用于确定掺杂的半导体区域的有效掺杂浓度的方法

专利名称：用于确定掺杂的半导体区域的有效掺杂浓度的方法
用于确定掺杂的半导体区域的有效掺杂浓度的方法发明领域
本发明涉及掺杂的半导体的表征的领域。更特定地，本发明涉及用于确定半导体区域的有效掺杂浓度分布图(profile)的无损光学测量技术。
发明背景
ITRS路标图突出了通过半导体区域的浅掺杂形成的超浅结的准确表征，作为次-32nm Si-CMOS技术的最高挑战之一。一般用最大有效掺杂水平N和结深度Xj和陡峭度S来表征这样的结。
超浅结(USJ)(诸如源极和漏极扩展区域)的自由载流子分布图的准确测量，是现代硅互补金属氧化物半导体技术中主要挑战之一。用于确定最大掺杂水平和结深度的物理和电分析技术，诸如二次离子质谱法(SIMS)、扩展电阻仿形(profiling)法、四点探针 (FPP)、或可选的候选方法，诸如扫描扩展电阻显微法(SSRM)，允许对于这个结深度Xj的准确确定。然而，这些表征技术是破坏性的且非常慢，如，样本必须被制备且因此防止任何内嵌测量。明显地，仍然没有准确的、快速的、无损技术的存在。
光调制光反射(PMOR)是广泛使用的无损且非接触式技术，用来定性地表征这样的掺杂半导体区域的掺杂分布图。这是全光学的，因此是非接触式、泵浦探针技术。在测量过程中，电源被调制的泵浦激光被引导向掺杂的半导体区域来修改其折射率分布图。可通过在样本中产生过量载流子(也被称为德鲁德效应(Drude effect))、和/或通过所研究的样本的温度效应，修改这个折射率分布图。同时，探针激光被引导至这个掺杂的半导体区域， 此处激光取决于这个折射率分布图被反射。通过将被反射的探针激光信号耦合至锁入放大器，仅测得由调制的泵浦激光所引起掺杂半导体样本的反射率的变化。因此，探针激光，经由反射，测得泵浦激光引起的反射率的变化。
PMOR通常被用于监测注入时(as-implanted)(即，未退火)的娃晶片中的注入剂量，且因此成为这个领域中很多研究的主题。在这样的注入时的分布图上，折射率的变化是由于所照明的样本中温度的较大增加引起的(主要热分量)。这个技术还已经被扩展地在通过化学气相沉积(CVD)获得的盒状(box-like)有效掺杂分布图上被研究，此处，由于温度的轻微增加，所测得的信号大部分是由于仅具有较弱的分布图的泵浦产生的过量载流子 (主要是等离子分量)。
这样的PMOR 技术的不例是在 Lena Nicolaides 等人在 Review of Scientific Instruments, 74 卷，第 I 期，2003 年 I 月中的"Non-destructive analysis of ultra shallow junctions using thermal wave technology"中所描述的Thernia-Probe 技术 (TP)。该TP技术是PMOR技术的高调制频率的实现。
发明概述
本发明的各实施例的目的在于提供用于确定掺杂的半导体区域的完全有效的掺杂分布图的良好的无损方法与系统。
本发明的特定实施例的优势在于用户友好地且易于操作的方法可被应用于在较短测量时间内确定半导体衬底的有效掺杂剂分布图。
本发明的特定实施例的优势在于，可从掺杂分布图上的光学测量中确定或重建完全有效的掺杂分布图。有效掺杂分布图可以是任何任意的掺杂分布图。
在根据本发明的各实施例中，PMOR可被用于确定被激活的注入分布图，藉此PMOR 信号是源于等离子和热分量之间的微妙平衡。特定地，本发明的实施例的优势在于，包含在 PMOR偏置曲线中(其中PMOR信号被测量作为泵浦探针光束间隔的函数)、和包含在不相关于时间的(DC)反射系数中的组合信息，被组合且足以重建潜在(underlying)自由载流子分布图。
本发明的至少一些实施例的优势在于，提供了提取结深度的方法或系统，藉此所提取的结深度与SIMS获得的结深度具有非常良好的相关性。
本发明的至少一些实施例的优势在于，提供了为从15_30nm范围内的深度，用次-nm再现性提取这个结深度的方法或系统。
