特許 5847809 ドープした半導体領域の活性ドーピング濃度の決定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5847809

(24)【登録日】2015年12月4日

(45)【発行日】2016年1月27日

(54)【発明の名称】ドープした半導体領域の活性ドーピング濃度の決定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20160107BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/17 Z

【請求項の数】11

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-512942(P2013-512942)

(86)(22)【出願日】2011年6月6日

(65)【公表番号】特表2013-533959(P2013-533959A)

(43)【公表日】2013年8月29日

(86)【国際出願番号】EP2011059258

(87)【国際公開番号】WO2011151468

(87)【国際公開日】20111208

【審査請求日】2014年4月28日

(31)【優先権主張番号】61/487,162

(32)【優先日】2011年5月17日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/351,705

(32)【優先日】2010年6月4日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591060898

【氏名又は名称】アイメック

【氏名又は名称原語表記】ＩＭＥＣ

(73)【特許権者】

【識別番号】599098493

【氏名又は名称】カトリーケ・ユニフェルシテイト・ルーヴァン

【氏名又は名称原語表記】Ｋａｔｈｏｌｉｅｋｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｅｉｔ Ｌｅｕｖｅｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100100479

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 三喜夫

(72)【発明者】

【氏名】ヤヌス・ボフダノウィッツィ

(72)【発明者】

【氏名】トルド・クラリス

(72)【発明者】

【氏名】ウィルフリート・ファンデルフォルスト

【審査官】 森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０３４５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４３０１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを光学的に決定する方法（２００）であって、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルは、物理パラメータの組によって特徴付けられ、
・完全に活性化したドーピングプロファイルを含むサンプル、およびリファレンスを取得するステップと、
・完全に活性化したドーピングプロファイルを含む前記サンプルおよび前記リファレンスについて、光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得するステップ（２１０，２３０）と、
・光変調反射率オフセットカーブ測定値およびＤＣ反射率測定値の両方に基づいて、サンプルの測定データをリファレンスの測定データにフィッティングさせることによって、ドーピングプロファイルの物理パラメータの組についての値を決定するステップ（２２０，２４０）と、を含み、
ドーピングプロファイルの物理パラメータの組を決定することは、サンプルでの光変調反射率オフセットカーブ測定データおよびサンプルでのＤＣ反射率測定データから、接合深さＸ_ｊ、活性ドーピング濃度Ｎ_ａｃｔ、およびプロファイル急峻性のうちの１つ又はそれ以上又は全てを決定すること（２４０）を含む方法（２００）。

【請求項2】

光変調反射率オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得すること（２１０，２３０）は、光変調反射率オフセットカーブ測定およびＤＣ反射率測定を実施することを含む請求項１記載の方法（２００）。

【請求項3】

光変調反射率オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得すること（２１０，２３０）は、同じ測定設定を用いて記録したデータを取得することを含む請求項１または２記載の方法（２００）。

【請求項4】

ＤＣ反射率測定データは、光変調反射率オフセットカーブ測定値を決定するために用いられる光変調反射率オフセットカーブ測定のプローブレーザのＤＣ反射率である請求項３記載の方法（２００）。

【請求項5】

光変調反射率オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得すること（２１０，２３０）は、ほぼ同時に記録したデータを取得することを含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法（２００）。

【請求項6】

物理パラメータの組によって定義される完全に活性化したドーピングプロファイルについての所定のプロファイル形状を選択することを含み、
物理パラメータの組についての値を決定することは、所定のプロファイル形状を定義する物理パラメータの組についての値を決定することを含む請求項１〜５のいずれかに記載の方法（２００）。

【請求項7】

ドーピングプロファイルの物理パラメータの組を決定することは、リファレンスについて取得した光変調反射率オフセットカーブ測定データから表面過剰キャリア濃度ΔＮ_ｓｕｂおよび過剰温度ΔＴ_ｓｕｒｆを決定することと、
リファレンスについて取得したＤＣ測定データから反射率Ｒ_０を決定すること（２２０）とを含む請求項１〜６のいずれかに記載の方法（２００）。

【請求項8】

所定のプロファイル形状は、ガウシアン形状の一部、ローレンツ形状の一部、相補誤差関数の一部、箱型または箱状の形状のいずれかである請求項６記載の方法（２００）。

【請求項9】

ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを光学的に決定するためのシステムであって、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルは、物理パラメータの組によって特徴付けられ、
・光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定データおよびプローブレーザのＤＣ反射率測定データを取得するためのポンプレーザおよびプローブレーザを含むＰＭＯＲ測定システムと、
・ドーピングプロファイルの物理パラメータの組についての測定データ値に基づいて、サンプルおよびリファレンスについて、光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定データを受信し、プローブレーザのＤＣ反射率測定データを受信するための処理システムと、を備えるシステム。

【請求項10】

請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施するために構成された請求項９記載のシステム。

【請求項11】

請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ドープした半導体の特性評価の分野に関する。より詳細には、本発明は、半導体領域の活性ドーピング濃度プロファイルを決定するための非破壊光学測定テクニックに関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＴＲＳロードマップは、サブ３２ｎｍＳｉ−ＭＯＳ技術のための上位挑戦の１つとして、半導体領域の浅いドーピングによって形成される極浅(ultra-shallow)接合の正確な特性評価を強調する。こうした接合が、典型的には、最大活性ドーピングレベルＮ、および接合深さＸ_ｊ、および急峻性(abruptness)Ｓによって特性評価される。極浅接合（ＵＳＪ）、例えば、ソースおよびドレイン・エクステンション(extension)領域などにおける自由キャリアプロファイルの正確な測定は、最新のシリコン相補型金属−酸化物−半導体技術の計測技術の主要な挑戦の１つである。

【0003】

最大ドーピングレベルおよび接合深さを決定するために使用した物理的および電気的解析テクニック、例えば、２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）、広がり抵抗測定（ＳＲＰ）、４点プローブ（ＦＰＰ）または代替の候補、例えば、走査型広がり抵抗顕微鏡法（ＳＳＲＭ）は、この接合深さＸ_ｊの正確な決定を可能にする。しかしながら、これらの特性評価テクニックは、破壊的でかなり低速であり、例えば、サンプルを準備する必要があるためで、従って、何らかのインライン測定を阻害する。正確かつ高速で非破壊テクニックが未だ明らかに不在である。

【0004】

光変調光反射率（ＰＭＯＲ）が、こうしたドープ半導体領域のドーピングプロファイルを定性的に特性評価する広く使用されている非破壊かつ非接触のテクニックである。それは、完全に光学的で、非接触のポンププローブテクニックである。測定の際、光変調パワーポンプレーザがドープ半導体領域に向けられ、その屈折率プロファイルを変化させる。この屈折率プロファイルは、サンプル中の過剰キャリアの発生によって変化し得るものであり、これはドルーデ(Drude)効果として知られており、及び／又は研究対象のサンプルの温度の影響による。

【0005】

同時に、プローブレーザがこのドープ半導体領域に向けられ、屈折率プロファイルに依存して反射する。反射したプローブレーザ信号をロックインアンプと結合させることによって、変調したプローブレーザによって誘起されたドープ半導体サンプルの反射率での変化が測定される。こうしてプローブレーザは、反射を介して、プローブレーザによって誘起された屈折率変化を測定する。

【0006】

ＰＭＯＲは、注入された状態の（即ち、アニールしていない）シリコンウエハでの注入量(dose)を監視するために広く使用されており、この分野での多くの調査の対象である。こうした注入された状態のプロファイルでは、屈折率の変化は、照射されたサンプルでの温度の大きな増加に起因している（支配的な熱的成分）。このテクニックは、化学気相成長（ＣＶＤ）によって得られるような箱型活性ドーピングプロファイルについて広く研究されている。測定された信号は、多くはポンプ発生による過剰キャリアに起因しており、温度の緩慢な増加に起因したものは弱い寄与に過ぎない（支配的なプラズマ成分）。

【0007】

こうしたＰＭＯＲテクニックの一例が、文献（"Non-destructive analysis of ultra shallow junctions using thermal wave technology" by Lena Nicolaides et al., Review of Scientific Instruments, volume 74, number 1, January 2003）に記載されているサーマプローブ（ＴＰ:Therma Probe）テクニックである。ＴＰテクニックは、高い変調周波数のＰＭＯＲテクニックである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の実施形態の目的は、ドープ半導体領域の完全活性ドーピングプロファイルを決定するための良好な非破壊方法およびシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある実施形態の利点は、ユーザーフレンドリーで操作が容易な方法が、半導体基板の活性ドーパントプロファイルを短い測定時間で決定するために適用可能なことである。

【0010】

本発明のある実施形態の利点は、ドーピングプロファイルの光学測定から、完全な活性ドーピングプロファイルが決定または再構築できることである。活性ドーピングプロファイルは、何れか任意のドーピングプロファイルであってもよい。

【0011】

ＰＭＯＲは、本発明に係る実施形態において、活性化した注入(implantation)プロファイルを決定するために使用できる。そこではＰＭＯＲ信号は、プラズマ成分と熱的成分との間の繊細なバランスに起因する。特に、本発明の実施形態の利点は、ＰＭＯＲ信号がポンププローブビーム分離の関数として測定されるようにしたＰＭＯＲオフセットカーブに含まれる結合した情報は、時間非依存の（ＤＣ）反射率において結合され、下地にある自由キャリアプロファイルを再構築するのに充分であることである。

【0012】

本発明の少なくとも幾つかの実施形態の利点は、接合深さを抽出する方法またはシステムを提供することであり、抽出した接合深さはＳＩＭＳで得られる接合深さと極めて良好な相互関係にある。

【0013】

本発明の少なくとも幾つかの実施形態の利点は、１５ｎｍ〜３０ｎｍの深さについてサブｎｍの再現性を持つ、この接合深さを抽出する方法またはシステムを提供することである。

