Способ выявления слоев эпитаксиальных структур кремния

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 1 1 21/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ.%26водственноеобьединени ологии кремниевых и кисление, диффузия Р. Бургера и Р. Доно 300 - 306.ческие методы обра упроводников. Под р ио и связь", 1982, с. тег- эпиана,от ед, Б 124 -етение относитхнологии в части эпитаксиальных ыть использовадующем опреде- многослойных явление слоев вьных структурахым слоем,ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(72) В. В. Никулов (56):Основы техн ральных схем. О таксия. Под ред. М.: Мир, 1969, с.Физико-хими поверхности пол Д. Луфт, М., "Рад 125. Предполагаемое изобр ся к полупроводниковой те измерения параметров структур кремния и может б но при выявлении и после лении толщин слоев в структурах,Цель изобретения - вы многослойных эпитаксиал кремния с двойным буфернСтравливание и+пр-слоев со структуры в месте присоединения контакта от источника тока обеспечивает надежный невыпрямляющий контакт к низкоомному буферному +р -слою, а .также приводит к тому, что .+и и-часть структуры во время подачи напряжения на электролитическую ячейку принимает отрицательный потенциал вследствие хороших изолирующих свойств р-и-перехода и высокой электропроаодности раствора - электролита.(54) СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЛ СЛОЕВ ЭПИТАКСИАЛЬ НЫХ СТРУКТУР КРЕМНИЯ (57) Сущность изобретения: локальноэлектролитически сравнивают эпитаксиальные слои до буферного р слоя. Окрашивают все слои в электролите, Электролит представляет собой водный раствор плавиковой кислоты. Пластину выдерживают в электролите 1 - 3 с. Затем подают на пластину положительный потенциал в пределах 0,5 - 5,0 В в течение 10 - 40 с. На стадии выдерживанил пластины в а растворе НР в течение 1 - 3 с без подачи электрического потенциала происходит стравливание естественного окисла с пла- а стины, который мешает выявлению слоев. ООНа стадии выдерживания пластины в растворе под положительным потенциалом, приложенным к рр+;рг р-области происходит селективное окисление слоев кремния, В отличие от прототипа, где подкисление 1 О поверхности шарового шлифа проводится с 4 Ьь образованием невидимой окисной пленки, усиливающей селективность осаждения меди, в данном способе достигается низковольтное селективное окисление шарового шлифа с образованием видимых пленок кремниевой кислоты, нерастворимой в плавиковой кислоте, Окисление с образованием кремниевой кислоты обусловлено оптимальным содержанием плавиковой кислоты в электролите. Степень электрического окисления различных слоев при под 1827694, аце на них одинакового положительного потенциала зависели от уровня их легирования и типа проводимости. Окислениепроисходит сильнее на кремнии и-типа проводимости и возрастает с увеличениемуровня легированил. Соответственно накремнии р-типа степень окисления меньше,чем и-типа и уменьшается с увеличениемуровня легирования,При появлении шарового шлифа подачаположительного потенциала 0,5 - 5,0) нарр; р,г р-область приводкгг к интенсивномуокислению и соответственно окрашиваниюр-слоя структуры, а также в меньшей степе+ни переходной границы отр-к рд" слою исамого р,рслоя, при этом р,г -слой останетсянеокрашенным вследствие слабого окисления, а подложечная часть р- - окрашиваетсятак же как и р-слой.Поскольку ии область структуры изоли+ нрована р-и-переходом от рр р,- р- области,приложенный к и+и области положительныйпотенциал относительно катода оказывается более низким по сравнению с потенциалом рр+,г р",;" р - области, Это приводит ктому, что во время проявления шлифа и-область структуры не изменяет окраску, а и+область окраску цвета изменяет вследствиеболее легкой окисляемости.Таким образом после проявления шлифа окрашенными являются и", р, р+ рслои. Неокрашенными остаются и-, р слои. Соседствующие р и р -слои имеютразличную окраску и могут быть измереныраздольно.Время выдержки структуры в растворебез подачи напряжения, равное 1 - 3 с,берется минимальным, поскольку естественный окисел, толщина которого не более50 А стравливается практически мгновенно.Нижний предел электрического напряжения 0,5 В, подаваемого на структуру, припроявлении шлифа определяется. тем, чтопри более низких напряжениях проявлениеидет слишком медленно и не достигаютсячеткие границы между слоями, при напряжениях выше 5 В проявление происходитслишком быстро и затрудняется установление одновременного контрастного изображенил всех слоев структуры. Бремя проявления меньше 10 с недостаточно для получения контрастного изображения слоев структуры. При времени выдержки более 40 с происходит искажение истинной. толщины слоев вследствие перевода значительной толщины кремния в окисел, возникают растравы на границах между слоями, затрудняющие измерение, Нижний предел кон цен 1 рации Н Г в электролите 105 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 определяется тем, что при меньшем содержании НЕ не происходит окисления с окрашиванием слоев. При концентрации НРвыше 20 процесс окисления становитсятрудно контролируемым вследствие высокой скорости его проткания. Кроме того, наблюдается преимущественное синхронное+ нокисление р- и р,г слоев, не позволяющееих выявлять раздельно.П р и м е р 1. Берут структуру кремниятипа и ирр, р и р- с шаровым шлифом. Нанебольшом участке ее (сегменте с высотой 3- 5 мм) в травителе Сиртла стравливаютсяактивные слои до р+, -буферного слоя, Проводником с зажимом типа "Крокодил" подсоединяют контакт от положительногопотенциала источника тока Б 5 - 8 к протравленной части структуры. Пластину опускают в ванну с электролитом состава 15НГ+85 Н 20 и устанавливают параллельноотрицательному электроду, представляющему собой медную пластину размером сзпитаксиальную структуру, Расстояниемежду структурой и медной пластиной 1 - 2см, Без подачи потенциала структура выдерживается 2 сек, затем подают потенциал 1,5В и выдерживают 20 сек. Затем структурувынимают из электролита, промывают в воде, высушивают. При наблюдении под микроскопом видны четко проявленными всеслои структуры,Аналогично было проведено выявлениеслоев в примерах 2 - 8, при других значениях параметров, указанных в формуле изобретения и за ее пределами.Использование предлагаемого способавыявления слоев в эпитаксиальных структурах позволит выявлять все слои в многослойных структурах с двойным буфернымслоем и обеспечит более четкое их выявление, чем в прототипе.Формула изобретенияСпособ выявления слоев эпитаксиальных структур кремния, включающий изготовление шарового шлифа на пластине,электрохимическое окисление шлифа в растворе плавиковой кислоты, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью выявления слоев в+ + нмногослойной структуре и ирр рК р- сдвойным буферным слоем, производят локальное стравливание зпитаксиальных слоев до буферного рд -слоя в местеприсоединения электрода, предназначенного для подачи положительного потенциала, выдерживают пластину с шаровымшлифом в растворе плавиковой кислоты сконцентрацией 10 - 201-3 с без подачиэлектрического напряжения, а затем подают на пластину положительный потенциал0;5 - 5,0 В в течение 10 - 40 с.1827694 Составитель Е.КиселеваТехред М.Моргентал Корректор С.Лисина Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2360 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5