本发明的至少一些实施例的优势在于，提供一种方法或系统来提取掺杂分布图的峰值掺杂浓度。
本发明的特定实施例的优势在于，在基本不破坏样本的情况下，对于具有高掺杂浓度的样本，可测得完全有效的掺杂分布图。
本发明的特定实施例的优势在于，可无损地(S卩，没有样本准备的情况下)确定超浅结中的载流子分布图。
本发明的特定实施例的优势在于，可在处理流程中的关键点监测掺杂结合，且因此导致增强的产品质量。
本发明的特定实施例的优势在于，可内嵌地(S卩，在制造处理环境中)施加用于确定有效掺杂剂分布图的方法。
本发明的各实施例的优势在于，基于有效掺杂分布图的光学测量，对于有效掺杂分布图，可确定唯一的方案。
本发明的各实施例的优势在于，不需要对于掺杂浓度或结深度做出事前估算，同时以快速且灵活的方式，可从光学测量中重建未知且任意的掺杂分布图。
本发明的至少一些实施例的优势在于，提供了用于确定半导体区域的有效掺杂浓度分布图的光调制的光学测量技术，以及用于执行这些技术的设备和软件。
本发明的至少一些实施例的优势在于，对于特定半导体衬底中的峰值掺杂剂浓度和/或结深度和/或陡峭度的独立提取提供了方法和系统以及软件。
本发明的各实施例的优势在于，可用直接方式，几乎不需要或不需要样本准备，可测得被激活的注入物的分布图的测量。
本发明的各实施例的优势在于，可基于样本的PMOR信号和同时测得的DC探针反射系数的组合，来重建被激活的注入物分布图的潜在自由载流子分布图的重建。结果是与二次离子质谱法和扫描电阻显微法测量具有良好的一致性，平均准确度为约3nm(对于结深度)。
根据本发明的各实施例的优势在于，可重建完全的掺杂剂分布图，而不是仅可获得结深度的确定。
根据本发明的各实施例的优势在于，利用在高掺杂剂浓度敏感的DC分量(诸如， 例如，在现代超浅结中，其中有效掺杂浓度可高达IO2tlCnT3或更高的浓度)和对于低浓度敏感的AC分量，用于获得对于整个掺杂剂浓度分布图的良好敏感度。
以上目的由根据本发明的方法和设备来实现。
在本发明的一个方面，涉及光学地确定基本完全激活的掺杂分布图的方法，通过一组物理参数来表征基本完全激活的掺杂分布图，该方法包括
-获得包括完全激活的掺杂分布图的样本、和参照物
-对于所述包括完全激活的掺杂分布图的样本、以及对于所述参照物，获
得光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据，和
-基于光学调制反射系数偏置曲线测量和DC反射系数测量，确定掺杂分布图的一组物理参数的值。
获得光学调制反射系数偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据，可通过执行光学调制反射系数偏置曲线测量和通过执行DC反射系数测量来完成。
使用DC反射系数测量，表示，不相关于时间的反射系数测量或允许确定样本的整体反射系数的反射系数测量。
获得光学调制反射系数偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据，可为获得使用相同的测量设置记录的数据。
获得光学调制反射系数偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据，可为获得基本同时或同时记录的数据。
该方法还一般地包括对于由一组物理参数定义的完全激活的掺杂分布图选择预定分布图形状，藉此确定一组物理参数的值，包括确定定义该预定分布图形状的一组物理参数的值。
确定掺杂分布图的一组物理参数，可包括从为参照物获得的光学调制反射系数偏置曲线测量数据中确定表面过量载流子浓度Nsub和过量温度Tsurf,以及从为该参照物获得的DC测量数据中确定反射系数凡。
确定掺杂分布图的一组物理参数，可包括，从样本上的光学调制反射系数偏置曲线测量数据中以及从样本上的DC反射系数测量中确定，结深度X」、有效掺杂浓度Nart、和分布图陡峭度或背侧斜度Sac;t，其中的一个、多个、或优选地全部。
本发明在一个方面涉及确定基本完全激活的掺杂分布图的光学测量方法，通过一组物理参数来表征基本完全激活的掺杂分布图，该方法包括