【0014】

本発明の少なくとも幾つかの実施形態の利点は、ドーピングプロファイルのピークドーピング濃度を抽出する方法またはシステムを提供することである。

【0015】

本発明のある実施形態の利点は、サンプルを実質的に破壊することなく、高いドーピング濃度を有するサンプルについて完全な活性ドーピングプロファイルが測定可能であることである。

【0016】

本発明のある実施形態の利点は、極浅接合におけるキャリアプロファイルが、非破壊的に、即ち、サンプル準備なしで決定できることである。

【0017】

本発明のある実施形態の利点は、ドーピング取り込みが、処理フローでの重要なポイントで監視可能であり、これにより高い生産品質をもたらすことである。

【0018】

本発明のある実施形態の利点は、活性ドーパントプロファイルを決定する方法が、インラインで、即ち、生産プロセス環境において適用可能であることである。

【0019】

本発明の実施形態の利点は、活性ドーピングプロファイルの光学測定に基づいて、一意的な解が活性ドーピングプロファイルについて決定できることである。

【0020】

本発明の実施形態の利点は、未知の任意のドーピングプロファイルが光学測定から高速で柔軟な方法で再構築可能であるとともに、ドーピング濃度または接合深さについて事前の推定が必要でないことである。

【0021】

本発明の少なくとも幾つかの実施形態の利点は、半導体領域の活性ドーピング濃度プロファイルを決定するための光変調光学測定テクニック、およびこのテクニックを実行するデバイスおよびソフトウエアが提供されることである。

【0022】

本発明の少なくとも幾つかの実施形態の利点は、方法、システムおよびソフトウエアが、特定の半導体基板におけるピークドーパント濃度及び／又は接合深さ及び／又は急峻性の独立した抽出のために提供されることである。

【0023】

本発明の実施形態の利点は、サンプル準備が不要か殆ど要しない直接の方法で、活性化した注入(implantation)プロファイルの測定値が測定できることである。

【0024】

本発明の実施形態の利点は、サンプルのＰＭＯＲ信号および同時に測定するＤＣプローブ反射率の組合せに基づいて、活性化した注入プロファイルについて下地にある自由キャリアプロファイルの再構築が再構築可能であることである。その結果は、約３ｎｍ（接合深さ）の平均精度で、２次イオン質量分析および走査型広がり抵抗顕微鏡法と良好な一致をみる。

【0025】

本発明の実施形態の利点は、接合深さの決定が得られるだけでなく、完全なドーパントプロファイルが再構築できることである。

【0026】

本発明の実施形態の利点は、高いドーパント濃度（例えば、活性ドーピング濃度が１０^２０ｃｍ^−３またはこれ以上になる最新の極浅接合において存在する）で高感度のＤＣ成分、および、完全なドーパント濃度プロファイルについて良好な感度を得るための低濃度でのＡＣ成分を使用することである。

【0027】

上記目的は、本発明に係る方法およびデバイスによって達成される。

【0028】

一態様において、本発明は、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを光学的に決定する方法に関し、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルは、物理パラメータの組によって特徴付けられる。該方法は、下記のステップを含む。
・完全に活性化したドーピングプロファイルを含むサンプル、およびリファレンスを取得するステップ。
・完全に活性化したドーピングプロファイルを含む前記サンプルおよび前記リファレンスについて、光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得するステップ。
・光変調反射率オフセットカーブ測定値およびＤＣ反射率測定値の両方に基づいて、ドーピングプロファイルの物理パラメータの組についての値を決定するステップ。

【0029】

光変調反射率オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得することは、光変調反射率オフセットカーブ測定を実施し、ＤＣ反射率測定を実施することによって行ってもよい。

【0030】

ＤＣ反射率測定とは、時間非依存の反射率測定または、サンプルの全体反射率の決定を可能にする反射率測定を意味する。

【0031】

光変調反射率オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得することは、同じ測定設定(setup)を用いて記録したデータを取得することでもよい。

【0032】

光変調反射率オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得することは、ほぼ同時または同時に記録したデータを取得することでもよい。

【0033】

該方法は、典型的には、物理パラメータの組によって定義される完全に活性化したドーピングプロファイルについての所定のプロファイル形状を選択することを含み、ここで物理パラメータの組についての値を決定することは、所定のプロファイル形状を定義する物理パラメータの組についての値を決定することを含む。

【0034】

ドーピングプロファイルの物理パラメータの組を決定することは、リファレンスについて取得した光変調反射率オフセットカーブ測定データから表面過剰キャリア濃度ΔＮ_ｓｕｂおよび過剰温度ΔＴ_ｓｕｒｆを決定することと、リファレンスについて取得したＤＣ測定データから反射率Ｒ_０を決定することとを含んでもよい。

【0035】

ドーピングプロファイルの物理パラメータの組を決定することは、サンプルでの光変調反射率オフセットカーブ測定データおよびサンプルでのＤＣ反射率測定データから、接合深さＸ_ｊ、活性ドーピング濃度Ｎ_ａｃｔ、およびプロファイル急峻性または裏面(backside)スロープＳ_ａｃｔのうちの１つ又はそれ以上、好ましくは全てを決定することを含んでもよい。

【0036】

一態様において、本発明は、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを決定するための光学測定に関し、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルは、物理パラメータの組によって特徴付けられる。該方法は、下記のステップを含む。
・完全に活性化したドーピングプロファイルを含むサンプル、およびリファレンスを取得するステップ。
・サンプル測定を実施するステップ。サンプル測定は、下記ステップを含む。
○ サンプルパラメータを、サンプルでの光変調反射率測定値から決定すること。
・リファレンス測定を実施するステップ。リファレンス測定は、下記ステップを含む。
○ 基板パラメータを、リファレンスでの光変調反射率測定値から決定すること。
・物理パラメータの組を、基板パラメータおよびサンプルパラメータから抽出するステップ。

【0037】

リファレンスとは、ドーパントフリーで、ほぼ完全に活性化したドーピング濃度プロファイルを持つサンプルと同じ処理ステップ、即ち、ドーピング取り込みステップを除いて、例えば、活性化ステップおよび予備アモルファス化(pre-amorphization)ステップが施されたサンプルの一部または他のサンプルを意味する。こうしてサンプルおよびリファレンスの両方にとって同じ活性化プロセスが実施されるとともに、リファレンスはドーパントフリーであることから、リファレンスについては活性化されるドーパントが無く、一方、サンプルについてはほぼ全てのドーパントが活性化されることが重要である。もしサンプルに、例えば、予備アモルファス化注入および次のアニールステップが施された場合は、リファレンス（ドーパントフリー）にも、サンプルで用いたのと同じパラメータを用いて予備アモルファス化注入および次のアニールステップが施される。

【0038】

サンプルを、ドープ部分を含むように用意してもよい（ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを含むドープ部分）。サンプルはまた、リファレンスを含んでもよく、ここでリファレンスはアンドープ部分、即ち、ドーパントフリーでもよい。

【0039】

ほぼ完全な活性ドーピングプロファイルは、物理パラメータの組によって特性評価できる。物理パラメータの組は、接合深さＸ_ｊ、活性ドーピング濃度Ｎ_ａｃｔ、プロファイル裏面スロープＳ_ａｃｔ、表面活性ドーピング濃度Ｎ_ｓｕｒｆを含んでもよい。一般に、ドーピングプロファイルが、任意の関数ドーパント（Ｘ_ｊ，Ｎ_ａｃｔ，Ｓ_ａｃｔ，Ｎ_ｓｕｒｆ，…）によって特性評価できる。光変調反射率（ｎ_{ｉｎｐｕｔ}）測定に加えて収集した独立入力の数（ｎ_{ｉｎｐｕｔ}）に依存して（後述を参照）、決定可能な物理パラメータの数は、少なくとも１＋ｎ_{ｉｎｐｕｔ}である。

【0040】

ドーピングプロファイルが、例えば、次のようなガウシアンプロファイルによって特徴付けできる。

【0041】

【数1】

【0042】

ガウシアンプロファイルは、例えば、ｚ＝０（即ち、Δ＝０）で中心に位置し、これはドーピング濃度プロファイルのピーク濃度が表面に位置決めされることを意味する。この場合、２つの物理パラメータを決定することが必要であり（Ｎ_０およびＷ）、従って１つの独立した測定（例えば、ＰＭＯＲ ＤＣ測定）が基本ＰＭＯＲ測定の上に必要になる。これは後述する。

【0043】

ドーピングプロファイルが、例えば、ローレンツ型(Lorentzian)関数によって特徴付けできる。

【0044】

【数2】

【0045】

ローレンツプロファイルは、例えば、ｚ＝０（即ち、Δ＝０）で中心に位置する。この場合、２つの物理パラメータを決定することが必要であり（Ｎ_０およびＷ）、従って１つの独立した測定（例えば、ＰＭＯＲ ＤＣ測定）が基本ＰＭＯＲ測定の上に必要になる（これは後述する）。

【0046】

ドーピング濃度プロファイルが、例えば、相補誤差(Complementary Error)関数によって特徴付けできる。

【0047】

【数3】

【0048】

相補誤差関数は、例えば、ｚ＝０（即ち、Δ＝０）で中心に位置する。この場合、２つの物理パラメータを決定することが必要であり（Ｎ_０およびＷ）、従って１つの独立した測定（例えば、ＰＭＯＲ ＤＣ測定）が基本ＰＭＯＲ測定の上に必要になる（これは後述する）。

【0049】

しかしながら、サンプルのドーピング濃度プロファイルは、上述した関数プロファイルに限定されず、任意の関数プロファイルＤ（Ｘ_ｊ，Ｎ_ａｃｔ，Ｓ_ａｃｔ，Ｎ_ｓｕｒｆ，…）であってもよい。

