JPH04340741A - イオン注入量測定方法、イオン注入量測定用シリコン結晶の作製方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
イオン注入量測定方法、イオン注入量測定用シリコン結晶の作製方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH04340741A JPH04340741A JP11305591A JP11305591A JPH04340741A JP H04340741 A JPH04340741 A JP H04340741A JP 11305591 A JP11305591 A JP 11305591A JP 11305591 A JP11305591 A JP 11305591A JP H04340741 A JPH04340741 A JP H04340741A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン結晶に注入さ
れたイオン数の深さ方向の分布を測定する方法に関する
。更に、本発明は、この方法でイオン注入量を測定する
ためのシリコン結晶と、この方法を利用してイオン注入
条件を決定する半導体装置の製造方法に関する。
れたイオン数の深さ方向の分布を測定する方法に関する
。更に、本発明は、この方法でイオン注入量を測定する
ためのシリコン結晶と、この方法を利用してイオン注入
条件を決定する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】近年の半導体装置の微細化に伴い、微細な
領域でのイオン注入の制御が要求されている。そのため
には、微細領域（サブミクロン以下）での注入イオン量
の深さ方向の分布を測定する必要がある。本発明は、そ
のような半導体装置のうちでも特にＭＯＳのゲート電圧
の調整に使われるようなイオン注入過程での、イオン注
入量の測定に関する。
領域でのイオン注入の制御が要求されている。そのため
には、微細領域（サブミクロン以下）での注入イオン量
の深さ方向の分布を測定する必要がある。本発明は、そ
のような半導体装置のうちでも特にＭＯＳのゲート電圧
の調整に使われるようなイオン注入過程での、イオン注
入量の測定に関する。
【０００３】
【従来の技術】注入イオン数の深さ方向の分布を測定す
る従来技術の代表的なものに、後方散乱法、核反応法、
放射化分析法、の三つがある。これら三種の技術の特徴
を表１にまとめて示す。
る従来技術の代表的なものに、後方散乱法、核反応法、
放射化分析法、の三つがある。これら三種の技術の特徴
を表１にまとめて示す。
【０００４】
【表１】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の注入イオン
数の深さ方向の分解能は、表１から明らかなように０．
０１〜０．０３μｍ程度であるが、これらの従来技術の
方法はいずれも、標準試料を用いて予め用意された検量
線を利用して注入イオン数を相対的に測定するものであ
って、定量性の議論はこの検量線の良し悪しに大きく依
存している。ところが、良好な検量線を用意するために
は高度の技術を必要とするので、これらの従来技術の方
法には手軽には行えないという欠点があった。
数の深さ方向の分解能は、表１から明らかなように０．
０１〜０．０３μｍ程度であるが、これらの従来技術の
方法はいずれも、標準試料を用いて予め用意された検量
線を利用して注入イオン数を相対的に測定するものであ
って、定量性の議論はこの検量線の良し悪しに大きく依
存している。ところが、良好な検量線を用意するために
は高度の技術を必要とするので、これらの従来技術の方
法には手軽には行えないという欠点があった。
【０００６】また、やはり表１から明らかなように、従
来技術の測定法の水平分解能はせいぜい１０μｍ以上で
あった。これでは、サブミクロン領域のイオン注入数を
直接測定することができない。
来技術の測定法の水平分解能はせいぜい１０μｍ以上で
あった。これでは、サブミクロン領域のイオン注入数を
直接測定することができない。
【０００７】本発明は、シリコン結晶のサブミクロン領
域においてイオン注入数の深さ方向の分布を絶対測定す
る方法を提供することを目的とする。
域においてイオン注入数の深さ方向の分布を絶対測定す
る方法を提供することを目的とする。
【０００８】本発明はまた、本発明の方法でもってイオ
ン注入量を測定するのに使用するためのシリコン結晶の
作製方法を提供することを目的とする。シリコン結晶の
サブミクロン領域のイオン注入数の深さ方向の分布を所
望のものにする半導体装置の製造方法を提供することも
、本発明の目的である。
ン注入量を測定するのに使用するためのシリコン結晶の