-提供包括完全激活的掺杂分布图的样本、和参照物
-执行样本测量，该样本测量包括
〇从该样本上的光学调制反射系数测量数据中确定样本参数
-执行参照物测量,该参照物测量包括
〇从该参照物上的光学调制反射系数测量中确定衬底参数；
-从该衬底参数和该样本参数中提取一组物理参数；
“参照物”意味着样本的没有掺杂剂的一部分或没有掺杂剂的另一个样本，但是其经受了与具有基本完全激活的掺杂浓度分布图的样本相同的处理步骤，即，例如激活步骤或预非晶化步骤，但不经受掺杂结合步骤。因此重要的是，对于样本和参照物二者，执行相同的激活处理，而对于参照物而言，由于参照物没有掺杂剂，所以没有掺杂剂将被激活，而对于样本，基本所有的掺杂剂将被激活。如果样本经受了例如预非晶化注入和之后的退火步骤，参照物(没有掺杂剂)也将，以被用与样本所用的相同的参数，经受预非晶化注入和之后的退火步骤。
样本可被提供为包含被掺杂的部分(被掺杂的部分包括基本被完全激活的掺杂分布图)。样本还可包含该参照物，藉此该参照物可以是未被掺杂的部分，即，没有掺杂剂。
可用一组物理参数来表征该基本完全有效的掺杂分布图。一组物理参数可包括结深度有效掺杂浓度Nac;t、分布图背侧斜度Sart、表面有效掺杂浓度Nsurf。一般而言，可用任意的功能性掺杂剂(Xj，Nac;t，Sac;t，Nsurf,…)来表征掺杂分布图。取决于所收集的独立输入的数量Uinput)以及光学调制的反射系数(PMOR)测量，见下文，可确定的物理参数的数量是至少 l+ninput。
例如，可用高斯分布图来表征掺杂分布图
N (z) =N0exp (- (ζ_ Δ ) 2/W2)
高斯分布图可例如中心位于2=0(即Λ =0)处，这意味着掺杂浓度分布图的峰值浓度位于表面上。在这个情况下，需要确定两个物理参数(Ntl和W)，且因此在基本PMOR测量的顶部需要一个独立的测量(例如，PMOR DC测量)，见下文。
例如,可用Lorentzian函数来表征掺杂分布图
N{z) = N0 —-~11 + (ζ-Δ) !W-
Lorentzian分布图可例如中心位于ζ=0 (即Δ =0)处。在这个情况下,需要确定两个物理参数(Ntl和胃)的，且因此在基本PMOR测量的顶部需要一个独立的测量(例如，PMOR DC测量)(见下文)。
例如，可用补余误差函数来表征掺杂浓度分布图。2Ν +7
Ν( ) - -J=^- j exp(—( —Δ)2 !W2)dt
补余误差函数可例如中心位于Z=O (即Λ =0)处。在这个情况下，需要确定两个物理参数(Ntl和W)的，且因此在基本PMOR测量的顶部需要一个独立的测量(例如，PMOR DC测量)(见下文)。
然而，样本的掺杂浓度分布图并不限于上述函数分布图，而可以是任何任意的函数分布图 D (X」，Nac;t，Sact, Nsurf,-)o
“基本完全激活的掺杂分布图”意味着，掺杂剂的全部量的大于50%、更优选地大于 60%，被激活。掺杂剂激活可被定义为有效剂量与注入时剂量的百分比(例如通过Hall测量确定)。
从该参照物上的光学调制反射系数测量中确定衬底参数包括
_在参照物上执行光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量，从中确定表面过滤载流子浓度Λ Nsub和过量温度ATsurftl
-执行DC反射系数测量，从中确定DC反射系数R。。
使用衬底参数从样本上的光学调制反射系数测量中确定样本参数，包括
-在样本上执行光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量
-在样本上执行至少DC反射系数测量
从至少这两个独立测量中，S卩，样本上的光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量和样本上的至少DC反射系数测量，来确定表征掺杂剂分布图的物理参数中的至少两个。
例如，对于中心在z=0(即Λ =0)处的高斯分布图，需要被确定的两个物理参数是N0 和 W。