【0050】

ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルとは、ドーパント全量の５０％より大きい、より好ましくは６０％より大きい量が活性化されることを意味する。ドーパント活性化が、注入した状態の量に対する活性量の百分率として定義できる（例えば、ホール測定によって決定される）。

【0051】

リファレンスでの光変調反射率測定値から基板パラメータを決定することは、下記ステップを含む。
・リファレンスでの光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定を実施するステップ。ここから表面過剰キャリア濃度ΔＮ_ｓｕｂおよび過剰温度ΔＴ_ｓｕｒｆを決定する。
・ＤＣ反射率測定を実施し、ここからＤＣ反射率Ｒ_０を決定するステップ。
基板パラメータを用いて、サンプルでの光変調反射率測定値からサンプルパラメータを決定することは、
・サンプルでの光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定を実施するステップ。
・少なくともサンプルでのＤＣ反射率測定を実施するステップ。

【0052】

少なくともこれら２つ独立した測定、即ち、サンプルでの光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定およびサンプルでのＤＣ反射率測定から、ドーパントプロファイルを特性評価する物理パラメータの少なくとも２つを決定する。

【0053】

例えば、ｚ＝０（即ち、Δ＝０）で中心に位置するガウシアンプロファイルでは、決定することが必要な２つの物理パラメータは、Ｎ_０およびＷである。

【0054】

一般に、物理パラメータは、例えば、Ｘ_ｊおよびＮ_ａｃｔでもよく、またはＮ_０およびＷを持つガウシアンプロファイルの特別な場合。物理パラメータの少なくとも２つを決定することは、リファレンスＰＭＯＲ測定からのΔＮ_ｓｕｂおよびΔＴ_ｓｕｒｆに基づいて行われる。

【0055】

さらに、少なくとも他のサンプルパラメータを、リファレンスパラメータおよび基板パラメータから物理パラメータの組を抽出するステップの前に決定してもよい。例えば、シート抵抗（Ｒ_ｓ） 測定を、サンプルでのＰＭＯＲオフセットカーブ測定およびＤＣ測定の後に実施してもよい。ここから一般に１つの追加の物理パラメータ、例えば、Ｓ_ａｃｔ（または、例えば、一般化したガウシアンの場合はΔ）を決定する。

【0056】

代替として、ＰＭＯＲパワーカーブを測定してもよく、ここから一般に１つの追加の物理パラメータ（これはドーピングプロファイルの再構築に必要である）を決定する。

【0057】

ドーピングプロファイルの複雑さに依存して、２またはそれ以上の物理パラメータを決定する必要がある。

【0058】

サンプルでのＰＭＯＲオフセットカーブ測定およびＤＣ反射率測定の組合せに基づいて、物理パラメータの組はリファレンスパラメータおよび基板パラメータから抽出できる。

【0059】

サンプル測定を実施するステップは、リファレンス測定を実施する前に行ってもよく、あるいはその逆でもよい。

【0060】

本発明の実施形態によれば、ドーパントプロファイルの再構築が、ＰＭＯＲオフセットカーブ測定、ＤＣ反射率測定、および（決定する必要がある物理パラメータの数に依存して）多数の追加の物理測定、例えば、シート抵抗測定、ＰＭＯＲパワーカーブ測定、ＳＩＭＳ測定、電気ＡＦＭ測定（例えば、ＳＳＲＭ）…などに基づいて実施される。

【0061】

さらに、キャリブレーションまたはフィッティングのステップが、種々の物理パラメータを適合させるために必要である。再構築ステップは、キャリブレーションステップの前に実施してもよく、あるいはその逆でもよい。

【0062】

本発明の実施形態によれば、新しい高速の非破壊で極めて局所的なキャリアプロファイル分析テクニックが、プローブレーザのＰＭＯＲオフセットカーブおよびＤＣ反射率の組合せ測定をベースとしている。このテクニックは、ＧＥ ＰＡＩを有しおよび有しない種々のＢ−注入層についてテストを行った。抽出したキャリアプロファイルは、アニール温度およびＰＡＩ条件になった場合、予想される定量的な傾向に従う。このプロファイルは、他のプロファイル分析テクニック、例えば、ＳＩＭＳまたはＳＳＲＭと、約３ｎｍの平均精度で良好に一致することを証明する。

【0063】

本発明はまた、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを光学的に決定するためのシステムに関する。ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルは、物理パラメータの組によって特徴付けられる。該システムは、下記の構成を備える。
・光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定データおよびプローブレーザのＤＣ反射率測定データを取得するためのポンプレーザおよびプローブレーザを含むＰＭＯＲ測定システム。
・ドーピングプロファイルの物理パラメータの組についての測定データ値に基づいて、サンプルおよびリファレンスについて、光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定データを受信し、プローブレーザのＤＣ反射率測定データを取得するための処理システム。

【0064】

本発明はまた、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを光学的に決定するためのコンピュータプログラム製品に関し、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルは、物理パラメータの組によって特徴付けられる。該コンピュータプログラム製品は、ドーピングプロファイルの物理パラメータの組についての測定データ値に基づいて、サンプルおよびリファレンスについて、光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定データを受信し、プローブレーザのＤＣ反射率測定データを受信するように適合している。

【0065】

本発明はまた、上述したようなコンピュータプログラム製品を格納する機械読み取り可能なデータキャリア、あるいは、ネットワークを通じたこうしたコンピュータプログラム製品の伝送に関する。

【0066】

本発明の特定かつ好ましい態様が、添付した独立および従属の請求項に記述されている。従属請求項からの特徴は、独立請求項の特徴および他の従属請求項と適切に組み合わせてもよく、請求項に明記されたものだけに限らない。本発明のこれらおよび他の態様が、以下に記載した実施形態を参照して明らかになり解明されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0067】

【図1】本発明の一実施形態に係る、Ｒ_ｄｃおよびΔＲ_ＡＣ測定値を用いて、活性ドーパントプロファイルへのプロファイルモデルの決定を示す。

【図2】本発明の特定の実施形態に係る、活性ドーパントプロファイルを決定するための例示の方法を示す。

【図3】Ｇｅ予備アモルファス化（５ｋｅＶ，５ｘ１０^１４ｃｍ^−２）後にＢを用いた注入（０．５ｋｅＶ，１０^１５ｃｍ^−２）を行って、１３００℃でアニールしたサンプルについてのＳＩＭＳプロファイル（全ドーピング）、ＳＳＲＭプロファイル（自由キャリア）およびＰＭＯＲ（自由キャリア）を示しており、本発明の実施形態の利点を示す。

【図4】８個の選択した層について、ＰＭＯＲプロファイルのピーク濃度と活性ＳＩＭＳプロファイルのピーク濃度との比較を示す。菱形記号は、移動度モデルＩを用いたピークＳＩＭＳ活性ドーピング濃度を表し、星形は移動度モデルＩＩを用いている。実線は１−１相関を示す。

【図5】８個の選択した層について、５×１０^１９ｃｍ^−３の濃度でのＰＭＯＲプロファイル深さとＳＩＭＳプロファイル深さとの比較を示す。実線は１−１相関を示す。点線は、ＳＩＭＳプロファイルより２５％深いＰＭＯＲプロファイルの場合を表す。

【図6】８個の選択した層について、ＰＭＯＲプロファイル急峻性とＳＩＭＳプロファイル急峻性との比較を示す。実線は１−１相関を示す。点線は、ＳＩＭＳプロファイルより１ｎｍ／ｄｅｃ急峻なＰＭＯＲプロファイルの場合を表す。

【図7】本発明の実施形態で使用可能である原理を示す。無限スロープのプロファイル、即ち、箱型プロファイルと、有限スロープのプロファイルとの比較を示す（ａ）。基板キャリア濃度が１０^１７ｃｍ^−３（破線）および１０^１８ｃｍ^−３（実線）の場合、次の過剰キャリアプロファイルを、有限スロープを持つプロファイルおよび無限スロープを持つプロファイルの両方について示す（ｂ）。任意のプロファイルについてΔＲ_ＡＣの式における被積分関数の挙動を示す（ｃ）。

【図8】本発明の実施形態で使用可能である、オフセットカーブ、即ち、レーザビーム分離の関数としてのカーブを示すもので、ＡＣ反射率ΔＲ_ＡＣ^profileの振幅を示し（ａ）、差［ΔＲ_ＡＣ^profile（ｒ）−ΔＲ_ＡＣ^substrate（ｒ）］の振幅を示し（ｂ）、差［ΔＲ_ＡＣ^profile（ｒ）−ΔＲ_ＡＣ^substrate（ｒ）］の位相を示す（ｃ）。同じ基板に、Ｇｅ予備アモルファス化注入（５ｋｅＶ，５ｘ１０^１４ｃｍ^−２）後にＢを用いた注入（０．５ｋｅＶ，１０^１５ｃｍ^−２）を行って、１１５０℃，１２００℃，１２２５℃，１２５０℃および１３００℃でレーザアニールした５個のサンプルについての測定を示す。矢印は、アニール温度を増加させた場合に観察される傾向を示す。プラズマ波の位相および波長の挙動は、（ｄ）において４つの最高アニール温度について認められ、これらのサンプルについてこのテクニックが安全に使用できることを保証する。