作製方法を提供することを目的とする。シリコン結晶の
サブミクロン領域のイオン注入数の深さ方向の分布を所
望のものにする半導体装置の製造方法を提供することも
、本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入量測
定方法は、シリコン結晶の深さ方向に複数の段差を有す
る界面を挟んで形成された酸化シリコン層をその一部分
に有するシリコン結晶に、該酸化シリコン層を介して該
界面に達するようにイオンを注入し、続いて該酸化シリ
コン層を除去し、表出したシリコン結晶の階段状界面の
各段に形成されたイオン注入痕跡数を測定し、そして隣
り合う段のイオン注入痕跡数の差に基づいて、シリコン
結晶表面からの深さ方向のイオン注入数の分布を求める
ことを特徴とする方法である。
定方法は、シリコン結晶の深さ方向に複数の段差を有す
る界面を挟んで形成された酸化シリコン層をその一部分
に有するシリコン結晶に、該酸化シリコン層を介して該
界面に達するようにイオンを注入し、続いて該酸化シリ
コン層を除去し、表出したシリコン結晶の階段状界面の
各段に形成されたイオン注入痕跡数を測定し、そして隣
り合う段のイオン注入痕跡数の差に基づいて、シリコン
結晶表面からの深さ方向のイオン注入数の分布を求める
ことを特徴とする方法である。
【００１０】この方法でもってイオン注入量を測定する
のに使用するためのシリコン結晶は、イオン注入量を測
定すべき位置に、深さ方向に複数の段差を有する界面を
挟んでその上に形成された酸化シリコン層を有する。図
２に図示するように、このシリコン結晶の測定部１は、
シリコン結晶２と酸化シリコン３とが互いに、複数の段
差を有する界面で接した構造をしている。
のに使用するためのシリコン結晶は、イオン注入量を測
定すべき位置に、深さ方向に複数の段差を有する界面を
挟んでその上に形成された酸化シリコン層を有する。図
２に図示するように、このシリコン結晶の測定部１は、
シリコン結晶２と酸化シリコン３とが互いに、複数の段
差を有する界面で接した構造をしている。
【００１１】図１を参照して、本発明のイオン注入量測
定方法を説明する。図１（ａ）は、図２に例示された本
発明のシリコン結晶の測定部１にイオンを注入している
ところを示し、この図にはシリコン結晶２と酸化シリコ
ン３との界面４にできるイオン注入痕跡５が模式的に示
される。またこの図において、ｄ１ 〜ｄ５ は測定部
に形成された各段の表面からの深さを表す。イオン注入
後に、酸化シリコン３をフッ酸水溶液でエッチングする
などの方法で除去する。こうして露出された、階段状界
面４に形成されたイオン注入痕跡５の数を適当な手段で
各段ごとに測定する。図１（ｂ）は、酸化シリコン層を
除去した後のイオン注入痕跡５を各階段状界面に有する
シリコン結晶を模式的に示し、各段に対応して付された
ｎ１ ，ｎ２ ，ｎ３ ，ｎ４ ，ｎ５ は測定された
イオン注入痕跡数を表している。次いで、隣り合う段の
イオン注入痕跡数の差を求めれば、すなわちそれらが当
該隣り合う段の間に残った、つまり注入された、イオン
数に対応する。例えば、図１（ｂ）のシリコン結晶２の
最上段（イオン痕跡数ｎ１ ）とその隣りの段（イオン
痕跡数ｎ２ ）との間に、言い換えればシリコン結晶２
の深さｄ１ とｄ２ の間の範囲に注入されたイオン数
は、ｎ１ とｎ２ との差（すなわちｎ１ −ｎ２ ）
に等しくなる。このようにして、隣り合う段の注入イオ
ン痕跡数の差を求めることにより、シリコン結晶表面か
らの深さ方向のイオン注入数の分布を測定することがで
きる。
定方法を説明する。図１（ａ）は、図２に例示された本
発明のシリコン結晶の測定部１にイオンを注入している
ところを示し、この図にはシリコン結晶２と酸化シリコ
ン３との界面４にできるイオン注入痕跡５が模式的に示
される。またこの図において、ｄ１ 〜ｄ５ は測定部
に形成された各段の表面からの深さを表す。イオン注入
後に、酸化シリコン３をフッ酸水溶液でエッチングする
などの方法で除去する。こうして露出された、階段状界
面４に形成されたイオン注入痕跡５の数を適当な手段で
各段ごとに測定する。図１（ｂ）は、酸化シリコン層を
除去した後のイオン注入痕跡５を各階段状界面に有する
シリコン結晶を模式的に示し、各段に対応して付された
ｎ１ ，ｎ２ ，ｎ３ ，ｎ４ ，ｎ５ は測定された
イオン注入痕跡数を表している。次いで、隣り合う段の
イオン注入痕跡数の差を求めれば、すなわちそれらが当
該隣り合う段の間に残った、つまり注入された、イオン
数に対応する。例えば、図１（ｂ）のシリコン結晶２の
最上段（イオン痕跡数ｎ１ ）とその隣りの段（イオン
痕跡数ｎ２ ）との間に、言い換えればシリコン結晶２
の深さｄ１ とｄ２ の間の範囲に注入されたイオン数
は、ｎ１ とｎ２ との差（すなわちｎ１ −ｎ２ ）