一般而言，物理参数可例如是Xj和Naet,或对于高斯分布图的特定情况是N。和W。 基于来自参照物PMOR测量的Λ Nsub和Λ Tsmf来完成确定至少两个物理参数。另外，在从参照物参数和衬底参数中提取一组物理参数前，可确定至少另一个样本参数。例如，可在样本上的PMOR偏置曲线测量和DC测量之后执行薄膜电阻(Rs)测量，从中一般地确定一个附加物理参数，例如，Sact (或例如在广义高斯的情况下是Λ )。
可选地，可从一般地确定一个附加物理参数(对于掺杂分布图的重建是需要的)中测得PMOR功率曲线(power curve)。
取决于掺杂分布图的复杂度，需要确定2个或更多个物理参数。
基于样本上的PMOR偏置曲线测量和DC反射系数测量的组合，可从参照物参数和衬底参数中提取一组物理参数。
可在执行参照物测量步骤之前，完成执行样本测量的步骤，或者反之。
根据本发明的各实施例，基于PMOR偏置曲线测量和DC反射系数测量的组合、和一取决于必须被确定的物理参数的数量一多个附加物理参数(诸如例如薄膜电阻测量、PMOR 功率曲线测量、SIMS测量、电AFM测量(如，SSRM)....)，执行掺杂分布图的重建。
附加地，校准或拟合步骤是必要的，从而拟合不同的物理参数。在该校准步骤前执行重建步骤，或者反之。
根据本发明的各实施例，新的快速、无损且高度局部( Iym测量点)载流子压形 (profiling)技术，是基于PMOR偏置曲线的测量和探针激光的DC反射系数的测量的组合测量的。使用或不使用GE PAI，已经在各种注入B的层上测试过该技术。当达到退火温度和PAI条件时，所提取的载流子分布图遵循所期望的定量趋势。该曲线还被证明为与诸如 SIMS或SSRM之类的其他压形技术具有良好的一致性，平均准确度约3nm。
本发明还涉及光学地确定基本完全激活的掺杂分布图的系统，通过一组物理参数来表征基本完全激活的掺杂分布图，该系统包括
PMOR测量系统，包括泵浦激光和探针激光，用于获得光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据且用于获得探针激光的DC反射系数测量数据，和处理系统，用于接收光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据且用于接收样本和参照物的探针激光的DC反射系数测量数据，且基于测量，用于确定掺杂曲线的一组物理参数的数据值。
本发明还涉及用于确定基本完全激活的掺杂分布图的计算机程序产品，该基本完全激活的掺杂分布图用一组物理参数来表征，其中该计算机程序产品适于，用于对于样本和参照物接收光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据且接收探针激光的DC反射系数测量数据，且用于基于测量确定掺杂曲线的一组物理参数的数据值。
本发明还涉及机器可读数据载体，存储由如上所述的计算机程序产品，或者涉及在网络上传输这样的计算机程序产品。
本发明的特定和优选方面在所附独立和从属权利要求中阐述。从属权利要求中的技术特征可以与独立权利要求的技术特征相结合或适宜地与其他从属权利要求中的技术特征相结合，而不仅仅是其在权利要求中明确阐明的那样。
本发明的这些和其他方面从下文描述的实施例(多个)中将是显而易见的且被说明的。


图I示出根据本发明的实施例，使用Rd。和Λ Rac测量，对于有效掺杂剂分布图，确定分布图模型。
图2示出根据本发明的特定实施例，用于确定有效掺杂剂分布图的示例性方法。
图3 示出在 Ge 预非晶化(5keV，5xl014cm_2)后被注入 B (O. 5keV，1015cm_2)且在 1300° C被退火的样本的SMS分布图(全部掺杂)、SSRM分布图(自由载流子)JPPMOS (自由载流子)之间的比较，说明了本发明各实施例的优势。
图4示出8个所选择的层的PMOR分布图的峰值浓度和有效SIMS分布图的峰值浓度之间的比较。钻石形标记代表使用迁移模型I的峰值SIMS有效掺杂浓度，而星星代表使用迁移模型II的。实线表示i-ι相关性。