【図9】本発明の実施形態の特徴を示す実験データのフィッティングカーブを示す。これらのサンプルで測定した、｜ΔＲ_ＡＣ^substrate（ｒ）｜ （ａ）、φ_ＡＣ^substrate（ｒ） （ｂ）、｜ΔＲ_ＡＣ^profile（ｒ）｜ （ｃ）、ΔＲ_ｄｃ^profile（ｒ）＝Ｒ_ｄｃ^profile（ｒ）−Ｒ_ｄｃ^substrate（ｒ） （ｄ）についての実験値を示す。図９（ｅ）は、サンプルで測定したＴＰプロファイル（破線）とＳＩＭＳプロファイル（実線）との比較を示す。サンプルのうちの１つのＳＳＲＭプロファイルも示す。活性ＳＩＭＳドーピング濃度は、それぞれ１．７１ｘ１０^２０ｃｍ^−３，１．８０ｘ１０^２０ｃｍ^−３，１．８０ｘ１０^２０ｃｍ^−３である。

【図10】本発明の例示の実施形態で用いられる３つのプロファイルパラメータ、即ち、（ａ）ピーク活性濃度Ｎ_０、（ｂ）プロファイルが減衰し始める深さＸ_ｃｓｔ、（ｃ）急峻性Ａのモンテカルロ(Monte-Carlo)シミュレーションから得られた測定確率分布を示す。狭いピークは、開発したテクニックが３つのフィッティングパラメータ全てを良好な精度で決定していることを示す。

【図11】ＴＰプロファイル特性−ＳＩＭＳプロファイル特性およびモデル化誤差に対する感度を示す。図１１（ａ）は、シート抵抗測定から得られた、ＳＩＭＳピークドーピング濃度Ｎ_ＳＩＭＳ^peakと、ピーク活性ドーピング濃度Ｎ_０との比較を示す。図１１（ｂ）は、ＴＰプロファイルおよびＳＩＭＳプロファイルが１０^１９ｃｍ^−３濃度に到達したときの深さＸ_ＴＰ^{at 10^19}とＸ_ＳＩＭＳ^{at 10^19}の比較を示す。図１１（ｃ）は、１０^１９ｃｍ^−３濃度でのＴＰおよびＳＩＭＳプロファイル急峻性ＡとＡ_ＳＩＭＳ^{at 10^19}との比較を示す。モデルＩＩは、３０％大きい電界誘起屈折率効果を想定し、モデルＩＩＩは、ポンプレーザの二重変調放射を想定し、モデルＩＶは、ΔＮ_ｓｕｂ０＝２｜ΔＮ_ｓｕｂ１｜を想定している。

【図12】指数関数的に減衰するプロファイル（実線）または相補誤差関数（破線）に従うプロファイルを想定した、３つのサンプルで測定した実験データのフィッティングから得られるようなＴＰプロファイルの比較を示す。深さおよび急峻性が一意的であるとともに、ピーク活性ドーピング濃度はプロファイル形状に依存している。

【0068】

図面は、概略的かつ非限定的なものである。図面において、幾つかの要素のサイズは、説明目的のために誇張したり、縮尺どおり描写していないことがある。請求項での参照符号は、範囲を限定するものとして解釈すべきでない。異なる図面において、同じ参照符号は、同じまたは類似の要素を参照している。

【発明を実施するための形態】

【0069】

本発明は、特定の実施形態に関して一定の図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されず、請求項によってのみ限定される。記載した図面は、概略的かつ非限定的なものである。図面において、幾つかの要素のサイズは、説明目的のために誇張したり、縮尺どおり描写していないことがある。寸法および相対寸法は、本発明の実際の具体化に対応していない。

【0070】

さらに、説明および請求項での用語「第１」「第２」「第３」などは、類似の要素を区別するために使用しており、必ずしも時間的または空間的な順番を記述するためではない。ここで使用した用語は、適切な状況下で交換可能であり、ここで本発明の実施形態は、ここで説明したり図示したものとは別の順番で動作可能であると理解すべきである。

【0071】

さらに、説明および請求項での用語「上(top)」、「下(bottom)」、「の上に(over)」、「の下に(under)」等は、説明目的で使用しており、必ずしも相対的な位置を記述するためのものでない。こうして用いた用語は、適切な状況下で交換可能であって、ここで説明した本発明の実施形態がここで説明または図示した以外の他の向きで動作可能であると理解すべきである。

【0072】

用語「備える、含む(comprising)」は、それ以降に列挙された手段に限定されるものと解釈すべきでなく、他の要素またはステップを除外していないことに留意する。記述した特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を、参照したように特定するように解釈する必要があるが、１つ又はそれ以上の他の特徴、整数、ステップまたは構成要素、あるいはこれらのグループの存在または追加を除外していない。こうして表現「手段Ａ，Ｂを備えるデバイス」の範囲は、構成要素Ａ，Ｂのみから成るデバイスに限定すべきでない。

【0073】

本明細書を通じて「一実施形態」または「実施形態」への参照は、実施形態との関連で記載した特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書を通じていろいろな場所での「一実施形態」または「実施形態」の語句の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を参照していないが、そうこともある。さらに、１つ又はそれ以上の実施形態において、本発明から当業者にとって明らかなように、特定の特徴、構造または特性は、いずれか適切な方法で組み合わせてもよい。

【0074】

同様に、本発明の例示の実施形態の説明において、本開示を合理化し、本発明の１つ又はそれ以上の種々の態様の理解を支援する目的で、単一の実施形態、図面、または説明において、本発明のいろいろな特徴が一緒にグループ化していることがあると理解すべきである。しかしながら、この開示の方法は、請求項の発明が、各請求項で明示的に記載したものより多くの特徴を必要とするという意図を反映していると解釈すべきでない。むしろ下記の請求項が反映しているように、発明の態様は、単一の前述した実施形態の全ての特徴より少ない場合がある。こうして詳細な説明に追従する請求項は、この詳細な説明の中に明示的に組み込まれており、各請求項は、本発明の別々の実施形態として自立している。

【0075】

さらに、ここで説明した幾つかの実施形態が、他の実施形態に含まれる幾つかの他でない特徴を含むとともに、当業者によって理解されるように、異なる実施形態の特徴の組合せが本発明の範囲内にあって、異なる実施形態を構成することを意味する。例えば、下記の請求項において、請求した実施形態の何れも、何れの組合せで使用可能である。

【0076】

ここで提供した説明では、多数の具体的な詳細を説明している。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細なしで実施してもよいことは理解されよう。別の例では、本説明の理解を曖昧にしないために、周知の方法、構造、および技法は詳細には示していない。

【0077】

一態様において、本発明は、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを光学的に決定する方法に関する。ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルは、物理パラメータの組によって、例えば、物理パラメータの組によって特徴付けられる所定のプロファイルによって特徴付けられる。こうした所定のプロファイルは、任意のタイプのプロファイル、例えば、ガウシアンプロファイル、ローレンツ型プロファイル、箱型または箱状のプロファイルでもよいが、本発明の実施形態はこれらに限定されない。

【0078】

該方法は、完全に活性化したドーピングプロファイルを含むサンプルおよびリファレンスを取得することを含む。ここで、リファレンスは、同じサンプルの一部でもよい。該方法はまた、完全に活性化したドーピングプロファイルを含む前記サンプルおよび前記リファレンスについて、光変調反射率（ＰＭＯＲ）オフセットカーブ測定データおよびＤＣ反射率測定データを取得することを含む。測定データは、同じ測定設定、例えば、ＰＭＯＲ記録システムを用いて好都合に取得される。例えば、ＤＣ反射率測定データは、ＰＭＯＲ記録システムで用いられるプローブレーザのＤＣ反射率についてのＤＣ反射率測定データでもよい。ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを取得するのは、比較的簡単な設定を用いて取得でき、ＰＭＯＲ設定とは異なる測定機器の必要性がないことが有利である。測定データは、好都合には同時に取得してもよい。該方法はまた、光変調反射率オフセットカーブ測定値およびＤＣ反射率測定値の両方に基づいて、ドーピングプロファイルの物理パラメータの組についての値を決定することを含む。

【0079】

本発明の実施形態は、好都合には、ドーピング濃度に関する情報を取得するために、活性ドーピング濃度に対してリニア感度を有するＤＣ反射率(reflectivity)と、深さおよび必要ならば活性ドーピングプロファイルの急峻性を決定するために、低ドーピング濃度に感度を有するＰＭＯＲによって取得されるＡＣ反射率を利用する。後者は、図１に示しており、活性ドーピングプロファイルについてのプロファイルを示す。ここで、ＤＣ反射率測定データは、特に活性ドーピング濃度の決定に関与し、ＰＭＯＲ測定データは、特に活性ドーピングプロファイルの深さおよび急峻性の決定に関与する。好都合には、活性ドーピングプロファイルは、ＰＭＯＲおよびＤＣ反射率測定データを用いて決定されるパラメータを用いて特徴付けられる所定のプロファイルを用いて記述できる。こうした所定のプロファイルは、測定データが記録されていない領域についての追加の情報を提供できる。

【0080】

本発明の一実施形態に係るキャリアプロファイルを決定するための例示のテクニックを図２に例として示している。本発明の実施形態はこれに限定されない。例示の方法２００は、第１ステップにおいて、ドーパントフリーの領域においてＤＣ反射率およびＰＭＯＲオフセットカーブを測定すること（２１０）を含む。こうした測定により、決定すべき活性ドーピングプロファイルを決定するために用いられるモデルに関するモデルパラメータを決定できる（２２０）。モデルパラメータを決定することは（２２０）、例えば、１つの特定の実施形態では、ＤＣ反射率測定に基づいてアンドープ半導体のＤＣ反射率を決定すること（２２２）、およびポンプレーザによって発生する過剰キャリア濃度および過剰温度を取得すること（２２４）でもよく、本発明の実施形態はこれに限定されないが、使用するモデルに応じて、他のモデルパラメータをドーパントフリー領域での測定から導出してもよい。