に等しくなる。このようにして、隣り合う段の注入イオ
ン痕跡数の差を求めることにより、シリコン結晶表面か
らの深さ方向のイオン注入数の分布を測定することがで
きる。
【００１２】より具体的に説明すれば、隣り合う各段の
イオン注入痕跡数の差を縦軸にとり、表面からの深さを
横軸にとって作成したグラフが図３である。イオン注入
がシリコン結晶２の各段上で均一と見なせるならば、図
３のグラフの縦軸は、酸化シリコンの表面からの深さｄ
ｍ とｄｍ＋１ との間に留まったイオンの数と解釈す
ることができる。この均一性の仮定は、サブミクロンよ
り大きい領域を対象とする限り、通常のイオン注入では
成り立つと思われる。更に、この酸化シリコンがシリコ
ン結晶であると仮定した場合の注入イオン数の深さ方向
の分布は、適当な換算手法、例えばよく知られたモンテ
カルロシミュレーションソフト（ＴＲＩＭ ９０）など
を用いて図３のグラフの縦軸を換算すれば得ることがで
きる。
イオン注入痕跡数の差を縦軸にとり、表面からの深さを
横軸にとって作成したグラフが図３である。イオン注入
がシリコン結晶２の各段上で均一と見なせるならば、図
３のグラフの縦軸は、酸化シリコンの表面からの深さｄ
ｍ とｄｍ＋１ との間に留まったイオンの数と解釈す
ることができる。この均一性の仮定は、サブミクロンよ
り大きい領域を対象とする限り、通常のイオン注入では
成り立つと思われる。更に、この酸化シリコンがシリコ
ン結晶であると仮定した場合の注入イオン数の深さ方向
の分布は、適当な換算手法、例えばよく知られたモンテ
カルロシミュレーションソフト（ＴＲＩＭ ９０）など
を用いて図３のグラフの縦軸を換算すれば得ることがで
きる。
【００１３】本発明のイオン注入量測定方法は、ある一
つの深さを持つ酸化シリコン−シリコン結晶界面では、
酸化シリコンを通して基板のシリコン結晶にイオン注入
したときに酸化シリコンとシリコン結晶との界面にでき
るイオン注入痕跡の数は、ある注入条件の枠内では、そ
の界面を通過した注入イオン数に一致する、というＩ．
Ｈ．Ｗｉｌｓｏｎらの報告（Ｐｈｙ．Ｒｅｖ．Ｂ．３８
，８４４４（１９８８））に基づく。 上述のある注入条件とは、すなわちイオンの注入エネル
ギー（加速エネルギー）の条件であって、例えばＡｓ
イオンを注入する場合には、 ２００ｋｅＶ 以下の注
入エネルギーで注入すれば、界面を通過したイオン数は
界面に残された痕跡数と一致する。この臨界的な注入エ
ネルギーを超えると、通過した１個のイオン当りに複数
の痕跡が生じるようになる。従ってイオンの注入は、イ
オン種によって定まる上述のような一定の臨界的注入エ
ネルギーの範囲内で行うのが好ましい。
つの深さを持つ酸化シリコン−シリコン結晶界面では、
酸化シリコンを通して基板のシリコン結晶にイオン注入
したときに酸化シリコンとシリコン結晶との界面にでき
るイオン注入痕跡の数は、ある注入条件の枠内では、そ
の界面を通過した注入イオン数に一致する、というＩ．
Ｈ．Ｗｉｌｓｏｎらの報告（Ｐｈｙ．Ｒｅｖ．Ｂ．３８
，８４４４（１９８８））に基づく。 上述のある注入条件とは、すなわちイオンの注入エネル
ギー（加速エネルギー）の条件であって、例えばＡｓ
イオンを注入する場合には、 ２００ｋｅＶ 以下の注
入エネルギーで注入すれば、界面を通過したイオン数は
界面に残された痕跡数と一致する。この臨界的な注入エ
ネルギーを超えると、通過した１個のイオン当りに複数
の痕跡が生じるようになる。従ってイオンの注入は、イ
オン種によって定まる上述のような一定の臨界的注入エ
ネルギーの範囲内で行うのが好ましい。
【００１４】界面にできる痕跡の形態は、前述のＷｉｌ
ｓｏｎらの報告に記載されるように、注入イオン種がヒ
素である場合にはクレーター様であり、その一方、注入
イオン種がリンやホウ素である場合には痕跡は段丘状の
盛り上がりになることが予想される。
ｓｏｎらの報告に記載されるように、注入イオン種がヒ
素である場合にはクレーター様であり、その一方、注入
イオン種がリンやホウ素である場合には痕跡は段丘状の
盛り上がりになることが予想される。
【００１５】界面に形成されたイオン注入痕跡数を測定
するのに適した手段は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や
走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）である。走査型電子顕
微鏡は、水平方向の分解能は十分であるが、垂直方向の
分解能はない。これに対して、走査型トンネル顕微鏡は
原子レベルの空間分解能を有するので、Ｗｉｌｓｏｎら
が行ったようにこの顕微鏡を用いてイオン注入痕跡を調
べれば、イオン注入でできる平均１０ｎｍ程度（注入条
件により変わる）のランダムに分布する小さな痕跡も見