图5示出8个所选择的层，在5el9cm_3浓度处PMOR和SMS分布图的深度之间的比较。实线代表1-1相关性，且虚线表示比SMS分布图深25%的PMOR分布图的情况。
图6示出8个所选择的层，在PMOR和SMS分布图的陡峭度之间的比较。实线代表1-1相关性，且虚线表示比SMS分布图陡峭lnm/dec的PMOR分布图的情况。
图7示出可用于本发明的各实施例中的原理。(a)示出了无限斜度的分布图(SP， 盒状分布图)与有限斜度的分布图之间的比较，(b)示出了对于具有有限斜度的分布图和具有无限斜度的分布图，当衬底载流子浓度为IO17CnT3(虚线)和IO18CnT3(实线)时，后继的过量载流子分布图，且(c)对于任意分布图的ARa。示出在式中被积函数的行为。
图8示出可用在本发明的各实施例中的，偏置曲线，S卩，作为激光束间隔的函数，(a)表示AC反射系数颜^^的幅值，(b)AC反射系数滅的相位，(C)差异[ARPrfle(r)-AR2lch'ate(r)]的幅值，以及差异(r)-Mis^itrate(r)]的相位。对于在Ge预非晶化注入(5keV，5xl014cm_2)后在同一衬底上被注入B (O. 5keV, 1015cm_2)且在 1150° C，1200° C，1225° C，1250° C和1300° C被退火的五个样本示出其测量。箭头表示在增加退火温度时所观察到的趋势。对于四个最高的退火温度，等离子体的相位和波长的行为在(d)中被确认，这确保了可在这些样本上安全地使用该技术。
图9示出表示本发明的实施例的特征的实验数据的拟合曲线。示出在三个样本上测得的⑷，{hh和級dc =式的实验值。图9(e)示出在这些样本上测得的TP分布图(虚线)与SMS分布图(实线)的比较。还示出了其中一个样本的SSRM分布图。有效SMS 掺杂浓度分别是 I. 71xl020cnT3，I. 80xl02°cnT3 和 I. 80xl02°cnT3。
图10示出被用在本发明的示例性实施例中的三个分布图参数的Monte-Carlo仿真中获得的测量概率分布，即，(a)峰值有效掺杂浓度NciJb)分布图开始衰落的深度X。" 和(C)陡峭度A。较窄的峰值表示所研发的技术以良好的精确度确定所有三个拟合参数。
图11示出TP相对SMS分布图特性和它们对于建模误差的敏感度。图11(a)示出从薄膜电阻测量获得的峰值有效掺杂浓度Ntl和SMS峰值掺杂浓度iVgg的比较。图11 (b) 示出TP和SMS分布图分别达到IO19CnT3浓度处的深度JTg1tf9和JrH19的比较。图11 (C)示出在IO19CnT3浓度TP和SMS分布图陡峭度A和的比较。模型II假设30%以上的电折射效应，模型III假设泵浦激光的双倍调制的辐照度，且模型IV假设△ Nsubtl = 2 I Δ Nsubl I。
图12示出在假设指数地衰落的分布图(直线)或遵循补余误差函数的分布图(虚线)的三个样本上测得的实验数据的拟合中获得的TP分布图的比较。尽管深度和陡峭度是唯一的，峰值有效掺杂浓度取决于分布图形状。
附图只是示意性的而非限制性的。在附图中，出于说明目的，某些元件的尺寸可以放大且不按比例地绘出。
权利要求中的任何参考标记不应被认为限制范围。
在不同附图中，相同参考标记涉及相同或相似的元件。
说明性实施例的详细描述
虽然将关于具体实施例并参考特定附图来描述本发明，但是本发明不受限于此而仅由权利要求来限定。所描述的附图只是示意性而非限制性的。在附图中，出于说明目的， 某些元件的尺寸可以放大且不按比例地绘出。尺寸和相对尺寸并不对应于为实践本发明的实际缩减。
此外，在说明书和权利要求书中术语第一、第二等被用于在类似元素间加以区别， 而没有必要描述或时间或空间上的顺序、或次序、或以其他方式。应该理解如此使用的这些术语在合适环境下可以互换，并且在此描述的本发明的实施例能够以本文描述或图示以外的其它次序来实施。
另外，说明书和权利要求书中的术语“顶部”、“之下”等是出于描述的目的而被使用的，其并不必须用以描述相对位置。应该理解如此使用的这些术语在合适环境下可以互换，并且在此描述的本发明的实施例能够以此处所描述或图示以外的其他取向来实施。
