Способ контроля сквозных пор в окисных и нитридных пленках на кремнии

Способ контроля сквозных пор в окисных и нитридных пленках на кремнии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцмалмстмческмя

Республнк

Ф

i gi

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд«ву (22) Заявлено 040480 {2f) 2890169/18-25 с присоединением заявкм Ht " (53)M. Кл.з

С 01 и 15/08

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений я открытий (23) Приоритет

Опубликовано 301281.Бюллетень й948

{53) УДК 539.217.1 (088.8) Датаонублмкованмяопмсаи я 3(112$1

Ф.Ф.Комаров, В.Д.Куръязов, В.К.Малявке, ВС,фповьев, В.С.Тишков, С.В.Черненко и С.Ю.Ыиряев (72) Авторы мзобрет ения (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СКВОЭНЫХ ПОР В ОКИСНЫХ

И НИТРИДНЫХ ПЛЕНКАХ HA КРЕМНИИ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть: использовано в микроэлектронике при производстве полупроводниковых нриборов и интегральных схем.

Известны способы контроля дефектов, в том числе и сквозных пор, в диэлектрических пленках на полулроводниковых и металлических подлож- 1© ках, основанные на воздействии электрического тока, протекающего в электрическом поле сквозь дефекты в пленке, на электролит f13, 123 илн на фоточувствительный слой t33i i i предварительно нанесенный на пленку, приводящие," однако, к неконтролируе.« мому загрязнению исследуевнх струк-. тур посторонними примесями в результате электроосаждения и электроднффузии, причем количество выявляеьвас ! дефектов сильно зависит от времени воздействия и величины приложенного напряжения.

Наиболее близким по технической 25 сущности к предлагаемому является способ определения сквозных нор в окисных пленках на кремнии,, заключаю-, щийся. в воздействии на кремниевую подложку сквозь цоры в пленке гаэооб- . 30 разным реагеятом - хлором. при атмосферном давлении и температуре 700800оС в течение 1"2 мин с последующей оценкой аористости по следам химического взаимодействия реагента с подложкой (ß .

Недостатком такого способа является нарушение исследуемых образцов

;:кремния прн контроле. используемый для травления хлор является высокотоксичным гаэом, требующим при работе с иим Повыяенных мер безопасности.

Цель изобретения » удашевление

;контроля сквозных пор в Ъкиснь1х и иитридных пленках на кремнии, а так;же, повьаяение era безопасности. йоставленная цель достигается тем, что в способе контроля сквозных пор .в окисных и нитридных плейках на кремнии, заключающемся в воздействии на кремниевую подложку сквозь поры

В пленке.газообразным реагентом с последующей оценкой пористостн пленки по следам химического взаимодействия реагента с подложкой, пленки подвергают воздействию углеводорода при давлении 1т3 ° 10" - 1,3.10 " Па и тем- . пературе 900-1412оС в течение 0,52 мнн, а степень. пористости определяют по наличию включений карбида кремния

Определение степени пористости пленок производят с помощью отражательного микроскопа (оптнческого нли растрового электронного) по данныи подсчета включений карбида кремния, вырастающих в порах на границе раздела пленка-подложка в результате химического взаимодействия кремния с молекулами углеводорода, проникающими к подложке сквозь поры в пленке.

Предлагаемый диапазон давлений обусловлен протеканием двухконкурирующнх процессов при давлении меньшем 1,3 10 " Па происходит отгаживанне адсорбнрованных в порах газов и молекулы углеводорода получают дос" туп к подложке сквозь поры, что. ведет к увеличению скорости образования карбида кремния, которая однако существенно падает при понижении давления до 1,3 ° 10 Па и ниже, поскольку уменьшается приток углеводорода к подложке.

Заявляемый диапазон температур ограничен снизу температурой начала крекинга углеводорода, а сверху тЕмпературой плавления кремния.

Время воздействия в каждом конкретном случае обусловливается, во;первых, разрешающей способностью мик. роскопа, а во-вторых, степенью пористости пленки, поскольку при времени воздействия меньшей 0,5 мин малый размер включений (менее 2 мки} затрудняет их визуализацию, а при времени воздействия более 2 мин отдельные близлежащие включения начинают пррекрываться, что ведет к заниженной оценке степени пористости.

