Способ контроля однородности распределения электрического потенциала поверхности полупроводниковых материалов

Способ контроля однородности распределения электрического потенциала поверхности полупроводниковых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в области измерений электрофизических параметров поверхности твердых тел для контроля качества подготовки поверхности материалов и структур электронной техники и микроэлектроники. Сущность изобретения: над исследуемой поверхностью помещают отсчетный электрод вибрирующего конденсатора, измерения электрического потенциала проводят в одной и той же проекции для двух значений расстояния между отсчетным электродом и исследуемой поверхностью в пределах действия сигнала компенсации при величине тока в цепи отсчетного электрода, близкой к нулю, определяют среднее значение потенциала и неоднородность его распределения соответственно как максимальное значение и полуразность максимальных и минимальных значений потенциалов для крайних положений электрода. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСК ИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 1 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4829576/25 (22) 28.05.90 (46) 30.03.93. Бюл. М 12 (71) Производственное объединение "Минский часовой завод" (72) В,С. Немцев, Т,А. Орлова, H.Ã. Полякова. К.Л. Тявловский и В.Б. Яржембицкий (73) Акционерное предприятие "ПО Минский часовой завод" (56) Ржаное А.B. Электронные процессы на поверхности полупроводника, M.: Наука, 1971. с.155.

Мажулин А,В. Исследование возможно. сти производственного контроля качества отмывки поверхности кремния методом контактной разности потенциала. Элект ронная техника, сер.6 Материалы, 1981, N.

1. с.30-31. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОДНОРОДНОСТИ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области измерений электрофизических параметров поверхностей твердых тел и может быть использовано для контроля качества подготовки поверхности полупроводниковых материалов и структур электронной техники и микроэлектроники, Целью изобретения является повышение достоверности контроля.

На фиг.1 представлена поверхность с неопределенным распределением Потенциала под отсчетным электродом; на фиг.2—

„„Ы2„„18О6418 АЗ (57) Использование: в области измерений электрофизических параметров поверхности твердых тел для контроля качества подготовки поверхности материалов и структур электронной техники и микроэлектроники.

Сущность изобретения: над исследуемой поверхностью помещают отсчетный электрод вибрирующего койденсатора, измерения электрического потенциала проводят в одной и той же проекции для двух значений расстояния между отсчетным электродом и исследуемой поверхностью в пределах действия сигнала компенсации при величине тока в цепи отсчетного электрода, близкой к нулю, определяют среднее значение потенциала и неоднородность его распределения соответственно как максимальное значение и полуразность максимальных и минимальных значений потенциалов для крайних положений электрода. 3 ил. эквивалентная схема вибрирующего конденсатора; на фиг.3 — зависимость величины компенсирующего напряжения от расстояния между отсчетным электродом и поверхностью.. Ф

Пример I, Поверхностный потенциал эпитаксиальной пленки, выращенной на пластине кремния с неполностью удаленным механически нарушенным слоем, измерялся методом вибрирующего конденсатора с использованием отсчетного электрода диаметром 1,5 мм. Первое изме1806418

25

50 верхности характеризовалась однородным распределением точечных микродефектов с регулярным пространственным распределением и средним расстоянием между ними

25-28 мм. Зависимость измеряемого компенсирующего напряжения от расстояния между отсчетным электррдом и поверхI ностью имела вид кривой 1 на фиг.3, рение проводилось при размещении электрода над контролируемым участком поверхности на расстоянии 0,37 — 0,4 мм, Уменьшение этого расстояния до 0.35 мм приводило к периодическому касанию вибрирующего электрода поверхности пластины вследствие сравнимости величины расстояния с амплитудой колебаний электрода 0,3-0,32 мм. Величина измеряемого компенсирующего напряжения при первом измерении d = 0,4 мм составила 192 MB. При увеличении расстояния величина компенсирующего напряжения монотонно изменялась и при расстоянии 1 — 1,2 мм установилась нэ уровне 251 мВ. Увеличение расстояния более 1,2 мм приводило к резкому уменьшению переменного тока в цепи электрода и разрыву цепи обратной связи.