【0081】

次のステップでは、ＤＣ反射率およびＰＭＯＲオフセットカーブは、活性ドーピングプロファイルを含む領域において測定される（２３０）。ステップ２３０で取得される測定値およびステップ２２０で決定されるモデルパラメータに基づいて、測定結果は、活性ドーピングプロファイルについて選択したモデルに対してフィッティングが行われ、こうして活性ドーピングプロファイルが決定される。これはステップ２４０に示す。特定の実施形態では、活性ドーピングプロファイルを決定することは、活性ドーピングプロファイルについてモデルをさらに定義するパラメータを決定することでもよく、これを含んでもよい。こうしたパラメータは、一例では、表面ピーク自由キャリア濃度、キャリア濃度が減衰し始める深さ、プロファイルの急峻性でもよい。

【0082】

例として、本発明の実施形態はこれに限定されないが、本発明の実施形態の特徴および利点について、実施した例示の研究を用いてさらに説明する。

【0083】

第１の例では、異なるレーザアニール温度および種々の予備アモルファス化（ＰＡＩ）条件を伴う種々のＢ−注入層について説明する。抽出したプロファイルは、他の特性評価テクニックと比較している。この研究では、データは、ThermaProbe TP630XPツール（ＴＰ）を用いて測定した。ここで、高い周波数（１ＭＨｚ）で変調したポンプレーザパワー、固定したポンプおよびプローブレーザ波長（それぞれ７９０ｎｍと６７０ｎｍ）、固定したポンプおよびプローブレーザパワー（それぞれ１３．５ｍＷと２．５ｍＷ）を用いて、両方とも０．５μｍビーム半径に集光するＰＭＯＲの特別な実装であった。

【0084】

例として、ＤＣ反射率およびＰＭＯＲオフセットカーブへの自由キャリアプロファイルの影響を最初に理論的に議論する。本発明の実施形態に係るテクニックが、ＰＭＯＲオフセットカーブをプローブレーザのＤＣ反射率と組み合わせて、キャリアプロファイルを再構築しているからある。本発明の実施形態は、こうした理論的考察または使用した数学公式に限定すべきでないことに留意する。

【0085】

ＰＭＯＲ信号は、ポンプレーザによる、過剰キャリアおよび熱（表面過剰温度ΔＴ_{ｓｕｒｆａｃｅ}をもたらす）の注入に起因したプローブレーザの反射率変化ΔＲの測定値である。任意のキャリアプロファイルＮ_ａｃｔ（ｚ）（ｚは深さを表す）を持つサンプルの場合、下記のように記述できる。

【0086】

深さ方向および横方向の過剰キャリア分布ΔＮ（ｚ，ｘ）は、下記の式で与えられ、（平衡）自由キャリアプロファイルＮ_ａｃｔ（ｚ）および基板注入ΔＮ_ｓｕｂ（ｘ）に依存する。

【0087】

【数4】

【0088】

ここで、ｘは、プローブレーザとポンプレーザとの間の横方向距離を表す。この過剰キャリア分布の高速な深さ方向変動に起因して、波長λ_{ｐｒｏｂｅ}を持つプローブレーザのＰＭＯＲ信号は、下記のように記述するする必要がある。

【0089】

【数5】

【0090】

ここで、ｍ_ｅ（またはｍ_ｈ）は、シリコン中での電子（または正孔）の有効質量である。Ｒ_０はアンドープＳｉのＤＣ反射率、ｎ_０はアンドープＳｉの屈折率、βはドルーデ(Drude)係数、δ＝δｎ／δＴはＳｉ中の屈折率の温度係数であり、４つ全ては波長λ_{ｐｒｏｂｅ}で取得している。上記の式は、ＰＭＯＲ信号は、過剰キャリアプロファイル（括弧間の最後の成分で表される表面での熱成分を含む）の全ての深さで生ずる反射のコヒーレント合計(sum)（干渉）として理解できることを示す。過剰キャリア分布ΔＮ［Ｎ_ａｃｔ（ｚ），ΔＮ_ｓｕｂ（ｘ）］と（平衡）自由キャリアプロファイルＮ_ａｃｔ（ｚ）の間のリンクは、当業者に知られている。

【0091】

ＰＭＯＲオフセットカーブを決定するために、上記の式で与えられるようなＰＭＯＲ信号は、プローブビームとポンプビームとの間の距離ｘ（４μｍの最大距離）の関数として測定される。ＰＭＯＲ信号と同時に測定すると、プローブレーザのＤＣ反射率Ｒも（平衡）自由キャリアプロファイルによって影響を受ける。正孔プロファイルＮ_ａｃｔ（ｚ）に起因した、波長λ_{ｐｒｏｂｅ}でのＤＣ反射率ΔＲ_ＤＣの変化は、下記の式で与えられる。

【0092】

【数6】

【0093】

この式によれば、ΔＲ_ＤＣは、（平衡）自由キャリアプロファイルの全ての深さで生ずる反射率のコヒーレント合計として容易に理解される。換言すると、ＤＣ反射率は、Ｎ_ａｃｔ（ｚ）の直接像であり、一方、ＰＭＯＲ信号は、Ｎ_ａｃｔ（ｚ）［via ΔＮ］の間接像である。キャリアプロファイルに対する感度がある場合、ＰＭＯＲオフセットカーブとＤＣ反射率との組合せが極めて有望になる。ＰＭＯＲオフセットカーブは、プロファイル深さに対して本質的な感度を有することが示されている。第２に、ＤＣ反射率の変化は、上記の式から判るように、ピークキャリア濃度と正比例する。換言すると、両方とも測定したパラメータの組合せは、プロファイル深さ（大部分はＰＭＯＲオフセットカーブを介して）およびプロファイルのキャリア濃度（大部分はＤＣ反射率を介して）へのアクセスを与える。

【0094】

本例では、各プロファイルについて、測定およびフィッティング手順が２つの段階に分割される。両方の段階は、取得したデータの測定およびフィッティングを含む。議論した例示の研究におけるフィッティングアルゴリズムは、レーベンバーグ・マルカート(Levenberg- Marquardt)最適化アルゴリズムをベースとしており、本発明の実施形態はこれに限定されない。

【0095】

第１段階Ｉでは、キャリブレーション段階とも称され、上記の式で現れて、自由キャリアプロファイルにリンクしていない３つのパラメータ、即ち、ΔＮ_ｓｕｂ（ｘ），ΔＴ_ｓｕｒｆ（ｘ），Ｒ_０は固定した。これら３つのパラメータは、段階ＩＩで用いた。この目的のため、ドーパントフリー領域でのＤＣ反射率およびＰＭＯＲオフセットカーブを測定した。最初に、測定したＤＣ反射率はリファレンスＲ_０を決定した。第２に、ＰＭＯＲオフセットカーブは、単独のフィッティングパラメータとして、キャリア再結合寿命および両極性(ambipolar)拡散率とフィッティングを行った。最適化ループの各ステップでは、３次元リニア両極性拡散式および熱伝導方程式を解いた。これは、ΔＮ_ｓｕｂ（ｘ），ΔＴ_ｓｕｒｆ（ｘ）、即ち、ポンプレーザによって発生するＳｉ基板中の過剰キャリア濃度および過剰温度を決定した。重要には、予備アモルファス化層の場合のように、ΔＮ_ｓｕｂ（ｘ），ΔＴ_ｓｕｒｆ（ｘ）は、基板の何れの可能性のあるダメージによって影響される。従って、各サンプルでは、キャリブレーション段階は、ドーパントフリー箇所で測定したが、考慮したドープサンプルと同じ予備アモルファス化注入ＰＡＩ（およびアニール）を施した。この理由のため、各極浅プロファイルの処理の際、リソグラフステップを実施してドーパントフリー領域を維持した。この追加ステップを除いて、ドーパントフリー領域は、ドープ領域と同じプロセスに従って、ΔＮ_ｓｕｂ（ｘ），ΔＴ_ｓｕｒｆ（ｘ）のキャリブレーションのための理想的な候補にした。これによりＢ注入は、サンプルに対して無視できる特別なダメージを誘起したと推測される。

【0096】

第２段階ＩＩでは、再構築段階とも称され、考慮した活性ドーピングプロファイルでのＰＭＯＲオフセットカーブおよびＤＣ反射率を測定した。そして、データは、慎重にパラメータ化したプロファイルを用いてフィッティングを行った。一意性のため、２パラメータまたは３パラメータのプロファイルに限定した（箱型、ガウシアン、ローレンツ型、…）ここで、指数関数テール（３つのパラメータ）を持つ箱型プロファイルの例を以下で議論する。換言すると、本例示の研究で用いたフィッティングプロファイルは、下記のように記述できる。

【0097】

【数7】

【0098】

ここで、Ｎ_０は、表面（ピーク）自由キャリア濃度、Ｘは、キャリア濃度が減衰し始める深さ、αはプロファイルの急峻性である。フィッティングアルゴリズムは、上記の式に基づいて、キャリブレーション段階で決定した値、またはＲ_０，ΔＮ_ｓｕｂ（ｘ），ΔＴ_ｓｕｒｆ（ｘ）を用いてＮ_０，Ｘ，αを最適化した。

【0099】

上記テクニックは、。２つの異なる注入量（５ｘ１０^１４ａｔ ｃｍ^−２と１０^１５ａｔ ｃｍ^−２）で一連の０．５ｋｅＶ Ｂ−注入サンプルで使用した。全ての層が、低ドープｎ型（モニタ）ウエハに注入した。Ｇｅ予備アモルファス化注入（ＰＡＩ）を適用した。ＰＡＩ条件は、エネルギー（５ｋｅＶ〜２０ｋｅＶ）および注入量（１０^１４ａｔ ｃｍ^−２と５×１０^１４ａｔ ｃｍ^−２）で変化させた。各Ｂ注入量について、ＰＡＩ無しのリファレンスウエハを追加した。全てのサンプルは、３スキャンアニール（１５０ｍｍ・ｓ^−１）によって１１５０℃〜１３００度の範囲で５つの異なる温度を用いてレーザアニールを行った。