落とすことがない。 また、走査型トンネル顕微鏡の走査範囲は、普通１ｎｍ
角から１０μｍ 角の間で自由に変えることができるの
で、この顕微鏡を用いてイオン注入痕跡の絶対数、すな
わち界面を通過した注入イオンの絶対数を、サブミクロ
ン領域で計数することができる。従って、走査型トンネ
ル顕微鏡が、イオン注入痕跡数を測定するのに最も適当
な手段である。
するのに適した手段は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や
走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）である。走査型電子顕
微鏡は、水平方向の分解能は十分であるが、垂直方向の
分解能はない。これに対して、走査型トンネル顕微鏡は
原子レベルの空間分解能を有するので、Ｗｉｌｓｏｎら
が行ったようにこの顕微鏡を用いてイオン注入痕跡を調
べれば、イオン注入でできる平均１０ｎｍ程度（注入条
件により変わる）のランダムに分布する小さな痕跡も見
落とすことがない。 また、走査型トンネル顕微鏡の走査範囲は、普通１ｎｍ
角から１０μｍ 角の間で自由に変えることができるの
で、この顕微鏡を用いてイオン注入痕跡の絶対数、すな
わち界面を通過した注入イオンの絶対数を、サブミクロ
ン領域で計数することができる。従って、走査型トンネ
ル顕微鏡が、イオン注入痕跡数を測定するのに最も適当
な手段である。
【００１６】上に述べたことは、先に言及したように、
ある一つの深さを持つ酸化シリコン−シリコン結晶界面
での話であって、これだけではシリコン結晶に注入され
たイオン数の深さ方向の分布を測定することはできない
。それを可能とするためには、シリコン結晶の深さ方向
に複数の段差を有する階段状の界面を挟んで形成された
酸化シリコン層を有する測定用のシリコン結晶をまず用
意する。このような階段形状の界面は、次に述べる本発
明の方法に従って、各段の大きさをサブミクロン角、段
差を１０ｎｍ以下として作ることができる。
ある一つの深さを持つ酸化シリコン−シリコン結晶界面
での話であって、これだけではシリコン結晶に注入され
たイオン数の深さ方向の分布を測定することはできない
。それを可能とするためには、シリコン結晶の深さ方向
に複数の段差を有する階段状の界面を挟んで形成された
酸化シリコン層を有する測定用のシリコン結晶をまず用
意する。このような階段形状の界面は、次に述べる本発
明の方法に従って、各段の大きさをサブミクロン角、段
差を１０ｎｍ以下として作ることができる。
【００１７】段階状界面を挟んで酸化シリコンとシリコ
ン結晶とが接しているイオン注入量測定部を有するシリ
コン結晶を作る方法、言い換えれば本発明のシリコン結
晶を作製する方法は、シリコン結晶の表面の一部を酸化
して酸化シリコン層を形成し、この酸化シリコン層の表
面の一部に酸素不透過膜を配置してから当該シリコン結
晶を再度酸素雰囲気にさらして、酸素不透過膜で覆われ
ていない領域のシリコン結晶を更に酸化することにより
、シリコン結晶にその深さ方向に複数の段差を有する界
面を挟んで酸化シリコン層を形成することを特徴とする
方法である。
ン結晶とが接しているイオン注入量測定部を有するシリ
コン結晶を作る方法、言い換えれば本発明のシリコン結
晶を作製する方法は、シリコン結晶の表面の一部を酸化
して酸化シリコン層を形成し、この酸化シリコン層の表
面の一部に酸素不透過膜を配置してから当該シリコン結
晶を再度酸素雰囲気にさらして、酸素不透過膜で覆われ
ていない領域のシリコン結晶を更に酸化することにより
、シリコン結晶にその深さ方向に複数の段差を有する界
面を挟んで酸化シリコン層を形成することを特徴とする
方法である。
【００１８】また、本発明のシリコン結晶は、シリコン
結晶の表面にその一部の領域を残して予め酸素不透過膜
を配置し、そしてこのシリコン結晶を酸素雰囲気にさら
して酸素不透過膜で覆われていない領域のシリコン結晶
を酸化し、次いで上記シリコン結晶の酸化された領域に
隣接した当該酸素不透過膜の一部を除去してから酸素不
透過膜で覆われない領域のシリコン結晶を酸化すること
により、シリコン結晶にその深さ方向に複数の段差を有
する界面を挾んで酸化シリコン層を形成することを特徴
とする方法に従って作製することもできる。
結晶の表面にその一部の領域を残して予め酸素不透過膜
を配置し、そしてこのシリコン結晶を酸素雰囲気にさら
して酸素不透過膜で覆われていない領域のシリコン結晶
を酸化し、次いで上記シリコン結晶の酸化された領域に
隣接した当該酸素不透過膜の一部を除去してから酸素不
透過膜で覆われない領域のシリコン結晶を酸化すること
により、シリコン結晶にその深さ方向に複数の段差を有
する界面を挾んで酸化シリコン層を形成することを特徴