要注意的是在权利要求中所使用的术语“包括”不应该被解释为受限于下文所列的方式，其并不排除其他元件或步骤。因此其应被解释为规定所涉及的所陈述的特征、数字、步骤或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤或组件或其组合的存在。因此，表述“包括装置A和B的设备”的范围不应被限制为仅包括组件A和B的设备。 它意味着有关本发明，设备中相关的组件仅是A和B。
整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的短语“在一个实施例中”和“在实施例中”不一定都指同一个实施例，不过有可能。此外，可以按本公开中对本领域技术人员而言显而易见的任何合适方式组合一个或多个实施例中的特定特征、结构或特性。
类似地，应理解，在本发明的示例性实施例的描述中，出于有效阐明本公开并帮助理解各创新性方面的一个或多个方面的目的，本发明的各种特征有时被集合到单个实施例、附图、或描述中。然而，此公开方法不应被解释为反映这样一种意图相比各权利要求中明确陈述的，所要求保护的发明需要更多特征。当然，如下面的权利要求所反映的，本发明的方面在于少于上述单个所公开的实施例的所有特征。从而，据此将详细描述之后的权利要求直接地结合进详细描述中，其中每个权利要求独立地代表本发明的一个单独的实施例。
此外，尽管此处描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但没有其他实施例中包括的其他特征，不同实施例的特征的组合意图落在本发明的范围内，并且形成将按本领域技术人员理解的不同实施例。例如，在之后的权利要求中，所要求保护的实施例中的任意内容可被应用在任意组合中。
在此处提供的描述中，阐明了数量众多的具体细节。然而，可理解的是本发明的实施例没有这些具体细节也可投入实践。在其他实例中，为了不妨碍对于本说明书的理解，没有被详细地示出众所周知的方法、结构、和技术。
在一个方面，本发明涉及用于光学地确定基本完全被激活的掺杂分布图的方法。通过一组物理参数，如，通过由一组物理参数表征的预定分布图，来表征基本完全被激活的掺杂分布图。这样的预定分布图可以是任何类型的分布图，诸如例如，高斯分布图、 Lorentzian分布图、盒型或盒状分布图，本发明的实施例不限于此。本方法包括获得包含完全被激活的掺杂分布图的样本以及参照物，藉此该参照物可以是同一样本的一部分。该方法还包括，对于包括完全激活的掺杂分布图的所述样本、以及对于所述参照物，获得光学调制反射比(PMOR)偏置曲线测量数据和DC反射比测量数据。使用同一测量设置，如，使用 PMOR记录系统，来有利地获得该测量数据。例如，该DC反射系数测量数据可以是在PMOR记录系统中所使用的探针结构的DC反射系数的DC反射系数测量数据。有利的是，在不需要与PMOR设置不同的测量设备的情况下，使用相对简单的设置，可获得基本完全激活的掺杂剂分布图。可同时地有利地获得该测量数据。该方法还包括基于光学调制反射比偏置曲线测量和DC反射系数测量，确定掺杂分布图的一组物理参数的值。
本发明的各实施例有利地利用对于有效掺杂浓度线性敏感的DC反射系数，用于获得与掺杂浓度有关的信息，且利用通过PMOR获得的对于较低掺杂浓度敏感的AC反射系数，用于确定有效掺杂分布图的深度且任选地还确定有效掺杂分布图的陡峭度。后者被图示于图I中，示出有效掺杂分布图的分布图曲线，藉此DC反射系数测量数据特定地贡献于有效掺杂浓度的确定，且其中PMOR测量数据特定地贡献于有效掺杂分布图的深度和陡峭度。有利地，可使用用PMOR和DC反射系数测量数据确定的参数表征的预定分布图来描述该有效掺杂分布图。这样的预定分布图还可提供其中没有记录有测量数据的区域的进一步信息。