【0100】

ＰＭＯＲ信号は、上記の式のプラズマ成分を介してのみ、自由キャリアプロファイルに対して感度があることを覚える必要がある。従って、プラズマ成分は、熱成分を好都合に支配すべきである。後者は、層内の高い活性化および低い（範囲の端）欠陥濃度を用いて得られる。典型的には、予備アモルファス化注入（ＰＡＩ）量またはエネルギーが高くなるほど、好都合には、使用するアニール温度が高くなる。これはテクニックの有用性を改善する。

【0101】

不十分な活性化の場合を除いて、得られたプロファイルは、アニール温度と共に予想される傾向と一致した。即ち、アニール温度が増加すると、より活性にドープされ、僅かにより深くなる。同様に、抽出したプロファイルへのＰＡＩの存在の影響も、予想に従った。シート抵抗測定から予想されるように、アニール温度は、ＰＡＩを適用した場合、本来、ピーク濃度およびプロファイル深さに対する影響が少ない。得られたキャリアプロファイルの品質を評価するため、他の特性評価テクニックと比較した。得られたプロファイルは、２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）および走査型広がり抵抗顕微鏡法（ＳＳＲＭ）と比較した。

【0102】

図３は、Ｇｅ予備アモルファス化（５ｋｅＶ，５ｘ１０^１４ｃｍ^−２）後に、高いＢ注入量（１０^１５ｃｍ^−２）で注入を行って、１３００℃でアニールしたサンプルについてのＳＩＭＳプロファイル、ＳＳＲＭプロファイルおよびＰＭＯＲプロファイル間の比較を示す。３つのテクニック全てで優れた一致が観察された。

【0103】

ＰＭＯＲと対照的に、ＳＩＭＳおよびＳＳＲＭはキャリアプロファイルの直接測定でないため、プロファイルのより定量的な比較が困難であった。ＳＩＭＳは、全（即ち、電気的に活性および不活性の）ドーピングプロファイルを測定し、ＳＳＲＭは、抵抗率プロファイルを測定する。シート抵抗およびキャリア移動度が取得できれば、キャリアプロファイルをＳＩＭＳ測定から抽出することが可能であることを示した。同様に、キャリア移動度が既知であれば、キャリアプロファイルがＳＳＲＭ測定から推定できる。例えば、図３でのＳＳＲＭプロファイルは、ドープした層で１００ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１の正孔移動度を推定する。換言すると、ＳＩＭＳまたはＳＳＲＭを使用すれば、キャリアプロファイルを抽出した場合、移動度が常に必要になる。

【0104】

ＳＩＭＳ測定に着目すると、正しい比較のために、シート抵抗値および移動度を測定する必要がある。４点プローブ法（ＦＰＰ）を用いてシート抵抗値を測定した。移動度については、測定した値が入手できないため、２つの異なる移動度モデルを用いて、移動度範囲に上限および下限をそれぞれ設定する（従って、活性ドーピング濃度範囲の上限および下限をそれぞれ定義する）。両方の移動度の値がクラーセン(Klaassen)モデルを用いて得られる。移動度範囲の上限を決定するために、第１モデルは、活性ドーパントでのキャリア散乱だけを考慮した（不活性ドーパントでの散乱は無い）。これは、モデルＩとも称される。しかしながら、この推定は、極浅接合ＵＳＪでの移動度を過大評価する傾向があることは広く知られている。結果として、得られたキャリア濃度は、過小評価になる。第２モデルは、ＳＩＭＳプロファイルで測定されたＢ原子が散乱中心であることを想定している。これは、モデルＩＩとも称される。これは、移動度を著しく過小評価し、従って、活性ドーピングをかなり過大評価すること（多くの場合、固体溶解度の上）を証明している。プロファイルの深さおよび急峻性は、１つのモデルまたは他のモデルを用いて、明らかに同じままである。

【0105】

ＳＩＭＳプロファイルとＰＭＯＲプロファイルとの比較は、図４、図５、図６に要約している。特に、図４は、抽出したＰＭＯＲプロファイルのピーク濃度Ｎ_０と活性ＳＩＭＳプロファイルのピーク濃度との間の相関を示す。上述したように、比較のため２つのピーク活性ＳＩＭＳドーピング濃度を与えるＳＩＭＳ測定での使用のための移動度を決定するために、２つの移動度モデルが使用される。Ｎ_０は、第１移動度モデルＩ（菱形）を用いたＳＩＭＳと良好に一致するが判る。予想されるように、Ｎ_０は、常に、第２移動度モデルＩＩ（星形）を用いて観測されるＳＩＭＳ値よりかなり小さいことも観察される。

【0106】

図５は、５ｘ１０^１９ｃｍ^−３の濃度で、ＰＭＯＲプロファイルとＳＩＭＳプロファイルとの間で深さを比較している。ＰＭＯＲは、多くの場合、ＳＩＭＳで与えられるように、ＰＭＯＲの深さを系統的に過大評価することが観察される。これは、実際、図３において観察でき、ΔＮ_ｓｕｂ（ｘ）の起こり得る過大評価（キャリブレーションに起因）によって説明できる。

【0107】

最後に、図６は、ＰＭＯＲプロファイルとＳＩＭＳプロファイルとの間で急峻性を比較している。一致は極めて良好であったが、ＰＭＯＲプロファイルが系統的に少し急峻である（典型的には１ｎｍ／ｄｅｃ）。

【0108】

第２の例では、第２の研究を提供し、本発明の実施形態の特徴および利点を示している。理論に束縛されたくないが、特徴および利点は、下記の理論的考察によってさらに説明できる。本発明の実施形態は、これによっても使用した数学的公式によっても限定されない。この研究は、ΔＲ_ＡＣおよびΔＲ_ｄｃの組み合わせた使用により、プロファイルの深さ、急峻性、活性ドーピング濃度の同時測定が可能になり、即ち、プロファイルをほぼ決定できることを示す。

【0109】

任意の形状のプロファイルにおいて、ΔＲ_ＡＣは次のように記述できる。

【0110】

【数8】

【0111】

ΔＲ_ＡＣは、２つの反射のコヒーレント合計として理解できる。第１反射は、表面で生じ、表面過剰キャリアΔＮ_ｌ１（ｚ＝０）および過剰温度ΔＴ_１の両方に起因する。第２反射は、過剰キャリアプロファイルの各深さで発生する。

【0112】

図７は、類似性を示す。詳細には、それは、異なるスロープを持つ２つの活性ドーピングファイルを示し（図７ａは、無限スロープのプロファイル７０２と、有限スロープのプロファイル７０４を示す）、次の過剰キャリアプロファイルを基板での２つの異なる過剰キャリア濃度について１０^１７ｃｍ^−３および１０^１８ｃｍ^−３の場合について示し（図７ｂは、次の過剰キャリアプロファイルを示すもので、基板キャリア濃度が１０^１７ｃｍ^−３である場合は有限スロープ７１２および無限スロープ７１４を示し、基板キャリア濃度が１０^１８ｃｍ^−３である場合は有限スロープ７２２および無限スロープ７２４を示す）。上記式の被積分関数(integrand)の挙動を計４つの状況について図７ｃに示す。

【0113】

他方、箱状プロファイルの場合、上記式の被積分関数は接合でのピークに減少し、即ち、界面反射は単一の大きな反射で構成される。さらに、このピーク位置は、基板注入から独立している。他方、プロファイルのスロープが有限である場合、界面における多重反射がピークを幅広にする。このピークの最大の位置、即ち、最大界面反射は、ΔＲ_ＡＣが感度を有する深さとして理解できる。図７ｃにおいて判るように、有限スロープを持つプロファイルの場合、最大界面反射は基板注入に従って移動する。数学的には、これは、次のように理解できる。被積分関数の余弦エンベロープを無視して、最大界面反射の位置ｚ_ｍａｘは、過剰キャリアプロファイルが最も急峻である位置として定義できる。即ち、ｚ_ｍａｘの近似値は、下記の陰(implicit)方程式を解くことによって見つけられる。

【0114】

【数9】

【0115】

ここで、ボルツマン統計に関する推定を使用し、ＢＧＮは無視している。上記式は、最大界面反射の深さは、関数Ｐ_{ｄｏｐｉｎｇ}（ｚ）／ΔＮ_ｓｕｂおよびその導関数のみに依存することを単に意味する。指数関数テールで減衰する活性ドーピングプロファイルの例を用いた場合、最大界面反射は深さｚ_ｍａｘで発生する。

【0116】

【数10】

【0117】

即ち、最大界面反射は、ドーピング濃度が１．５７ｘΔＮ_ｓｕｂである深さから到来する。この結果から、最大界面反射は、プロファイル自体から独立して、ドーピングが基板接合と釣り合う深さから常に由来することを推定するのが正しい。しかしながら、プロファイル導関数が関与しているため、上記式で得られた特定の値は全てのプロファイルについて一般化できないことに留意する。

【0118】

結論として、上述から、ΔＲ_ＡＣは、活性ドーピングプロファイルが基板接合のオーダーの濃度に到達する深さに対して感度を有することが判る。最初に、実施した測定において、ΔＲ_ＡＣは、プロファイルの適度にドープした領域に対して感度を有するだけであることを意味する。第二に、注入レベルが何らかの方法で変化できる場合、最大界面ピークの位置はそれに応じてシフトし、即ち、プロファイルの一部が走査される。これは、プロファイルの急峻性に対するオフセットカーブの感度を説明するもので、ポンプビームから遠ざかる場合、より低いキャリア注入の直接の結果としてである。