とする方法に従って作製することもできる。
【００１９】これらのシリコン結晶の作製方法は、後述
の実施例においてより詳しく説明される。
の実施例においてより詳しく説明される。
【００２０】更に、上述の本発明のイオン注入量測定方
法によって求めたイオン注入数の分布に基づき、イオン
の注入条件を決定することを特徴とするのが、本発明の
半導体装置の製造方法である。
法によって求めたイオン注入数の分布に基づき、イオン
の注入条件を決定することを特徴とするのが、本発明の
半導体装置の製造方法である。
【００２１】
【作用】本発明のイオン注入量測定方法では、イオン注
入後、上層の酸化シリコンを取除いて得られたシリコン
結晶の階段状の界面に形成されているイオン注入痕跡数
を測定して、隣り合う段のイオン注入痕跡数の差を求め
る。この階段状界面の隣り合う段のイオン注入痕跡数の
差は、酸化シリコンの表面からある一定の深さの間に留
まったイオン数に相当し、そしてそれは酸化シリコンが
シリコン結晶である場合のイオン数への適当な換算手法
による換算を可能にする。
入後、上層の酸化シリコンを取除いて得られたシリコン
結晶の階段状の界面に形成されているイオン注入痕跡数
を測定して、隣り合う段のイオン注入痕跡数の差を求め
る。この階段状界面の隣り合う段のイオン注入痕跡数の
差は、酸化シリコンの表面からある一定の深さの間に留
まったイオン数に相当し、そしてそれは酸化シリコンが
シリコン結晶である場合のイオン数への適当な換算手法
による換算を可能にする。
【００２２】また、本発明のイオン注入量測定用シリコ
ン結晶の作製方法では、シリコン結晶表面に形成された
酸化シリコン層の上に逐次的に配置される、あるいはシ
リコン結晶表面上に予め配置されて後に逐次的に除去さ
れる酸素不透過膜が、シリコン結晶の酸化工程において
この膜の下方のシリコン結晶の酸化を防ぎ、それによっ
てシリコン結晶の深さ方向に複数の段差を有する、階段
状界面を挟んで酸化シリコン層を形成するのを可能にす
る。
ン結晶の作製方法では、シリコン結晶表面に形成された
酸化シリコン層の上に逐次的に配置される、あるいはシ
リコン結晶表面上に予め配置されて後に逐次的に除去さ
れる酸素不透過膜が、シリコン結晶の酸化工程において
この膜の下方のシリコン結晶の酸化を防ぎ、それによっ
てシリコン結晶の深さ方向に複数の段差を有する、階段
状界面を挟んで酸化シリコン層を形成するのを可能にす
る。
【００２３】
【実施例】次に、実施例により本発明を更に説明する。
【００２４】実施例１
酸素不透過膜を逐次的に配置していく方法を使って、イ
オン注入量測定用シリコン結晶を作製した。酸素不透過
膜は、シリコン結晶を酸化する際に酸素の透過を効果的
に防止してその下層のシリコン結晶の酸化を防ぐことが
でき、そして後にシリコン結晶だけを残して除去するこ
とのできるいずれのものでもよい。好適な酸素不透過膜
の例は窒化シリコンである。
オン注入量測定用シリコン結晶を作製した。酸素不透過
膜は、シリコン結晶を酸化する際に酸素の透過を効果的
に防止してその下層のシリコン結晶の酸化を防ぐことが
でき、そして後にシリコン結晶だけを残して除去するこ
とのできるいずれのものでもよい。好適な酸素不透過膜
の例は窒化シリコンである。
【００２５】図６に示すように、直径１２．５ｃｍのシ
リコン基板７の上の５箇所に、次に述べるようにして酸
化シリコン３の上層を用意した。すなわち、酸化シリコ
ン層を設けるべき領域に相当する開口のある酸素不透過
膜（窒化シリコン）をシリコン基板上に配置してシリコ
ン基板を酸素雰囲気にさらし、図４（この図ではイオン
注入量の測定部のみを図示する）に示すように、開口部
分のシリコン結晶２だけを深さ１０ｎｍまで酸化シリコ
ン３に変えた。次に、酸化シリコン３の一部の上に酸素
不透過膜６を０．５μｍの幅で配置し、シリコン基板を
再び酸素雰囲気にさらして、酸素不透過膜に覆われてい
ない領域のシリコン結晶を更に１０ｎｍ酸化した。続い
て、幅０．５μｍの酸素不透過膜を追加し、次いで酸素
雰囲気にさらして、酸素不透過膜に覆われていない領域
のシリコン結晶をまた更に１０ｎｍ酸化した。このよう
にして、段差１０ｎｍ、段の幅０．５μｍの段を５段用
意した。ここでの段数、段差及び段の幅は一例であって
、これらに限定されるものではない。また、各酸化工程
の後には、 ９５０〜１１００℃でのアニール工程を入
れて、シリコン結晶２と酸化シリコン３との界面を平坦
にする方が好ましい。
リコン基板７の上の５箇所に、次に述べるようにして酸
化シリコン３の上層を用意した。すなわち、酸化シリコ
ン層を設けるべき領域に相当する開口のある酸素不透過
膜（窒化シリコン）をシリコン基板上に配置してシリコ
ン基板を酸素雰囲気にさらし、図４（この図ではイオン
