Способ определения малых доз ионного легирования

)5 Н 0121/6 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ бретения является повышение точности определения малых доз ионного легирования. Тестовые структуры предварительно легируют ионной имплантацией примеси, создающей тип проводимости, противоположный типу проводимости подложки до концентрации, равной или большей концентрации примеси в подложке. Затем на нелегированной и легированной контролируемой дозой частях тестовой структуры измеряют неравновесные импульсные вольтфарадные характеристики, прикладывая к тестовой структуре импульсы пилообразного напряжения со скоростью развертки 102-10 В/с и с полярностью, переводящей поверхность этой структуры из состояния инверсии (обеднения) в состояние поглощения основными носителями подложки тестовой структуры. На измеренных характеристиках фиксируют пороговые напряжения, соответствующие минимальным значениям емкости, а дозу ионного легирования находят из количества Д электрически активной легирующей примеси, определяемого из зависимости 0 =ЛОСок/ц, где ЛО - величина сдвига порогового напряжения на легированной и нелигированной частях тестовой структуры; Сок - удельная емкость слоя диэлектрика этой структуры; о - заряд электрона. 1 ил. Я МАЛЫХ к облас электр ьзован и ион изгото ногоуро ми. Цел ти аначеских в микого лелении вневыью изоМДП-с между характ при это ры при пряже Способ заряда рактер труктуры и неравновееристиками м снимают положител ниях при т позволяет по напряжисти к. ГОСУДАР СТВЕ ННОЕ ПАТЕ НТНОВЕДОМСТВО СССР(71) С.П.Новосядлый и А.И. Карплюк (56) Романов В,П., Устинов В.Д, Экспрессный контроль качества МДП-структур методом неравновесных вол ьтфарадных характеристик. - Электронная промышленность, выпуск 6 (144), 1985, М,: ЦНИИ "Электроника" с. 56.Вовк М,ГКизяк А,Ю., Ярандин В,А Некоторые особенности измерения поверхностного сопротивления тонких высокоомных полупроводниковых слоев с помощью модифицированного четырехзондового метода. - Электронная техника. Серия 2, Полупроводниковые приборы, выпуск 1 (174), 1985, М,: ЦНИИ "Электроника", с, 50-55.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИ ИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится лиза материалов с помощью средств и можетбыть испо роэлектронике в технологи гированияпри МДП-интегральных схем с м ми пороговыми напряжения Изобретение относится к области анализа материалов с помощью электрических средств и может быть использовано в микроэлектронике в технологии ионного легирования (ИЛ) при изготовлении МДП-интегральных схем с многоуровневыми пороговыми напряжениями,Известен способ измерения заряда подвижных ионов в диэлектрической пленке о величине гистерезиса сными вольтфарадными (ВФ 3). Характеристикипосле выдержки структуьных и отрицательных наемпературах 150-250 С. измерить концентрацию ению смещения СЧ - ха 178654210 15 структур 30 35 40 45 50 55 Однако при проведении таких измерений необходимо нагревать МДП-структуру,что вносит большие погрешности в результаты измерений. Кроме того, измеренияможно осуществить только для имплантированной примеси, однотипной с примесьюподложки, Это ограничивает применениеконтрольных пластин по типу проводимости,Известен также способ контроля малыхдоз ионного легирования, включающий измерениянеравновесных импульсных вольтфарадных характеристик предварительнолегированной тестовой МДП-структуры, Поэтому способу контроль малых доз ИЛ производится с помощью модифицированногочетйрехзондового метода измерения тонких высокоомных полупроводниковых слоев, основанйого на использовании простойтекстовой структуры, Тестовая структура вэтом случае формируется из к 1 оемниевойподложки с концентрацией 10 см примеси противоположного типа проводимости по отношению к измеряемому слою, ссозданными на ней сильнолегированнымиобластями (" диффузионными зондами"),К недостаткам этого способа относятсявлияние токов утечки через р-п-переходыконтактов на потенциал подложки, и ограничения по контролируемой дозе легирования снизу.Целью изобретения является повышение точности определения малых доз ионного легирования,Указанная цель достигается тем, что вспособе определения малых доз ИЛ, включающем измерения неравновесных импульсных ВФХ предварительно легированнойтестовой МДП-структуры, предварительноелегирование тестовой структуры осуществляют ионной имплантацией примеси, создающей тип проводимости, противоположныйтипу проводимости подложки до концентра. ции, равной или большей концентрации.