【0119】

ＤＣ反射率ΔＲ_ｄｃに関して、ΔＲ_ＡＣとは対照的に、プロファイルの高くドープした領域に対して多くの感度があることは知られている。本発明の実施形態のテクニックの原理の特徴を示す図１を参照して図示し説明したように、ΔＲ_ｄｃは、プロファイルの適度にドープした領域でのΔＲ_ＡＣによって決定される深さおよび急峻性に基づいて、ピークドーピング濃度を固定することが理解できる。ΔＲ_ＡＣは、１０^１９ｃｍ^−３ドーピング濃度を超えて位置するプロファイルの領域に対して隠れており、ΔＲ_ｄｃによって決定されるピーク濃度は、その特定領域での推定プロファイル形状に依存することに留意する。

【0120】

対応する一意性の問題は、活性ドーパントプロファイルについて良好なプロファイル形状を選択することによって解決される。本例の研究では、図２を参照して上述したような方法を、活性ドーパント濃度を決定するために使用した。例示の方法の更なる特徴を以下に説明する。

【0121】

該方法は、ドーパントフリー領域においてＤＣ反射率およびＰＭＯＲオフセットカーブを測定することを含む。換言すると、基板またはリファレンスの測定、即ち、無ドープ層を有し、調査対象のサンプルと同じ処理フローを施したサンプルに対する測定が行われる。例えば、アニールした注入層の場合、ドーパント注入を受けずに予備アモルファス化し（関係する場合）、調査対象のドープしたサンプルと全く同様にアニールを行ったサンプルのある領域について基板測定が行われる。この測定は、ΔＲ_ａｃ^substrateオフセットカーブおよびＲ_ｄｃ^substrate反射率を出力する。

【0122】

該方法はまた、活性ドーピングプロファイルを決定するために用いられるモデルに関するモデルパラメータを決定することを含む。ＤＣ反射率Ｒ_０は、Ｒ_ｄｃ^substrate反射率から導出できる。均質なサンプルでのＡＣ反射率に関するモデルは、基板内の過剰キャリア分布、即ち、ΔＮ_ｓｕｂ０（ｒ）、ΔＮ_ｓｕｂ１（ｒ）および過剰温度ΔＴ_１（ｒ）を決定するための実験ΔＲ_ａｃ^substrateオフセットカーブに対してフッィティングが可能である。添字ｓｕｂ０は、時間非依存モードを参照し、添字ｓｕｂ１は、時間依存モードを参照する。

【0123】

該方法はまた、活性ドーピングプロファイルを含む領域においてＤＣ反射率およびＰＭＯＲオフセットカーブを測定することを含む。換言すると、特性評価すべきサンプルについてプロファイル測定が行われる。これは、ΔＲ_ａｃ^profileオフセットカーブおよびＲ_ｄｃ^profileを出力する。

【0124】

該方法はまた、活性ドーピングプロファイルのモデルおよび取得したモデルパラメータを用いて測定結果のフィッティングを行って、活性ドーピングプロファイルを決定することを含む。従って、非均質サンプルでのＡＣ反射率およびＤＣ反射率についてのモデルは、典型的には、実験ΔＲ_ａｃ^profileオフセットカーブに対して前回決定したΔＮ_ｓｕｂ０（ｒ）、ΔＮ_ｓｕｂ１（ｒ）およびΔＴ_１（ｒ）を用いて、そして実験ΔＲ_ｄｃ＝Ｒ_ｄｃ^profile−Ｒ_ｄｃ^substrateに対してフッィティングが可能である。

【0125】

測定は全ての情報を提供しないため、プロファイル形状について好都合に幾つかの制約を課している。プロファイル形状は、２つまたは３つのパラメータフィッティングによって決定できる。アニールした注入層の場合、指数関数テールを持つ箱状プロファイルを使用し、適切な結果を提供するようだった。

【0126】

【数11】

【0127】

ここで、Ｎ_０はプロファイルのピーク活性ドーピング濃度、Ｘ_ｃｓｔはプロファイルが減衰し始める深さ、Ａはその急峻性（ナノメータ／decade）である。フィッティングアルゴリズムは、Ｎ_０、Ｘ_ｃｓｔおよびＡを決定する。

【0128】

本例におけるフィッティングは、レーベンバーグ・マルカート(Levenberg- Marquardt)アルゴリズムをベースとしておいる（最小自乗誤差の最小化）。本例でのテクニックは、基板プラズマおよび熱的成分の決定のための基板測定に依拠している。その結果、基板測定は、好都合には、慎重に監視される。任意のプロファイルの場合、基板測定が条件を満たすこと、即ち、ΔＮ_ｓｕｂ０（ｒ）、ΔＮ_ｓｕｂ１（ｒ）およびΔＴ_１（ｒ）が基板測定およびでプロファイル測定で同じであることを確認するために、照合手順が使用できる。これを照合する１つの方法が、未知のアンドーププロファイルで測定したプロファイル測定Ｒ_ａｃ^profileから、基板測定Ｒ_ａｃ^substrateを引き算することでもよい。この引き算の結果は熱的成分を排除しているため、プラズマの位相および波長が認識できる。これは、図８に示している。プラズマの位相および波長は、図８（ｄ）において、最低のアニール温度を除いて全ての層について識別でき、温度で支配される後者の挙動の根拠となる。後者はまた、ボロン注入誘起によるダメージのプラズマおよび熱的成分への影響が無視できる（アニール後）を示している。

【0129】

上述の方法を用いて、多数の実験結果が得られた。本例のモデルの不正確さを考慮して、このテクニックは、本例では高ドープ層（＞１０^２０ｃｍ^−３）について使用しただけである。これらの高濃度では、ドーピングに対するΔＲ_ＡＣの感度が消滅し、ΔＲ_ＡＣおよびＲ_ｄｃの組合せフィッティングの収束が可能になるからである。上述の方法は、高温でアニールしたＢ−注入層に適用した。特に、同じＢ注入（エネルギー０．５ｋｅＶ，注入量＝１０^１５ｃｍ^−２）およびアニール（１３００℃の３回のレーザアニール）を受けて、しかし、異なるＧｅ予備アモルファス化（ＰＡＩ）を施した３つのサンプル、即ち、それぞれ（５ Ｓ１：ｋｅＶ，１０^１４ｃｍ^−２），（Ｓ２：５ｋｅＶ，５ｘ１０^１４ｃｍ^−２）および（Ｓ３：２０ｋｅＶ，１０^１４ｃｍ^−２）であるサンプルについて結果が提供される。

【0130】

フィッティングカーブを、基板測定について図９（ａ）（ｂ）に示し、プロファイル測定について図９（ｃ）（ｄ）に示している。理論カーブは、実験データにうまくフィットしていることが明瞭に観察される。フィットしたデータから得られるいわゆるＴＰプロファイルは、３つのサンプルで測定したＳＩＭＳプロファイルとともに図９（ｅ）に示している。サンプルのうちの１つについて測定したＳＳＲＭプロファイルも追加した（推定した移動度は１００ｃｍ^２Ｖ^−１ｓ^−１）。ＴＰプロファイルは、３０分間未満で得られた（２０分間の測定と１０分間未満のフィッティング）。平均で、ＴＰプロファイルとＳＩＭＳ（およびＳＳＲＭ）プロファイルとの量的な一致は許容でき、それは１０^１９ｃｍ^−３のドーピングで導出した深さでの平均偏差は３ｎｍであるためである。ピーク活性ドーピング濃度の平均偏差は、５ｘ１０^１８ｃｍ^−３である。

【0131】

ＴＰプロファイルは、本例では、ＳＩＭＳプロファイルより深い。３つのプロファイルの相対深さになると、ＴＰおよびＳＩＭＳも矛盾している。

【0132】

完全のため、図９に示すように、ΔＲ_ａｃ^profileの振幅だけがフィットしている。位相は、実際には本例のフィッティングアルゴリズムで無視した。これは、位相が熱的成分の重要性をほぼ示す浅い層について許容できる近似である。熱的成分の決定は、基板測定をフィッティングさせることによって考慮され、ここでは位相は特別に重要であり、よって図９（ｂ）を考慮している。プロファイル測定後の実験の位相および理論的位相は、許容可能に一致していることが確認できる。。

【0133】

開発したテクニックの精度を評価し、図９（ｅ）で観察された不一致がランダム誤差に起因するか否かを決定するために、下記の反復モンテカルロ手法を使用した。最初に、各繰り返しにおいて、我々の実験で測定したデータの上にランダムノイズを加算することによって、ノイズの多いデータについてシミュレーションを行った。測定したΔＲ_ａｃ^profileとΔＲ_ｄｃ^profileでのノイズは、正規分布に従いことが想定され、その標準偏差は、信号再現性、即ち、それぞれσ_ΔＲａｃ＝７×１０^−４（任意単位）とσ_ΔＲｄｃ＝５×１０^−６で与えられる。全てのランダム誤差を考慮するには、ノイズを基板測定データ、即ち、ΔＲ_ａｃ^substrateおよびΔＲ_ｄｃ^substrateにも追加する。第２に、シミュレーションを行ったノイズの多いカーブを、上述した我々のフィッティング手順に当てはめる。３つのプロファイルパラメータＮ_０，Ｘ_ｃｓｔ，Ａのフィッティング値を、繰り返しに沿って記録した。５０回の繰り返しに制限して、図１０に示す測定確率分布が得られ、カーブ１００２，１００３，１００６によって３つの例について示される。３つのプロファイルパラメータＮ_０，Ｘ_ｃｓｔ，Ａの個々の精度σ_Ｎ０，σ_Ｘｃｓｔ，σ_Ａは、個々の分布の標準偏差として定義される。３つのパラメータ全てが極めて高い精度で決定されることが観察できる。図１０（ｂ）でのＸ_ｃｓｔのピークは、明確に分離されることが判る。結論として、ランダム誤差が、図９（ｅ）で観察されたＴＰプロファイルとＳＩＭＳプロファイルの間の不一致を説明できない。

