비접촉 전기적 도핑 프로파일링

반도체 제조에서 표면 근처 영역의 도핑 농도 모니터링은 특히 에피택셜 기술과 이온 주입 공정에서 매우 중요합니다. 기존에 사용되어 온 두 가지 관련 기술로는 수은 프로브와 탄성 프로브가 있습니다. 두 방법 모두 공핍층 정전용량 C_D와 인가 전압 간의 관계를 측정하여 도핑 농도 프로파일을 산출합니다. 그러나 이들 방법은 접촉식이며, 특히 수은 프로브는 Hg를 사용하기 때문에 클린룸 환경에서 바람직하지 않을 수 있습니다. 본 논문에서 제시하는 방법은 비접촉 및 비파괴 방식입니다. 웨이퍼 표면에 코로나 충전을 적용하여 깊은 공핍층을 형성하고, 이후 소수 캐리어의 열적 생성에 의해 평형 상태로 감소하는 과정을 이용합니다. 이 과정에서 두 가지 과도 응답을 동시에 측정합니다. 1) 공핍층 정전용량을 측정하는 소신호 AC 표면 광전압, 2) 공핍층 전압 강하를 측정하는 접촉 전위차입니다. 이로부터 얻은 C-V 데이터 세트를 이용하여 도핑 농도 프로파일을 계산합니다. 실리콘의 경우 본 기법은 1e14에서 1e18 cm⁻³ 범위의 도핑 농도에 적용 가능합니다. 탐침 깊이는 상한에서는 반도체의 애벌랜치 항복에 의해, 하한에서는 최소 표면 장벽에 의해 제한됩니다. 본 기법을 이용한 도핑 프로파일 측정 결과는 에피택셜 p/p+ 및 n/n+ 기판, n/p 구조, 이온 주입 웨이퍼에 대해 제시되었으며, 약 0.05 μm에서 7 μm 범위의 깊이를 포함합니다. 이 비접촉 기법은 단순한 구성으로 구현 가능하여 대학 및 연구개발 기관에서도 활용 가능성이 있습니다.

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