[发明专利]测量杂质浓度的方法及存储杂质浓度测量程序的记录介质

说明书

本发明涉及一种用于测量半导体之类器件中杂质浓度的方法以及存储杂质浓度测量程序的记录介质，具体地说，涉及一种可以进行高精度测量的杂质浓度测量方法以及存储杂质浓度测量程序的记录介质。

在测量半导体之类器件表面附近沿深度方向的杂质分布方面，已提出过70多种方法。在这些方法中，SIMS(次级离子质谱测定法)被广泛采用，因为它能以显著的灵敏度获得沿深度方向微量元素的种类及含量信息。SIMS方法的详细介绍可参见文献“SOLID SURFACE ANALYSIS I,pp.196-257,published by KODANSHA,1995”。顺便指出，SIMS方法是一种损害样品的分析方法。

在采用SIMS方法的杂质浓度分析中，向样品中加入主要离子，以便定量分析样品发出的次级离子。由于此原因，即使在样品中杂质是惰性的且其杂质浓度很高的情况下，除了可以分析诸如半导体基片等样品的界面之外，还可以以较高灵敏度分析其内部。SIMS方法具有其它测量方法无可比拟的显著优点。

目前采用的一般非破坏性分析方法包括，利用能量散射的例如RBS(卢瑟福背反射方法)方法，或者基于脉冲CV测量的方法，该方法的基本测量原理是利用作为半导体中特有现象的耗尽层的变化。特别在半导体领域，作为非破坏性分析方法，通过脉冲CV测量来测量载流子浓度分布的方法由于其简单性而被经常采用。

例如，通过计算基于脉冲CV测量的载流子浓度分布的方法，可以测量出根据脉冲CV特性得出的载流子浓度分布，该方法见于文献“E.H.NICOLLIAN and J.R.BREWS,MOS Phisics and Technology,pp.371-422,JOHN WILEY & SONS,Inc.,1982”。

因为脉冲CV测量为非破坏性测量，所以可方便地进行多次。因而，即使测量装置中存在测量波动，也可以通过统计分析方法加以消除。

然而，在采用SIMS方法进行的杂质浓度测量中须产生次级离子，因为其复杂性和多变性使得该过程不能净化。因此，只有经验技术被实际采用。特别地，通常采用最多的是利用标准样品的技术。然而，在这些方法中，根据标准样品的质量、RSF(相对灵敏度因子)的计算方法、以及日误差变化等，会产生十几个百分比的误差。另外，SIMS方法是一种破坏性分析方法，因此不可能通过重复多次测量的统计分析方法来消除RSF波动的影响，因而不能校正杂质浓度。

另一方面，在计算基于脉冲CV测量的载流子浓度分布的方法中，根据向样品施加电压时其耗尽区宽度的变化来计算载流子浓度的分布。因此，当存在多种杂质时，只能测量由所有这些杂质所影响的载流子总量。

当引入高浓度的杂质时，根据脉冲CV测量所获得的载流子浓度的分布范围变窄，这使得不可能获得所引入杂质的整个分布图。而且，在杂质为惰性的情况下，因为惰性杂质不影响电气特性，所以在杂质浓度和载流子浓度之间没有一致性。因此，需要一种能够进行简单的广泛采用的高精度浓度测量的方法。

如前所述，在采用SIMS方法的测量中，如果没有标准样品，就不能定量测量精确的杂质浓度。其原因如下。具体地说，由SIMS方法直接获得的值为每单位时间的离子数量。然而，由于产生该离子的过程没有净化，所以特别须要采用经验方法，例如利用校正曲线并采用标准样品的方法。即使在采用标准样品的情况下，相对灵敏度函数RSF的日误差也很大，因而存在测量波动。另外，由于SIMS方法是一种破坏性分析方法，其测量结果的波动不能通过统计方法加以消除，这使得难于定量地测量杂质。

相应地，为利用SIMS方法测量杂质浓度，需要一种设计为具有确定杂质浓度分布的标准样品。然而，并不是总能得到可用于关键部件的标准样品。即使在存在标准样品的情况下，测量波动也会引起所测杂质浓度的变化。而且，由于SIMS方法是一种破坏性分析方法，难于通过统计方法来消除波动，从而产生如下问题，即不能确定地测量精确的杂质浓度。

在根据脉冲CV测量所得的分布图来计算载流子浓度分布的方法中，当测量区域存在多种杂质，杂质是惰性的，或者杂质浓度很高时，不能测量宽范围区域的精确杂质浓度。