JPH039625B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH039625B2 JPH039625B2 JP56081409A JP8140981A JPH039625B2 JP H039625 B2 JPH039625 B2 JP H039625B2 JP 56081409 A JP56081409 A JP 56081409A JP 8140981 A JP8140981 A JP 8140981A JP H039625 B2 JPH039625 B2 JP H039625B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- junction
- depth
- measured
- silicon
- gate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P74/00—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
半導体デバイス構造の微細化に伴ない浅いPN
接合をコントロール良く作ることが望まれてい
る。PN接合は拡散技術やイオン注入技術により
簡単にできるが、接合深さを制御するには測定せ
ねばならず、現状ではその深さの測定の方がむず
かしくなつている。従来行なわれている方法は、
主に半導体基板を斜めに研磨し、深さ方向のスケ
ールを拡大し、拡大されたPN接合断面について
拡がり抵抗の測定、ステインエツチング等でPN
接合を見つけ、その表面からの距離を拡大率を用
いて深さを求めている。また表面から電界エツチ
ング等の判つた速度でエツチングを行ない、表面
の導電型をくり返し測定してPN接合を見い出す
方法もある。上記の方法はいずれも破壊的測定
で、しかも工数もかかる。表面にMISダイオード
を設けてその容量を測定する方法では一般に
MOSトランジスタのソース、ドレインに用いる
拡散層等に対しては不純物濃度が高すぎて電気的
破壊のため空乏層が延びず、とうていPN接合深
さの測定には使えない。
接合をコントロール良く作ることが望まれてい
る。PN接合は拡散技術やイオン注入技術により
簡単にできるが、接合深さを制御するには測定せ
ねばならず、現状ではその深さの測定の方がむず
かしくなつている。従来行なわれている方法は、
主に半導体基板を斜めに研磨し、深さ方向のスケ
ールを拡大し、拡大されたPN接合断面について
拡がり抵抗の測定、ステインエツチング等でPN
接合を見つけ、その表面からの距離を拡大率を用
いて深さを求めている。また表面から電界エツチ
ング等の判つた速度でエツチングを行ない、表面
の導電型をくり返し測定してPN接合を見い出す
方法もある。上記の方法はいずれも破壊的測定
で、しかも工数もかかる。表面にMISダイオード
を設けてその容量を測定する方法では一般に
MOSトランジスタのソース、ドレインに用いる
拡散層等に対しては不純物濃度が高すぎて電気的
破壊のため空乏層が延びず、とうていPN接合深
さの測定には使えない。
本発明は上記の従来方法の欠点を除き、非破壊
的かつ電気的にPN接合の深さを測る方法を提供
することにある。
的かつ電気的にPN接合の深さを測る方法を提供
することにある。
本発明は不純物濃度の分布が表面付近でほぼゼ
ロで、被測定接合深さより深い所で被測定PN接
合の表面側不純物と逆の伝導型の不純物により、
ステツプ状に高濃度となる半導体基板上に設けら
れたMISダイオードとPN接合ダイオードの容量
を測定することにより構成される。
ロで、被測定接合深さより深い所で被測定PN接
合の表面側不純物と逆の伝導型の不純物により、
ステツプ状に高濃度となる半導体基板上に設けら
れたMISダイオードとPN接合ダイオードの容量
を測定することにより構成される。
本発明の原理は上記の２つのダイオードの容量
を測り、その容量及びMISダイオードについては
他の手段で得た絶縁膜厚により空乏層の厚さを求
め、その厚さの２つのダイオード間の差から絶縁
膜と半導体の界面からPN接合の位置までの距
離、即ちPN接合の深さを求めることにある。
を測り、その容量及びMISダイオードについては
他の手段で得た絶縁膜厚により空乏層の厚さを求
め、その厚さの２つのダイオード間の差から絶縁
膜と半導体の界面からPN接合の位置までの距
離、即ちPN接合の深さを求めることにある。
以下 図に基づいて詳しく説明する。図には本
測定方法の例としてシリコン基板上のｎ型拡散層
の深さの測定例を模式的に示した。図で１はＰ型
基板、２はエピタキシヤル成長方法で設けたノン
ドープシリコン層、３はゲート酸化膜、４はＮ型
シリコンゲート電極、５，６，７はアルミニウム
電極、８は被測定Ｎ型拡散層、９はゲート端子、