注入量の測定部のみを図示する）に示すように、開口部
分のシリコン結晶２だけを深さ１０ｎｍまで酸化シリコ
ン３に変えた。次に、酸化シリコン３の一部の上に酸素
不透過膜６を０．５μｍの幅で配置し、シリコン基板を
再び酸素雰囲気にさらして、酸素不透過膜に覆われてい
ない領域のシリコン結晶を更に１０ｎｍ酸化した。続い
て、幅０．５μｍの酸素不透過膜を追加し、次いで酸素
雰囲気にさらして、酸素不透過膜に覆われていない領域
のシリコン結晶をまた更に１０ｎｍ酸化した。このよう
にして、段差１０ｎｍ、段の幅０．５μｍの段を５段用
意した。ここでの段数、段差及び段の幅は一例であって
、これらに限定されるものではない。また、各酸化工程
の後には、 ９５０〜１１００℃でのアニール工程を入
れて、シリコン結晶２と酸化シリコン３との界面を平坦
にする方が好ましい。
【００２６】こうして作製した被測定物に６０ｋｅＶ
、ドーズ量１×１０１１ｃｍ−２でヒ素イオンを注入し
、次いでエッチング液としてフッ酸水溶液を使ってシリ
コン基板から酸化シリコンだけを除去した。それにより
露出されたシリコン結晶の段階部分の各段のクレーター
様のイオン注入痕跡の数を走査型トンネル顕微鏡を使っ
て数えた。各段の痕跡数の一例を示せば、最上段からそ
れぞれ、４０， ９０， １３０， １００， ５０個
であった。これから、シリコン基板に注入されたヒ素イ
オン数の深さ分布が表２に示すように求められた。表２
の結果は、酸化シリコンをシリコン結晶と見なして、モ
ンテカルロシミュレーションソフトＴＲＩＭ ９０ を
使って換算したものである。
、ドーズ量１×１０１１ｃｍ−２でヒ素イオンを注入し
、次いでエッチング液としてフッ酸水溶液を使ってシリ
コン基板から酸化シリコンだけを除去した。それにより
露出されたシリコン結晶の段階部分の各段のクレーター
様のイオン注入痕跡の数を走査型トンネル顕微鏡を使っ
て数えた。各段の痕跡数の一例を示せば、最上段からそ
れぞれ、４０， ９０， １３０， １００， ５０個
であった。これから、シリコン基板に注入されたヒ素イ
オン数の深さ分布が表２に示すように求められた。表２
の結果は、酸化シリコンをシリコン結晶と見なして、モ
ンテカルロシミュレーションソフトＴＲＩＭ ９０ を
使って換算したものである。
【００２７】
【表２】
【００２８】このようにして求められるイオン注入数は
、注入イオン種及び注入条件が同じであれば再現性よく
得ることができた。
、注入イオン種及び注入条件が同じであれば再現性よく
得ることができた。
【００２９】実施例２
酸素不透過膜を逐次的に除去していく方法を使い、実施
例１で使用したのと同様のシリコン基板の深さ方向に酸
化シリコンの上層を設けて、被測定物を作った。
例１で使用したのと同様のシリコン基板の深さ方向に酸
化シリコンの上層を設けて、被測定物を作った。
【００３０】図５（この図ではイオン注入量の測定部の
みを図示する）に示すように、シリコン基板上にシリコ
ン結晶２を初めに酸化する部分を除いて酸素不透過膜６
を配置し、そしてシリコン基板を酸素雰囲気にさらして
、酸素不透過膜に覆われていない部分のシリコン結晶を
深さ１０ｎｍまで酸化シリコンに変えた。次に、酸素不
透過膜を０．５μｍの幅で除去し、シリコン基板を再び
酸素雰囲気にさらして、シリコン結晶を更に１０ｎｍ酸
化した。 続いて、幅０．５μｍの酸素不透過膜を更に除去して、
同じようにシリコン結晶をまた更に１０ｎｍ酸化した。 このようにして、実施例１と同様に、段差１０ｎｍ、段
の幅０．５μｍの段を５段用意した。
みを図示する）に示すように、シリコン基板上にシリコ
ン結晶２を初めに酸化する部分を除いて酸素不透過膜６
を配置し、そしてシリコン基板を酸素雰囲気にさらして
、酸素不透過膜に覆われていない部分のシリコン結晶を
深さ１０ｎｍまで酸化シリコンに変えた。次に、酸素不
透過膜を０．５μｍの幅で除去し、シリコン基板を再び
酸素雰囲気にさらして、シリコン結晶を更に１０ｎｍ酸
化した。 続いて、幅０．５μｍの酸素不透過膜を更に除去して、
同じようにシリコン結晶をまた更に１０ｎｍ酸化した。 このようにして、実施例１と同様に、段差１０ｎｍ、段
の幅０．５μｍの段を５段用意した。
【００３１】こうして作製した被測定物について、実施
例１と同じ手順でもって、注入されたイオン数を求め、
そして実施例１と同じような結果が得られた。
例１と同じ手順でもって、注入されたイオン数を求め、
そして実施例１と同じような結果が得られた。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のイオン注
入量測定用シリコン結晶を使いそして本発明のイオン注
入量測定方法に従って測定を行えば、シリコン結晶のサ
ブミクロン領域での注入イオン数の深さ方向の分布の絶