【0134】

このテクニックは、プロファイル特性を高い精度で決定することを証明するため、ＴＰプロファイルとＳＩＭＳプロファイルの間の不一致は、系統的誤差、特に、信号の活性ドーピング依存性を説明するのに我々のモデルの不十分な精度に起因していると予想できる。

【0135】

図１１（ａ）は、我々の測定テクニックから得られたピーク活性ドーピング濃度Ｎ_０と、ＳＩＭＳおよびシート抵抗測定（バルク移動度を想定）から得られたピーク活性ドーピング濃度Ｎ_ＳＩＭＳ^{at 10^19}との比較を示す。図１１（ｂ）は、ＴＰプロファイルおよびＳＩＭＳプロファイルが１０^１９ｃｍ^−３濃度に到達したときの深さＸ_ＴＰ^{at 10^19}とＸ_ＳＩＭＳ^{at 10^19}の比較を示す。図１１（ｃ）は、ＴＰおよびＳＩＭＳプロファイル急峻性ＡとＡ_ＳＩＭＳ^{at 10^19}との比較を示す（約１０^１９ｃｍ^−３濃度での値）。

【0136】

パラメータの変動の影響を示すために異なるモデルが使用される。モデルＩＩは、３０％大きい電界誘起屈折率効果を想定し、この効果の観察される過小評価を中和する。モデルＩＩＩは、ポンプレーザの二重変調放射を想定し、基板中の過小評価した過剰キャリア濃度を説明する。最後に、モデルＩＶは、層注入を減少させて、層中の活性ドーピング濃度に対する過大評価した感度を中和する。特に、後者のモデルは、基板中の過剰キャリア濃度の一定モードΔＮ_ｓｕｂ０が、２｜ΔＮ_ｓｕｂ１｜（ΔＮ_ｓｕｂ０の下限）と等しいことを想定している。

【0137】

これらのモデルの各々に使用した値は、異なるモデル化誤差の影響について良好な印象を与える。図１１（ｂ）は、１０^１９ｃｍ^−３濃度でのＴＰプロファイルおよびＳＩＭＳプロファイルの深さを比較する。図９（ｅ）で既に観察したように、ＴＰプロファイルは、常にＳＩＭＳプロファイルより深い。さらに、ＳＩＭＳ測定の深さはより浅い。図１１（ｂ）では、ＴＰプロファイルの深さは、使用したモデルに従って変化するが、反相関(anti-correlation)を説明する変更したモデルはないことが判る。従って、誤差は、上述したモデル化誤差と相関しないように見える。

【0138】

反相関は、基板測定フィッティングに存在する追加のモデル化誤差に起因し得る。既に述べたように、図９（ｃ）での｜ΔＲ_ａｃ^profile｜の評価は、ＳＩＭＳプロファイルと一致した接合深さの評価を示すように見える。しかしながら、これらのデータで観察された傾向は、図９（ａ）で観察できるように、Ｇｅ ＰＡＩ量またはエネルギー（増加したダメージ）を増加させた場合に予想されるように、基板プラズマ成分での減少に部分的にも起因する。換言すると、誤差は、両方の影響（基板プラズマ成分およびより深いプロファイル）の間の小さく正確な差別に起因するであろう。これは、Ｇｅ注入のエネルギーおよび量とのΔＮ_ｓｕｂ１およびΔＴ_１の変動が適切に説明されていないことを示すであろう。多くの場合、推定した均質な両極性拡散率および再結合寿命を非難する必要がある。

【0139】

図１１（ｃ）に移動して、ＴＰプロファイルの急峻性はＳＩＭＳと良好に一致することが判る。さらに、使用したモデルに対する、制限した感度のみを示す。従って、得られた値は、かなり堅牢(robust)である。

【0140】

最後に、図１１（ａ）でのピーク活性ドーピング濃度の比較は、Ｎ_０が、モデル化誤差に対して極めて敏感であることを示す。これは、Ｎ_０がモデル化誤差に対して極めて敏感であることによって容易に説明できる。これは、Ｎ_０が、深さおよび急峻性をΔＲ_ａｃによって決定した後、Ｒ_ｄｃによって固定されることによって容易に説明できる。さらに、Ｎ_０の値は、Ｎ_ＳＩＭＳ^peak値と比較するのが困難である。後者は、結晶移動度を想定しているからである。Ｎ_０へのモデル化誤差の影響は複雑であり、有利な実施形態では深さ精度を決定する場合に考慮できる。結論として、図１１に示すように、モデル化誤差に対して、ＴＰプロファイルの深さおよび活性ドーピング濃度の高い感度を想定すると、ＴＰプロファイルとＳＩＭＳプロファイルとの間の不一致は、モデル化誤差に起因する（基板測定のフィッティングから由来するある誤差を含む（Ｇｅ注入の影響））と考えられる。

【0141】

提案した測定テクニックでのフィッティングアルゴリズムの関与は、得られたプロファイルの一意性の問題を提起する。従って、フィッティング手順は、常に３つのプロファイルパラメータＮ_０，Ｘ_ｃｓｔ，Ａの同じ値に向かって収束することを主に確認すべきである。しかしながら、上述の議論を想定すると、プロファイルパラメータ得られた値が実際に一意的であることは自明に見える。さらに、これは、フィッティングアルゴリズムでの３つのパラメータの初期の推定値を変化させることによって確認できる。最終出力値での変動は、典型的には、これらの個々の精度σ_Ｎ０，σ_Ｘｃｓｔ，σ_Ａのオーダーである。

【0142】

さらに、フィッティングプロファイルがこれらの形状の推定にどのように依存するかも評価すべきである。この依存性をテストするために、我々は、指数関数的に減衰するプロファイルまたは相補誤差関数の挙動に従うプロファイルをそれぞれ想定した場合、サンプルについて得られたＴＰプロファイルを比較することを提案する。

【0143】

図１２は、３つ全てのサンプルについて得られたＴＰプロファイルを比較している。適度にドープした領域で得られた深さおよび急峻性は、推定した形状から独立しているとともに、ピーク活性ドーピング濃度はプロファイル形状によって著しく影響される。

【0144】

この挙動は、上記の理論的考察から説明できる。深さおよび急峻性は、ΔＲ_ａｃオフセットカーブによって固定される。オフセットカーブの各ポイントがプロファイルの異なる領域に対して感度を有し、従って、プロファイルの適度にドープした領域は、一意的に定義される（＜１０^１９ｃｍ^−３）。ΔＲ_ａｃの値は、プロファイルのピークドーピング濃度だけでなく、高くドープした領域（＞１０^１９ｃｍ^−３）にも感度を有する。換言すると、高くドープした領域の決定は、図１２に示す不確実性をもたらすＲ_ｄｃの単一の値に依拠する。曖昧さを排除するために、より高い基板注入でのΔＲ_ａｃの測定を考慮すべきであることに留意する。

【0145】

上では、本発明の実施形態に従って、ΔＲ_ａｃオフセットカーブおよびＲ_ｄｃの組み合わせ測定をベースとした、高速で非破壊のプロファイル特性評価テクニックの例について議論した。このテクニックは、高い精度を有し、ＳＩＭＳおよびＳＳＲＭと許容可能に一致する。有利な実施形態では、モデル化誤差が考慮できる。さらに、このテクニックを用いて得られるプロファイルの深さおよび急峻性は一意的であるが、得られたピーク活性ドーピング濃度は、推定したプロファイル形状に依存する。代替として、より大きいポンプ放射が、この一意性の問題を直接に解決できる。

【0146】

一態様において、本発明はまた、ほぼ完全に活性化したドーピングプロファイルを光学的に決定するための方法の少なくとも一部を実施するためのコンピュータ実装の方法に関する。本発明の実施形態はまた、対応するコンピュータプログラム製品に関する。該方法は、コンピュータシステムで実装できる。これらは、ソフトウエア、ハードウエアまたはこれらの組合せとして実装できる。こうした方法は、自動化及び／又は自動的な方法でコンピュータ上で実施されるように適合できる。

【0147】

ソフトウエアとして実装または部分的に実装した場合、こうしたソフトウエアは、１つ又はそれ以上のプロセッサに基づいて、適切なコンピュータ、コンピュータプラットフォーム上で実行するように適合できる。ソフトウエアは、適切なオペレーティングシステム、例えば、ウインドウズ・オペレーティングシステムまたはリナックス・オペレーティングシステムを用いて使用のために適合できる。コンピューティングとは、処理手段またはデータを処理するプロセッサを意味する。プロセッサの他に、コンピュータシステムは、ＲＯＭやＲＡＭなどを含むメモリシステム、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤドライブなどの出力システム、あるいはネットワークに情報を出力するための手段を含んでもよい。従来のコンピュータコンポーネント、例えば、キーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイス、入出力ポートなどを含んでもよい。データ輸送は、データバスをベースとして設けてもよい。コンピュータシステムのメモリは、命令セットを含んでもよく、コンピュータシステム上で実行した場合、上述のような方法の標準ステップおよび、必要に応じて上述のような任意のステップの一部または全部の実行が得られる。得られた結果は、プロッタ、プリンタ、ディスプレイなどの出力手段によって出力してもよく、あるいは電子フォーマットでデータを出力してもよい。

【0148】

本発明の実施形態の更なる態様は、コンピュータ装置上で実行するための機械読み取り可能なコードを運ぶキャリア媒体に埋め込まれたコンピュータプログラム製品を包含する。コンピュータプログラム製品自体は、データキャリア、例えば、ＤＶＤまたはＣＤ−ＲＯＭまたはメモリ装置などである。従って、実施形態の態様は、コンピュータプログラム製品、およびそれに対応する伝送信号を、ネットワーク、例えば、ローカルネットワークまたはワイドエリアネットワークなどを通じて送信することも包含する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】