JPS63293937A - 不純物濃度分布測定法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体基板に導入された不純物濃度の分布を
測定する方法に関するものであって、特に、深い凹部側
面に導入された不純物の凹部の深さ方向に対する均一性
の評価に効果がある不純物濃度分布測定法を提供するも
のである。

従来の技術 近年メモリ素子の高密度化に伴って、Ｓｔ基板表面に深
い溝や穴を形成し、この側面を利用して静電容量を作製
する方法が用いられつつある。この為には、溝や大向の
側面に不純物を導入する必要がある。

発明が解決しようとする問題点 しかし、溝や穴の開孔部付近から底部付近まで均一に不
純物が導入されているかどうかを確認する適切な方法は
まだない。例えば、平坦部に形成した抵抗と、溝に平行
或は垂直方向の抵抗とをパターンの幅と長さとで規格化
して比較する方法は一般的ではあるが、これは溝内部の
平均した不純物量を把握できるだけであって、決して深
さ方向の均一性の評価にはならない。さらには不純物量
以外の、結晶欠陥等の影響も受ける可能性もある。

さらに穴に対してはこの方法は使えない。

また、二次イオン質量分析法では、開孔寸法が小さく深
い穴や溝の底部近傍に於ては一次イオンの入射角度が側
面に対して浅くなるので、スバソ夕効率が低下し、さら
に穴や溝の底部付近からの二次イオンの放出効率も低下
するので精度の良い測定はできない。

本発明は、溝や穴の側面に形成された不純物導入領域の
、溝や穴の深さ方向への均一性を評価する方法を提供せ
んとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、半導体表面に形成された凹部を埋め込み、上
記凹部の内側面を含む領域を、例えばアルゴンや酸素、
セシウム等の一次イオンを照射してエツチングし、出て
来る二次イオンを質量分析し、導入された不純物の量を
検出する。エツチング速度を一定にしておけば、二次イ
オン中の不純物に対応するイオンの量の時間的変化を観
測することにより、凹部の深さに対応した場所の不純物
濃度を求めることができる方法である。

作　　用 すなわち、本発明によれば、エツチングされる領域内に
於て、凹部、たとえば溝や穴の開孔部から溝や穴の深さ
に対応するすべての溝や穴の内側面に於て、不純物濃度
が一定であって、エツチング速度が一定であれば、出て
くる二次イオンに含まれる不純物に対応するイオン種の
量は、その面内の不純物量に比例する。従って、溝や穴
の開孔部近傍の不純物濃度がわかれば、溝や穴の内側面
の不純物量は容易に導出される。

実施例 本発明の一実施例を第１図および第２図を用いて説明す
る。第１図は側面に砒素をドーピングされた溝を示す断
面図で、１はＳｔ基板、２は溝側面、４は多結晶Ｓｔで
ある。まず、溝内部３に、例えばＬＰＣＶＤ法によって
多結晶Ｓｔ膜を堆積する。このあと、領域ａを含む部分
に一次イオンとして、ＣＩ！＋イオンを照射し、領域ａ
に対応する部分から放出される二次イオンのうちＡｓ−
イオンを検出する。始めは多結晶Ｓｔのみエツチングさ
れＡｓを含まないがＳｉ基板表面ＡＡ’面上に達した瞬
間に、Ａｓの信号が検出され始める。第２図はこの深さ
方向の分布の一例を示すグラフで、横軸にはエツチング
した深さを、縦軸はＡｓ二次イオンの信号強度を示して
いる。すなわち、Ｓｉ基板表面ＡＡ’面上に対応する点
ＡからＡｓイオンが検出され始める。エツチング量が増
すにつれて、溝側面のへ８濃度が一定であれば、上記Ａ
ｓイオン強度も一定となり、図中、イで示す様なグラフ
が得られる。一方、溝の奥になるに従って、溝側壁のＡ
ｓ　　ドープ量が減少するような場合には、図中、口で
示すように、Ａｓ　イオン強度は深さと共（で低下する
。そして、溝底部に達した瞬間ＺＺ／で示される底面の
Ａｓが検出されるため、Ａｓイオン強度はやや上昇する
。

次に本例を実施する上で注意する点について述べる。ま
ず、Ａｓ　イオンの検出感度について検討する。今Ａｓ
拡散領域の平均濃度が５×１０１８Ｃｒｎ−３で拡散深
さが０．２μｍであるとする。信号検出領域ａの幅を１
７１ｍとすると、このうちＡｓ含有領域は０．２μｍで
あって、％になるから、信号検出領域内のＡｓ濃度は６
Ｘ１０１８．−５Ｘ％＝　Ｉ　Ｘ　１０１”ｃｍ−６と
なる。これは、現状の二次イオン質量分析装置の検出感
度から見て十分な濃度であるといえる。

すなわち、信号検出領域の面積をＳ、拡散深さをり、拡
散領域の深さ方向への平均濃度をＮ、二次イオンの検出
限界濃度をＤとすると、総二次イオン量中の不純物イオ
ン濃度Ｍは によって示される。ここでＡは信号検出領域内に於ける
側面の基板表面上に於ける長さの総和であって、表面上
で、曲線になる場合、上式の誤差は大きくなる。ここで
不純物イオン濃度Ｍが、検出限界濃度りに比べて充分大
なることが必要である。

例えば、検出領域を広くする場合、その中に穴や溝が十
分な高密度で存在することが必要である。

以上の実施例ではＡｓについて述べたが他の不純物でも
同様に測定できる。さらに、溝や穴に多結晶Ｓｌを埋め
込んだが、Ｓ　ｉ０２　ヲＬ　Ｐ　ＣＶ　Ｄ法や、回転
塗布法により埋め込んでも良い。

さら釦、本実施例では行なわなかったが、多結晶ＳＬの
表面に例えば樹脂膜を回転塗布し、選択性の少ないドラ
イエツチング法等によって、多結晶Ｓｔの表面を平坦化
した後、二次イオン質量分析法を用いれば、深さ方向の
測定精度はさらに向上する。

また−次イオンとしてＣ８＋を用いたが、他のイオン種
でも同様の効果が得られることも言うまでもない。

発明の効果 以上のようによれば、深い溝や穴などの凹部の側面にド
ーピングされている不純物の凹部の深さ方向への濃度均
一性を測定することができる。これにより例えば不純物
ドーピング工程の検査が容易に行なうことができる。す
なわち、例えば高密度ｄＲＡＭの蓄積容量形成工程は、
全工程の前半に行なわれるが、この時点で工程検査を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法における被測定試料の断
面図、第２図は同被測定試料の測定結果としてＡｓ濃度
の溝深さ方向の分布を示すグラフである。 １・・・・・・Ｓｔ基板、２・・・・・・溝側面ドープ
層、４・・・・・・多結晶Ｓｉ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板表面に形成され内側面に不純物が導入された
   凹部を埋め込む工程と、上記凹部の内側面を含む領域を
   一次イオンを照射してエッチングし、同時に上記エッチ
   ングにより放出される二次イオンを質量分離して、上記
   不純物に対応する二次イオン強度を測定する工程を含み
   、上記凹部の内側面に導入された凹部深さ方向に対する
   不純物濃度分布を測定するようにした不純物濃度分布測
   定法。