対測定ができ、微細な半導体素子へのイオン注入過程の
最適化に大きく貢献することができる。
入量測定用シリコン結晶を使いそして本発明のイオン注
入量測定方法に従って測定を行えば、シリコン結晶のサ
ブミクロン領域での注入イオン数の深さ方向の分布の絶
対測定ができ、微細な半導体素子へのイオン注入過程の
最適化に大きく貢献することができる。
【００３３】また、本発明のイオン注入量測定用シリコ
ン結晶の作製方法によれば、本発明のイオン注入量測定
方法でもってイオン注入量を測定するのに適当な、シリ
コン結晶の深さ方向に所望のサブミクロンオーダーの段
差及段幅の階段状界面を挟んで酸化シリコンの位置する
酸化シリコン結晶を作製することができる。
ン結晶の作製方法によれば、本発明のイオン注入量測定
方法でもってイオン注入量を測定するのに適当な、シリ
コン結晶の深さ方向に所望のサブミクロンオーダーの段
差及段幅の階段状界面を挟んで酸化シリコンの位置する
酸化シリコン結晶を作製することができる。
【００３４】更に、本発明のイオン注入量測定方法で求
めたイオン注入数の深さ方向の分布に基づきイオン注入
条件を決定すれば、サブミクロン領域のイオン注入数の
深さ方向の分布を所望のままに制御して半導体装置を製
造することができる。
めたイオン注入数の深さ方向の分布に基づきイオン注入
条件を決定すれば、サブミクロン領域のイオン注入数の
深さ方向の分布を所望のままに制御して半導体装置を製
造することができる。
【図１】本発明のイオン注入量測定方法を説明する図で
あって、（ａ）はシリコン結晶にイオンを注入している
ところを模式的に示す図であり、（ｂ）はイオン注入痕
跡のあるシリコン結晶の階段状界面を模式的に示す図で
ある。
あって、（ａ）はシリコン結晶にイオンを注入している
ところを模式的に示す図であり、（ｂ）はイオン注入痕
跡のあるシリコン結晶の階段状界面を模式的に示す図で
ある。
【図２】本発明のイオン注入量測定用シリコン結晶の測
定部を示す図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）は
その断面図である。
定部を示す図であって、（ａ）はその上面図、（ｂ）は
その断面図である。
【図３】注入イオン数の深さ方向の分布を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】本発明のイオン注入量測定用シリコン結晶を作
製する方法を説明する図である。
製する方法を説明する図である。
【図５】本発明のイオン注入量測定用シリコン結晶を作
製するもう一つの方法を説明する図である。
製するもう一つの方法を説明する図である。
【図６】本発明によりイオン注入量を測定するシリコン
基板を例示する図である。
基板を例示する図である。
１…測定部
２…シリコン結晶
３…酸化シリコン
４…界面
５…イオン注入痕跡
６…酸素不透過膜
７…シリコン基板
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン結晶の深さ方向に複数の段差
を有する界面を挾んで形成された酸化シリコン層をその
一部分に有するシリコン結晶に、該酸化シリコン層を介
して該界面に達するようにイオンを注入し、続いて該酸
化シリコン層を除去し、表出したシリコン結晶の階段状
界面の各段に形成されたイオン注入痕跡数を測定し、そ
して隣り合う段のイオン注入痕跡数の差に基づいて、シ
リコン結晶表面からの深さ方向のイオン注入数の分布を
求めることを特徴とするイオン注入量測定方法。 - 【請求項２】 シリコン結晶の表面の一部を酸化して
酸化シリコン層を形成し、この酸化シリコン層の表面の
一部に酸素不透過膜を配置してから当該シリコン結晶を
再度酸素雰囲気にさらして、酸素不透過膜で覆われてい
ない領域のシリコン結晶を更に酸化することにより、シ
リコン結晶にその深さ方向に複数の段差を有する界面を
挾んで酸化シリコン層を形成することを特徴とする、イ
オン注入量測定用シリコン結晶の作製方法。 - 【請求項３】 シリコン結晶の表面にその一部の領域
を残して予め酸素不透過膜を配置し、そしてこのシリコ
ン結晶を酸素雰囲気にさらして酸素不透過膜で覆われて
いない領域のシリコン結晶を酸化し、次いで上記シリコ
ン結晶の酸化された領域に隣接した当該酸素不透過膜の
一部を除去してから酸素不透過膜で覆われない領域のシ
リコン結晶を酸化することにより、シリコン結晶にその
深さ方向に複数の段差を有する界面を挾んで酸化シリコ
ン層を形成することを特徴とする、イオン注入量測定用
シリコン結晶の作製方法。 - 【請求項４】 請求項１記載のイオン注入量測定方法
によって求めたイオン注入数の分布に基づき、イオンの