通过图2中的示例，图示出根据本发明的实施例的用于确定载流子分布图的示例性技术，但本发明的实施例并不限于此。示例性方法200包括在第一步骤中，在没有掺杂剂的区域中测量210DC反射系数和PMOR偏置曲线。这样的测量允许确定220将被用于确定要被确定的有效掺杂分布图的模型的模型参数。确定模型参数220可例如，在本发明的一个特定实施例中是，基于DC反射系数测量来确定222未掺杂的半导体的DC反射系数、以及获得224由泵浦激光产生的过量载流子浓度和过量温度，但是本发明的实施例并不限于此，且取决于所使用的模型，还可从在没有掺杂剂的区域的测量中得出其他模型参数。在接下来的步骤中，在包含有效掺杂曲线的区域中测得230DC反射系数和PMOR偏置曲线。基于步骤230中获得的测量和步骤220中确定的模型参数，测量结果被拟合至为有效掺杂分布图所选择的模型，且因此确定了有效掺杂分布图。这在步骤240中示出。在特定实施例中，确定有效掺杂分布图可包括或可以是确定进一步定义有效掺杂分布图的模型的参数。在一个示例中，这样的参数可以是表面峰值自由载流子浓度、载流子浓度开始衰落的深度、和分布图的陡峭度。
以说明的方式，本发明的实施例并不限于此，本发明的实施例的特征和优势将使用已经被进行的示例性研究来进一步说明。
在第一个示例中，呈现了在具有不同激光退火温度和各种预非晶化(PAI)条件下的各种B-注入层上的研究。所提取的分布图与其他表征技术比较。在这个研究中，用 ThermaProbe TP630XP工具(TP)、具有均聚焦在O. 5 μ m光束半径上的的在高频(IMhz)处被调制的泵浦激光功率、固定泵浦和探针激光波长(分别为790nm和670nm)、固定泵浦和探针激光功率(分别为13. 5mW和2. 5mff)的PMOR的特定实现。
以说明的方式，首先在理论上讨论自由载流子分布图在DC反射系数和在PMOR偏置曲线上的效果，因为根据本发明的实施例的技术将探针激光的PMOR偏置曲线和DC反射系数组合起来重建载流子分布图。要注意的是，本发明的实施例不应该被考虑为受限于这样的理论考虑或所使用的数学形式。
PMOR信号是由于具有过量载流子和热(导致表面的过量温度ATsurfacJ的泵浦激光的注入引起的探针激光的反射系数变化R的测量。具有任意载流子分布图Nac;t(z) (z代表深度)的样本的情况，可被描述为
深度中(in-depth)和横向过量载流子分布ΔΝ(ζ,χ)由下式给出
Δ N (ζ, X) = Δ N [Nact (ζ)，Δ Nsub (X)]
且取决于(平衡的)自由载流子分布图Nac;t (Z)以及衬底注入Λ Nsub(X),其中X代表探针和泵浦激光之间的横向间距。由于这个过量载流子分布的快速的深度中的变化，具有波长λ probe的探针激光的PMOR信号必须被写为
权利要求
1.一种用于光学地确定基本完全激活的掺杂分布图的方法(200)，通过一组物理参数来表征所述基本完全激活的掺杂分布，该方法(200 )包括-获得包括所述完全激活的掺杂分布图的样本和参照物-对于包括完全激活的掺杂分布图的所述样本、以及对于所述参照物，获得(210，230) 光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据，和-基于所述光学调制反射系数偏置曲线测量和DC反射系数测量二者，来确定 (220，240)所述掺杂分布图的一组物理参数的值。
2.如权利要求I所述的方法(200)，其特征在于，获得(210，230)光学调制反射系数偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据包括执行光学调制反射系数偏置曲线测量和DC反射系数测量。
3.如权利要求I到2中任一项所述的方法(200)，其特征在于，获得(210，230)光学调制反射系数偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据包括获得使用相同测量设置所记录的数据。
