質
量数の大きい母体中の質量数の小さな不純物の深さ方向
分布の測定が可能となり、かつその母体結晶中における
サイトについての情報を深さ方向に連続的に測定するこ
とができる。
第１■は本発明の構成図、第２図は本発明によね測定さ
れた不純物位置の深さ方向分布の一例を示す図である。 １１・・・・・・Ｈイオン源、１２・・・・・・試料、
１３・・・・・・試料台、１４・・・・・・オージェ電
子検出器、１５・・・・・・イオンエツチング銃、１６
・・・・・・筐体、１７・・・・・・試料室、１８・・
・・・・イオンエネルギー分析器。 来旨１うの廚Ｉ蛙 第 ２ 図
れた不純物位置の深さ方向分布の一例を示す図である。 １１・・・・・・Ｈイオン源、１２・・・・・・試料、
１３・・・・・・試料台、１４・・・・・・オージェ電
子検出器、１５・・・・・・イオンエツチング銃、１６
・・・・・・筐体、１７・・・・・・試料室、１８・・
・・・・イオンエネルギー分析器。 来旨１うの廚Ｉ蛙 第 ２ 図
Claims (1)
- 一次励起イオンとして高加速エネルギーを持つ軽イオン
を試料に入射せしめる手段と、一次励起イオン入射によ
り試料から発生するオージェ電子をモニターする手段と
、低加速一次イオンを試料に入射し試料のエッチングを
行う低加速イオンエッチング装置とを含み試料から発生
するオージェ電子をモニターすると共に付属の低加速イ
オンエッチング装置を動作させることにより母体結晶中
の不純物の位置を深さ方向に測定することを特徴とする
不純物位置深さ方向分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60022454A JPS61181949A (ja) | 1985-02-07 | 1985-02-07 | 不純物位置深さ方向分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60022454A JPS61181949A (ja) | 1985-02-07 | 1985-02-07 | 不純物位置深さ方向分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61181949A true JPS61181949A (ja) | 1986-08-14 |
Family
ID=12083155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60022454A Pending JPS61181949A (ja) | 1985-02-07 | 1985-02-07 | 不純物位置深さ方向分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61181949A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63233356A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-29 | Shimadzu Corp | オ−ジエ電子分析装置 |
| JP2010016042A (ja) * | 2008-07-01 | 2010-01-21 | Panasonic Corp | 元素分析方法および半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-02-07 JP JP60022454A patent/JPS61181949A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63233356A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-29 | Shimadzu Corp | オ−ジエ電子分析装置 |
| JP2010016042A (ja) * | 2008-07-01 | 2010-01-21 | Panasonic Corp | 元素分析方法および半導体装置の製造方法 |
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