примеси в подложке, ВФХ измеряют на легированной контролируемой дозой примесии нелегированной частях тестовой структуры, прикладывая к тестовой структуре импульсы пилообразного напряжения соскоростью развертки 10 -10 В/с и с поляргностью, переводящей поверхность этойструктуры из состояния инверсии (обеднения) в состояние обогащения основныминосителями подложки тестовой структуры,на измеренных характеристиках фиксируютпороговые напряжения, соответствующиеминимальным значениям емкости, а дозуионного легирования находят из количестваО электрически активной легирующей примеси определяемого из зависимости О==ЛО Сок/о, где ЬО - величина сдвига порогового напряжения на легированной и не- легированной частях тестовой структуры; Сок - удельная емкость слоя диэлектрикаэтой структуры; ц - заряд электрона. На чертеже представлены неравновесные ВФХ в случае фонового предварительного легирования тестовой структуры примесью с концентрацией, близкой к концентрации примеси в подложке (а) и с концентрацией, значительно большей концентрации примеси в подложке (б), где 1,3 и 2,4 - ВФХ, измеренные соответственно на нелегированных и легированных контролируемой примесью частях тестовых П р и м е р. Способ использовали впроизводстве при изготовлении кристаллов схем памяти 4 к с КМ 132. В качестве рабочих 20 и контрольных пластин использовались кремниевые пластины марки КДБ. Для наблюдейия четкого минимума емкости на контрольных пластинах эти пластины предварительно легировались ионной импланта цией примесью, создающей электронный тип проводимости. Совместно с партией рабочих пластин контрольные пластины проходили операцию хи мабработки,окисления под затвор до толщины окисла 100 А, ионного легирования фосфором дозой 0,15 мкКл/см и энергией 100 кэВ, при этом часть контрольной пластины закрывали экраном. Затем отдельно от рабочих пластин проводили отжиг - стабилизацию тестовых структур на контрольных пластинах по режиму; Т=900 С, нагрев в инертной среде 9 мин, стабилизацию фосфором из источника РОСз в течение 1 мин и охлаждение до комнатной температуры в инертной среде в течение 5 мин. Такой режим отжига - стабилизации практически устраняет разброс заряда в окисле по пластине, хотя приводит,к увеличению толщины окисла на 20-30 А. Затем на нелегированной и легированной контролируемой дозой частях тестовой структуры проводили измерение неравновесных импульсных ВФХ со скоростью развертки напряжения 10 -10 В/с. Для смещения поверхности в состояние инверсии(обеднения) был использован дополнительный источник постоянного напряжения. Напряжение смещения ВФХ на тестовых структурах находилось в пределах 2,9-3,1 В. Применение данного способа позволило оперативно управлять процессом ионного легирования при производстве микросхем и уверенно регистрировать дозы легирования более 0,01 мкКл/см,аказ 251 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 оиэво Формула изобретения Способ определения малых доз ионного легирования, включающий измерения неравновесных импульсных вольтфарадных характеристик предварительно легированной тестовой МДП-структуры, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, предварительное легирование тестовой структуры осуществляют ионной имплантацией примеси, создающей тип проводимости, противоположный типу проводимости подложки до концентрации, равной или большей концентрации примеси в подложке, вольтфарадные характеристики измеряют на легированной контролируемой дозой примеси и нелегированной частях тестовой структуры, прикладывая к тестовой структуре импульсы пилообразно. го напряжения со скоростью развертки 1010 В/с и с полярностью, переводящей по 7верхность этой структуры из состояния инверсии обеднения) в состояние обогащения основными носителями подложки тестовой 5 структуры, на измеренных характеристикахфиксируют пороговые напряжения, соответствующие мийимальным значениям емкости, а дозу ионного легирования находят из количества О электрически активной ле гирующей примеси, определяемого из зависимостиО= ЬО Сок/цгде ЬО - величина сдвига порогового напряжения на легированной и нелегирован ной частях тестовой структуры;Сок - удельная емкость слоя диэлектрика этой структурыо - заряд электрона.