3차원 구조의 도핑 농도 결정 방법 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. 3차원 구조의 도핑 농도 결정 방법은, 복수의 층이 포함된 제1 영역을 포함하는 피측정 대상을 제공하고, 제1 영역에, 제1 입력 전기장의 시간에 따른 변화인 제1 입력 신호를 입력시켜, 제1 영역을 투과 또는 반사한 제1 출력 전기장의 시간에 따른 변화인 제1 출력 신호를 측정하고, 복수의 제1 모델링 층의 제1 구조 정보 및 복수의 제1 모델링 층 각각의 도핑 농도에 대한 정보를 포함하는 제1 모델을 생성하고, 제1 모델에, 제1 입력 신호를 입력값으로 하여, 제1 모델을 투과 또는 반사한 제2 출력 전기장의 시간에 따른 변화인 제2 출력 신호를 시간 영역에서 계산하고, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 비교한 결과가 임계값보다 작으면 제1 모델을 제1 영역과 매핑시키고, 제1 모델을 기초로 복수의 층의 3차원 구조를 추정한 3차원 모델을 결정하는 것을 포함하고, 3차원 모델은, 복수의 층 각각의 도핑 농도에 대한 정보를 포함한다.