用X射线晶片分析器同时测定硅片上薄膜的厚度及组成

晶片专用X射线荧光分析装置在半导体工业中被用于多种工程的评价。在半导体分析中XRF法的显著特征是能分析各种薄膜(氧化膜、硅化物膜、金属膜等);能同时分析晶片上同一部位的膜厚及组成;XRF法是非破坏分析,因受化学键的影响不大,同一个试样可以反复使用。 厚度在400nm以上的掺硼磷硅玻璃(BPSG)膜的分析结果已做报道。近年,随着对半导体器件的高度集成化、高性能化(64 Mbit以上)要求的提高,希望能更准确地分析。作为有代表性的氧化膜——BPSG膜,为改善其在工程中的热处理特性,B_2O_3、P_2O_5的浓度控制是不可缺少的。为了满足这些要求,必须分析更薄的薄膜(300nm以下),在薄膜分析中的关键问题是B Kα背底的变动。 B分析的新光学系统改善了声噪比(S/N),使250nm以上的BPSG膜的分析成为可能。为了提高晶片分析器的性能,在装置上做了一些改良:真空度的稳定化;减轻污染的特制真空泵;分光室部分的恒温化。新的晶体分析器无论在短期或长期的测定,对10％B_2O_3的测定能做到1％的相对精度。 对在硅晶片上的钨硅化物的分析,不能使用W Lα及Si Kα两种谱线,而应使用W的两种谱线(浓度分析用W-N线,膜厚分析对用W-Lα线)。 膜厚测定的相对精度在0.2％以下,对于Si/W=2.5,摩尔比精度约0.015％(相对精度约为0.56％)。