4.如权利要求3所述的方法(200)，其特征在于，所述DC反射系数测量数据是被用于确定所述光学调制反射系数偏置曲线测量的光学调制反射系数偏置曲线测量的探针激光的DC反射系数。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于，获得(210，230)光学调制反射系数偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据包括获得基本被同时记录的数据。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)包括对于由所述一组物理参数定义的完全激活的掺杂分布图选择预定分布图形状，藉此确定所述一组物理参数的值，包括确定定义所述预定分布图形状的一组物理参数的值。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于，确定所述掺杂分布图的一组物理参数包括从为所述参照物获得的所述光学调制反射系数偏置曲线测量数据中确定表面过量载流子浓度Nsub和过量温度Tsurf,以及从为所述参照物获得的所述DC测量数据中确定反射系数R(i。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于，其中确定所述掺杂分布图的一组物理参数包括从所述样本上的所述光学调制反射系数偏置曲线测量数据以及从所述样本上的DC反射系数测量中确定，结深度X」、有效掺杂浓度Naet、和分布陡峭度或背侧斜度Sart，其中的一个、多个、或全部。
9.如权利要求6所引用的上述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于，所述预定分布图形状是以下中任一个高斯形状的一部分、Lorentzian形状的一部分、补余误差函数的一部分、盒型、或盒状形状。
10.一种用于光学地确定基本完全激活的掺杂分布图的系统，通过一组物理参数来表征所述基本完全激活的掺杂分布，所述系统包括-PMOR测量系统，包括泵浦激光和探针激光，用于获得光学调制的反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据以及用于获得所述探针激光的DC反射系数测量数据-处理系统，用于对于样本和参照物接收光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据以及接收所述探针激光DC反射系数测量数据，且用于基于所述测量确定所述掺杂分布图的所述一组物理参数的数据值。
11.如权利要求10所述的系统，所述系统被配置为用于执行根据如权利要求1-9中任一项所述的方法。
12.一种包括可执行机器可读计算机代码的计算机程序产品，当所述代码在所述计算机程序产品上执行时，确定基本完全激活的掺杂图分布，所述基本完全激活的掺杂分布用一组物理参数来表征，其中所述计算机程序产品适于，用于对于样本和参照物接收光学调制反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据以及接收探针激光的DC反射系数测量数据，且用于基于所述测量确定所述掺杂曲线的所述一组物理参数的数据值。
13.一种存储如权利要求12所述的计算机程序产品的机器可读数据载体。
14.在局域或广域远程通信网络上传输代表如权利要求12所述的计算机程序产品的信号。
全文摘要
描述了用于光学地确定基本完全激活的掺杂分布图的方法(200)和系统。用一组物理参数来表征该基本完全激活的掺杂分布图。该方法(200)包括获得包含完全激活的掺杂分布图的样本和参照物、以及对于包含完全激活的掺杂分布图的该样本和对于该参照物，获得(210,230)光学调制的反射系数(PMOR)偏置曲线测量数据和DC反射系数测量数据。该方法还包括基于光学调制反射系数偏置曲线测量和DC反射系数测量二者，确定(220、240)掺杂分布图的一组物理参数的值。
文档编号G01N21/95GK102939527SQ201180027583
公开日2013年2月20日 申请日期2011年6月6日 优先权日2010年6月4日
发明者J·波格丹诺维奇, T·克拉里塞, W·范德沃斯特 申请人:Imec公司, 鲁汶天主教大学