Зависимость измеряемого компенсирующего напря>кения от расстояния имеет вид кривой 2 на фиг. 3, Таким образом, минимальное значение компенсирующего напряжения при сохранении режима автокoMïåíñýöèè составило

192 мВ, максимальное 251 мВ, их полуразность 29,5 мВ, При этом изменение расстояния от отсчетного электрода до поверхности производилось в пределах

0,37 — 1,2 мм; время измерения составило менее 5 с.

Затем с помощью электронной микроскопии исследовалась микроморфология поверхности контролируемого участка. Обнаружено неоднородное распределение дефектов с размерами от 1 до 100 нм и расстоянием между дефектами более 50 нм, На расстояния более нескольких десятков мкм поверхность является статистически однородной.

Пример 2. Указанная в примере 1 последовательность операций была повторена при использовании в качестве объекта измерения эпитаксиальной пленки„выра- . щенной на кремниевой пластине с полностью удаленным нарушенным слоем.

Получены следующие результаты измерения.

При изменении расстояния от отсчетного электрода до поверхности от 0,37 до 1,2 мм минимальное и максимальное значения потенциала составили 268 и 276 мВ, а их полураэность 4 мВ. Микроморфология поСледовательно измеренная зависимость соответствует однородному распределению потенциала, а измеренное значение потенциала — его среднему значению. Сравнение кривых 1 и 2 на фиг,3 показывает, что среднее значение потенциала измеряется при расстоянии до поверхности бмакс., т.е. в нашем примере около 1 мм.

Пример 3, На пластине кремния с островковым характером пространственного распределения участков с механически нарушенным слоем и размером участков неоднородности от 0,3 до 5 мм были проведены измерения потенциала по предлагаемому способу с использованием отсчетного электрода диаметром 15 мм и изменением расстояния между электродом и поверхностью от 0,4 до 1 — 1,5 мм.

Зависимость поверхностного потенциала от расстояния соответствовала кривой 2 на фиг.3. При этом минимальное значение потенциала составило 184 мВ, максимальное 268 мВ, их полуразность 42 мВ,.время измерения 5 с.

Измерение пространственного распределения потенциала по известной методике с пространственным сканированием и неизменным расстоянием между электродом и поверхностью проводилось на том же участке поверхности в пределах, соответствующих размерам участка поверхности измеренного предлагаемым способом (15 мм). Было сделано 100 отсчетов. затем произведены вычисления среднего значения потенциала и среднеквадратичного отклонения. При вычислении получены следующие результаты; среднее значение потенциала 262,3 мВ; среднеквадратичное отклонение 38,7 мВ; максимальное и минимальное значения среди отсчетов 291 и 203 мВ; время измерения 5 мин, Таким образом, полуразность максимальных и минимальных значений потенциала для крайних по расстоянию от поверхности положений электрода соответствует среднеквадратичному отклонению, причем измеряется неоднородность распре- деления потенциала с пространственными размерами неоднородностей значительно меньшими размеров электрода.

Формула изобретения

Способ контроля однородности распределения электрического потенциала поверхности полупроводниковых материалов, включающий измерение потенциала поверхности методом вибрирующего конденсатора с измерительным электродом и определение по результатам измерений

A

° I 4 Ь з

Риг. Г накс

4ил А

Составитель Л,Гуревич

Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор

Заказ 977 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4I5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 среднего значения потенциала и его среднеквадратичного отклонения. о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности, измерение проводят дважды в одной и той же области контролируемой поверхности при различных расстояниях между измерительным электродом и поверхностью, причем при диаметре d электрода от 1.5 до 15 мм при первом измерении устанавливают расстояние между электродом и контролируемой поверхностью, выбранное из диапазона где А — амплитуда вибрации измерительного электрода, второе измерение проводят

5 при расстоянии между электродом и поверхностью, равном 1 мм, а среднее значение потенциала и его среднеквадратичное отклонение определяют соответственно как максимальное значение и полуразность

10 максимальных и минимальных значений потенциала для крайних положений электрода