１０は拡散層端子、１１は基板端子である。この
図のような構成の場合、各端子間の電位差がゼロ
でも、基板Ｐ型シリコンとゲート及び拡散層Ｎ型
シリコンの電子親和力の差から自然に領域２は空
乏化する。今、シリコンゲート４の下の酸化膜３
の厚さをtOX、その下のノンドープシリコン層２
の厚さ、すなわち３と２の界面から１と２の界面
に到る距離をX1、拡散層８の厚さをxJ、拡散層
８の下のノンドープシリコン２の厚さ、すなわち
８と２の界面から１と２の界面に到る距離をx2と
する。またゲート４と拡散層８の面積をそれぞれ
SG、SDとする。電極９と１１の間の容量をCG、
１０と１１の間の容量をCDとすると、CG、CDは
次のような関係にある。
測定方法の例としてシリコン基板上のｎ型拡散層
の深さの測定例を模式的に示した。図で１はＰ型
基板、２はエピタキシヤル成長方法で設けたノン
ドープシリコン層、３はゲート酸化膜、４はＮ型
シリコンゲート電極、５，６，７はアルミニウム
電極、８は被測定Ｎ型拡散層、９はゲート端子、
１０は拡散層端子、１１は基板端子である。この
図のような構成の場合、各端子間の電位差がゼロ
でも、基板Ｐ型シリコンとゲート及び拡散層Ｎ型
シリコンの電子親和力の差から自然に領域２は空
乏化する。今、シリコンゲート４の下の酸化膜３
の厚さをtOX、その下のノンドープシリコン層２
の厚さ、すなわち３と２の界面から１と２の界面
に到る距離をX1、拡散層８の厚さをxJ、拡散層
８の下のノンドープシリコン２の厚さ、すなわち
８と２の界面から１と２の界面に到る距離をx2と
する。またゲート４と拡散層８の面積をそれぞれ
SG、SDとする。電極９と１１の間の容量をCG、
１０と１１の間の容量をCDとすると、CG、CDは
次のような関係にある。
１／CG＝tOX／EOXSG＋x1／ESiSG (1)
１／CD＝x2／ESiSD (2)
ここでEOX、ESiはそれぞれ酸化膜とシリコンの
誘電率である。これから x1＝ESi・SG（１／CG−tOX／EOXSG） (3) x2＝ESiSD／CD (4) と表わされる。tOXは例えばエリプソメータによ
る光学測定や、このMISダイオードのゲートに正
の大きなバイアスをかけ強反転の状態で端子９，
１０間で測つた容量から求められる。x1とx2が求
まると図から明らかなようにxJは xJ＝x1−x2で求めることができる。
誘電率である。これから x1＝ESi・SG（１／CG−tOX／EOXSG） (3) x2＝ESiSD／CD (4) と表わされる。tOXは例えばエリプソメータによ
る光学測定や、このMISダイオードのゲートに正
の大きなバイアスをかけ強反転の状態で端子９，
１０間で測つた容量から求められる。x1とx2が求
まると図から明らかなようにxJは xJ＝x1−x2で求めることができる。
図に示したような構造のデバイスはシリコンゲ
ートプロセスを用いて以下のように簡単に作るこ
とができる。まずＰ型アクセプタ濃度1019／cm3程
度のシリコンウエハを用意する。例えば被測定接
合深さが０〜1μｍの間にあるとすると、シリコ
ンウエハ上に約1.2〜1.5μｍのノンドープ層をエ
ピタキシヤル成長する。次に気相成長法で、後の
拡散のマスクとなる酸化膜を成長させる。次にゲ
ート領域及び拡散層領域となる部分の酸化膜を選
択除去し、Ｎ型ポリシリコンを気相成長し、ゲー
ト領域となる部分を選択的に残す。次に拡散層と
なるべき領域の酸化膜を除去し、拡散深さを測定
すべきプロセスを用いて拡散層を形成し、次にゲ
ート領域、拡散層領域にコンタクトホールをあけ
例えばアルミニウムを用いて電極を形成する。
ートプロセスを用いて以下のように簡単に作るこ
とができる。まずＰ型アクセプタ濃度1019／cm3程
度のシリコンウエハを用意する。例えば被測定接
合深さが０〜1μｍの間にあるとすると、シリコ
ンウエハ上に約1.2〜1.5μｍのノンドープ層をエ
ピタキシヤル成長する。次に気相成長法で、後の
拡散のマスクとなる酸化膜を成長させる。次にゲ
ート領域及び拡散層領域となる部分の酸化膜を選
択除去し、Ｎ型ポリシリコンを気相成長し、ゲー
ト領域となる部分を選択的に残す。次に拡散層と
なるべき領域の酸化膜を除去し、拡散深さを測定
すべきプロセスを用いて拡散層を形成し、次にゲ
ート領域、拡散層領域にコンタクトホールをあけ
例えばアルミニウムを用いて電極を形成する。
この方法において拡散のプロセスにおいて熱酸
化等によつてシリコンが酸化膜に変化するような
場合には、この測定で求まる距離xJはもとの表面
からのPN接合までの距離であるので、減少した
シリコン層の厚みを、成長した熱酸化膜厚から求
め、その厚さを差し引く。この方法における測定
の限界は拡散工程の熱処理が長く、内部のステツ
プ状の不純物プロフアイルが不純物の拡散により
ステツプ状と認められなくなるところにある。そ