Пример 1.Проводят контроль пористости пленок в следующих структурах: пластины кремния марки КЭФ-20 с ориентацией поверхности (001 ) диаметрои 60 мм и толщиной 500 мкм с пленкой двуокиси кремния толщиной

0 12 мкиСтруктуры помещают в высоковакууиную печь, где с поиощьв натекателя паров гексана поддерживается давление 2„7. 10 Па и на 1,0 мин поднимают их температуру до 1000 С, при этом в порах на границе раздела пленкаподложка в результате хими-. ческого взаимодействия кремния с парами гексана, проникшими к подложке сквозь поры, образуются включения карбида креиния диаметром - 3 мкм.

Определенная с помощьв металлографического микроскопа МИР-2Р при 300 увеличении по данным подсчета включений карбида кремния степень . пористостн пленок на структурах, подвергнутых плаэмохимнческой обработке, достигает Zxl0 пор/сЫ .

fi р и м е р,2. Структуры, ж а= логичные укаэанным в примере 1, по той же схеме, подвергают воздействию паров гексана при давлении 2,7» 10 Па н температуре 1000 С в течемин. Диаметр образовавшнхwe 1 0 ся включений карбида кремния . 2 мкм. Степень порнстости .пленок на структурах, подвергнутых плаэмохимической обработке,,достит х пор/см, а на контрольных гает 2х10 и не превышает 7-10 пор/см

П р н м е р 3. СтруктуРы, анало" гичные указанным в примере 1, по той же схеме, подвергают воздействию паров гексана при давлении 2,7 10 5 Па и температуре 1000 С в течение

5,0 мин. Диаметр образовавшихся включений карбида кремния 8,4 мкм. Степень пористости пленок на структурах, подвергнутых плазмохимнческой обработке, составляет 8х10" пор/см, т.е. .. занижена ввиду действия эффекта перекрытия отдельных включений карбида кремния, выросших в порах, расстояние между которыми не превышает 8 мкм, 2% на контрапьных - не превышает 710 пор/си .

П р и.м е р 4. Структуры, анало« гичные указанным в примере 1, по той

we схеме, подвергают воздействию паЗф ров гексана нри давлении 2,7 Па и температуре 1000 С в течение 1,0 мии;

Включения карбида кремния не образуются. Слишком высокое давление мешает отгаживанию пор, и включения ока33 . зываются закрытыми для молекул гексана.

Пример 5. Структуры, аналогичные указанным в примере 1, no .той же схеме подвергают воздействию

4 поров гексана rrpa давлении 2,7х

110"Э Па и температуре 600 С в тече" ние 0,5 ч. Включения карбида кремния не образуются.

Предлагаемый способ Контроля сквоэ4$ ных пор в окисных и нитридных пленках на кремнии позволяет, в отличие от известных, производить количественнув оценку .степени пористости пленок с помощьв оттикательиого микроскопа (оптического или растрового

30 электронного), отказаться от использования при контроле высокотоксично- го газа - хлора, увеличить выход готовой продукции эа счет использования прошедших контроль структур либо пу55 тем их непосредственного включения в техпроцесс, если содержание пор в пленке не превышает допустимой норьеги, либо путем повторного использования кремниевых подложек после снятия с них дефектной пленки. формула изобретения

Способ контроля сквозных пор в окисных и нитридных пленках на кремф5 нии, заключающийся в воздействии на

894486

Составитель О.Алексеева

Редактор и. Безродная . Техред И. Надь

Корректор Н. Швыцкая

Подписное

Заказ 11471/67 Тирам 910

INHHOH Государственного комитета СССР

- по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

«ю еюее»ае а«» ю »

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4 пйп,патент эак. 3505 кремниевую подложку сквозь поры в пленке газообразным реагентом .с пос-, ледующей оценкой пористости пленки ,по следам химического взаимодейст-: вия реагента с подложкойа о т л и - .. ч а ю шийся тем, что, с цеаьв удешевления контроли и цовиаения его безопасности, пленки подвергают воздействию углеводорода при давлении

1, 3 ° 10 - 1, 3 ° 10- " Па и теиперагу ре 900-1412 С в течение 0,5-2 иин,. а степень пористости оцределяют по наличию включений карбида кремния.

Источники информации, принятые во внимание при зксйертизе .

АвторскОВ свидетельство СССР

В 451005т кл . Ф 01 8; 27/00, 1975, 2. Ватеит СЮА В 3384556, кл. 204 1, опублик. 1968

3. Авторское свидетельство СССР

В 324570, кл» Щ Ol Н 27/24, 1971»,4. Авторское свидетеЛьство СССР

В 360599, «л» ) ф 01н 27/24, 1 972.

5. Данилович В.С. и др. Исследование природы сквозных пор в плен«ах двуокиси кремния на кремнии. йикрозлектроника, 1975, В 4, вып» Га с. 89, (прототип).