注入条件を決定することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11305591A JPH04340741A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | イオン注入量測定方法、イオン注入量測定用シリコン結晶の作製方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11305591A JPH04340741A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | イオン注入量測定方法、イオン注入量測定用シリコン結晶の作製方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340741A true JPH04340741A (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=14602359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11305591A Withdrawn JPH04340741A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | イオン注入量測定方法、イオン注入量測定用シリコン結晶の作製方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04340741A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786360A (ja) * | 1993-09-17 | 1995-03-31 | Nec Corp | エッチングダメージの評価方法 |
| JP2011165722A (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Hitachi Ltd | イオン注入角度をモニタするウェハ及びそれを用いたモニタリング方法 |
| CN110444486A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-12 | 新昌县厚泽科技有限公司 | 一种离子监控器及其制备方法 |
| CN110504178A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-26 | 新昌县厚泽科技有限公司 | 一种离子探测器及其制备方法 |
| CN110504179A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-26 | 新昌县厚泽科技有限公司 | 一种离子检测器及其制备方法 |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11305591A patent/JPH04340741A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786360A (ja) * | 1993-09-17 | 1995-03-31 | Nec Corp | エッチングダメージの評価方法 |
| JP2011165722A (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Hitachi Ltd | イオン注入角度をモニタするウェハ及びそれを用いたモニタリング方法 |
| CN110444486A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-12 | 新昌县厚泽科技有限公司 | 一种离子监控器及其制备方法 |
| CN110504178A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-26 | 新昌县厚泽科技有限公司 | 一种离子探测器及其制备方法 |
| CN110504179A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-26 | 新昌县厚泽科技有限公司 | 一种离子检测器及其制备方法 |
| CN110444486B (zh) * | 2019-06-28 | 2021-09-28 | 新昌县厚泽科技有限公司 | 一种离子监控器及其制备方法 |
| CN110504179B (zh) * | 2019-06-28 | 2021-10-01 | 新昌县厚泽科技有限公司 | 一种离子检测器及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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