シート抵抗測定

 

イオン注入プロセスとインプラントアニーリングプロセスの組み合わせは、通常、注入層のシート抵抗を測定することでモニタリングされます。シート抵抗は、ドーズ量とエネルギーや、注入された不純物のうちで電気的に活性化されたインプラント量によって変化します。デバイスの性能を最終的に決めるのは、シート抵抗です。このため、シート抵抗の測定は、注入プロセスに関連するあらゆる要素のモニタリングに有効です。

JPV法の基本概念は、npまたはpn層構造の光励起と、それから生じるジャンクション・フォトボルテージのキャパシタンスプローブによるピックアップです。検出電位は、注入層のシート抵抗、ジャンクションのキャパシタンス、ダイオードを介した抵抗から決まります。

シート抵抗測定(低範囲)

図2.シート抵抗測定(低範囲)

 

シート抵抗測定 (高範囲)

図3.シート抵抗測定 (高範囲)

セミラボでは、シート抵抗のマップを非接触・高分解能で高速に作成できるJPV法をご用意しています。

 

図4.測定理論

 

測定理論:

サンプルが断続LED光で照射され、これによって基板層に電子と正孔が生成されます。生成された電荷キャリアがジャンクションに拡散し、ジャンクションにある電界がキャリアを分離します。分離の結果、ジャンクション電圧が変化します。この電圧変化は注入層で横方向に拡散し、減衰は、シート抵抗、ジャンクションのキャパシタンス、ジャンクションの抵抗、LEDのチョッピング周波数に左右されます。

JPV信号を評価するために、電位変化が、キャパシタンスセンサーによって、放射光の周波数の関数として検出されます。

この評価に基づいて、シート抵抗(Rs)、ジャンクションのキャパシタンス(Cd)、ダイオードの抵抗(Rd)を計算できます。

ジャンクション・リーク電流は、次の等式でRdに直接関係付けられます。

I_L=kt/q/R_d

 

図5.検出電位はRs、Cd、Rd、周波数で求められる

特徴

  • ・非接触・非破壊
  • ・プローブの調整が不要
  • ・サンプルの前処理が不要
  • ・酸化物または被膜による仕事
  • ・高分解能マッピング機能
  • ・高速マッピング
  • ・優れた再現性
アプリケーション

イオン注入モニタリング

 

現代の半導体デバイスでは、不純物のドーパント濃度と位置の正確な制御が必要であり、これはイオン注入と慎重なアニーリングによって実現できます。一般に、n型不純物はp型ウェハーに、p型不純物はn型ウェハーに注入されます。注入される一般的な不純物としては、p型ではボロンとインジウム、n型ではリン、ヒ素、アンチモンがあります。注入はモニターウェハーを追加してモニタリングされ、モニターウェハーが注入とアニーリングの後に確認されます。また、製品ウェハー上で試験ボックスを使ってモニタリングすることもできます。

イオン注入モニタリング図1.注入

製品ラインナップ
WT

WT

光源:単色LED、波長は470nm、520nm、740nm、970nmを使用可能(ジャンクション深さによる)
横方向分解能:1mm
X-Yマッピングの分解能:1、2、4、8、16mmの空間分解能、または、事前に定義した点(最大50)での単一ポイント測定
サンプル:npまたはpn構造(拡散または注入USJ)

 

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