のためこの測定による方法は深い接合よりも浅い
接合の測定に適しているが、このような領域は従
来法では困難であり、しかも特に最近その測定の
必要性が多い領域であるので、その利益は大き
い。
化等によつてシリコンが酸化膜に変化するような
場合には、この測定で求まる距離xJはもとの表面
からのPN接合までの距離であるので、減少した
シリコン層の厚みを、成長した熱酸化膜厚から求
め、その厚さを差し引く。この方法における測定
の限界は拡散工程の熱処理が長く、内部のステツ
プ状の不純物プロフアイルが不純物の拡散により
ステツプ状と認められなくなるところにある。そ
のためこの測定による方法は深い接合よりも浅い
接合の測定に適しているが、このような領域は従
来法では困難であり、しかも特に最近その測定の
必要性が多い領域であるので、その利益は大き
い。
上記のように本発明によれば、従来法では精度
が悪く、しかも破壊的で工数もかかるPN接合の
深さ、特に浅いPN接合の深さを簡単にしかも電
気的測定のみで正確に求めることが可能となる。
また本発明の方法は、シリコン中のＮ型層のみに
限らずＰ型層や他の半導体材料においても適用で
きる利点がある。
が悪く、しかも破壊的で工数もかかるPN接合の
深さ、特に浅いPN接合の深さを簡単にしかも電
気的測定のみで正確に求めることが可能となる。
また本発明の方法は、シリコン中のＮ型層のみに
限らずＰ型層や他の半導体材料においても適用で
きる利点がある。
図は本発明を適用する測定デバイス例の断面構
造の模式図で、１はＰ型基板、２はノンドープ
層、３はゲート酸化膜、４はゲート電極、５，
６，７はアルミニウム端子電極、８は被測定Ｎ型
拡散層、９はゲート端子、１０は拡散層端子、１
１は基板端子である。
造の模式図で、１はＰ型基板、２はノンドープ
層、３はゲート酸化膜、４はゲート電極、５，
６，７はアルミニウム端子電極、８は被測定Ｎ型
拡散層、９はゲート端子、１０は拡散層端子、１
１は基板端子である。
Claims (1)
- １ 不純物濃度の分布が表面付近でほぼゼロで、
被測定PN接合深さより深い所で被測定PN接合
の表面側不純物と逆の伝導型の不純物によりステ
ツプ状に高濃度となる半導体基板の同一の表面上
に設けられたMISダイオードと被測定PN接合ダ
イオードの容量を測定し、各々の容量値から求め
たMIS界面および、PN接合と該不純物ステツプ
との距離からPN接合の表面からの深さを知るこ
とを特徴とする半導体特性測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56081409A JPS57196538A (en) | 1981-05-28 | 1981-05-28 | Measurement of characteristic of semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56081409A JPS57196538A (en) | 1981-05-28 | 1981-05-28 | Measurement of characteristic of semiconductor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57196538A JPS57196538A (en) | 1982-12-02 |
| JPH039625B2 true JPH039625B2 (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=13745529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56081409A Granted JPS57196538A (en) | 1981-05-28 | 1981-05-28 | Measurement of characteristic of semiconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57196538A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003101040A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1981
- 1981-05-28 JP JP56081409A patent/JPS57196538A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57196538A (en) | 1982-12-02 |
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