Quantitative Autoradiographie an Halbleiterma Terial mit Phosphor-diffundierten Standards

Abstract

A suitable standard smaple was developed and tested on the basis of phosphorus for the quantitative autoradiography of elements of interest in semiconductor technology. By the aid of silicon disks with a phosphorus concentration of 6·10¹⁷ atoms·cm⁻² the error of the quantitative autoradiographic method is determined. The relative mean error of the density measurement is at best ±4%; the relative mean error of the determination of phosphorus concentration by use of an error-free standard sample is about ±15%. This method will be extended to other elements by use of this standard sample of phosphorus.

Zusammenfassung

Das Zeil der hier beschriebenen Arbeiten war die Erarbeitung und Erprobung eines autoradiographischen Standardpräparates für die quantitative Konzentrationsbestimmung von Elementen, die für halbleiteretechnische Untersuchungen interessant sind, in Silizium. Unter Berücksichtigung der Forderungen, die an einen solchen Standard gestellt werden müssen, wurde als Standardelement Phosphor ausgewählt. Die Standardpräparate sind phosphordiffundierte Siliziumscheiben, deren Tiefenprofil an einem Bruchstück der Scheibe quantitativ bestimmt wurde. Bei jeder Probenaktivierung wird ein Standard mitaktiviert, und Probe und Standard werden gleichzeitig aktivierung wird ein Standard mitaktiviert, und Probe und Standard werden gleichzeitig autoradiographisch abgebildet. Aus dem Schwärzungsvergleich kann unter Berücksichtigung der Expositionszeiten und der bekannten Phosphorkonzentration im Standard die Elementkonzentration in der Probe bestimmt werden. Es wurde ermittelt, daß die für Halbleitermaterial typischen unterschiedlichen Phosphor-Tiefenprofile keinen signifikanten Einfluß auf die Genaugkeit der Methode haben. Unter der Voraussetzung eines fehlerfreien Phosphorstandards ist auf autoradiographischem Wege die Phosphorkonzentration in einer Probe mit einem mittleren Fehler von ±15% bestimmbar. Die Erweiterung dieser Methode für andere Elemente, wie Gold, Gallium and Arsen in Silizium unter Nutzung der Phosphorstandards soll Gegenstand weiterer Arbeiten sein.