Способ определения концентрации примесей в полупроводниковой пластине

О П И С А НГИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ц 480029 Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное ву -М, Кл, С 01 г 31/26 аявлено 21,07.72 (21) 1812117/26-2 с присоединением заяв Государственный комитет Совета Министров СССР по ленам изобретенийи открытий 23) Приоритет -Опубликовано 05.08.75,(53) УДК 621.38летеньДата опубликования описания 25,03.7(72) Авторы изобретени И, Урывский, А, Н. Седов, В и В. П, Манаенков ван 71) Заявитель 154) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПЛАСТИН 1 2ие з 1 пр мления20 млен реломадающего излуч ющей формуле: показак след.е того, энергии носитеарушен- З 0 соз 6,0 з 1 пЯ2 Изобретение может быть применено в производстве полупроводниковых приборов.Известен неразрушающий способ определения концентрации носителей в эпитаксиальном кремнии, основанный на явлении полного внутреннего отражения, возникающего при падении электромагнитной волны светового диапазона на границу раздела двух прозрачных сред с оптическими показателями преломления и, )и, (например, германий - 0 кремний). Углы падения выбираются больше критического. Излучение проникает во вторую среду и полностью возвращается обратно.Критический угол определяют по формуле:5 д , - оптический показатель прелоэлемента НПВО;ие - оптический показатель прелонеизвестной среды;и - относительный иоказательл ения.При наличии примеси в кремниитель преломления его меняется и, каствие, меняется значение Окр,. Кромпроисходит частичное поглощениеэлектромагнитной волны свободнымилями примеси, Это свидетельствует о н ном полном внутреннем отражении (НПВО). Способ включает в себя определенис зависимости величины поглощения излучения от концентрации примеси.Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет определить распределения концентрации примеси по всей толщине образца, так как для его реализации требуется постоянный показатель преломления образца.С целью определения распределения примеси по толщине полупроводниковой пластины, согласно предложенному способу, регистрируют изменение относительной разности фаз отраженной и падающей волн, строят зависимость производной поглощения падающего излучения от длины волны. Затем, определив глубину проникновения падающего излучения по углу падения и используя зависимость величины поглощения излучения от концентрации примеси, определяют искомую зависимость концентрации примеси от глубины проникновения излучения.Глубину проникновения иения рассчитывают по следу,где Х - длина, волны падающего излучения;п 1 - показатель преломления элементаНПВО;О - угол падения;6 - относительная разность фаз (5=5, - 0, ), где В - разность фаз поперечной компоненты отраженной и падающей волны;6- разность фаз параллельной компонентыРаспределение концентрации примеси по толщине полупроводниковой пластины определяют следующим ооразом. Образец с неизвестным распределением примеси помещаюв приставку НПВО и, посылая на образец излучение меняющейся длины волны от мо. нохроматора, регистрируют изменение относительной разности фаз отраженной и падающей волн. Изменение фаз компонент отраженной и падающей волн определяют по форму- лам 25)з 1 п" О, - ии-созе - (2)2 я и 30 б созОпзд 1 яп 6 пд и2 зг иГлубину проникновения излучения можно определить как расстояние от границы раздела двух сред до того уровня, на котором амплитуда электрического поля уменьшается в 1 раз Лггр - (4)2 жп,г яи" 6, - п55 где д - глубина проникновения;Х - длина волны излучения;6 - угол падения.Из (4) имеемЛ3/ згп" О - и =сг 2 п,60(5) Подставляя уравнение (5) в уравнение (3),получают65 35 где б = б г - б - относительная разностьфаз;б.г - разность фаз поперечнойкомпоненты отраженной ипадающей волн;40б и - разность фаз параллельной компоненты. Строят зависимость разности фаз (о) и производной поглощения падающего излучения (р) примесями как функции длины волны 453 созО2 зп-О,д 2 кп,откуда созО, яп"О Йг2-.п 1 д2 Найдя зависимость сгг, = (Х), получают другую зависимость р = ф). Определив величину поглощения (р) по величине концентрации примеси (с) известным способом и используя полученные зависимости; р = (с), р = (с), р = (Й),Предмет изобретения Способ определения концентрации примесей в полупроводниковой пластине, основанный на явлении полного, внутреннего отражения световой волны, путем определения зависимости величины,поглощения излучения от концентрации примеси, отличающийся тем, что, с целью определения кривой распределения примеси по толщине полупроводниковой пластины, регистрируют изменение относительной разности фаз отраженной и падающей волны, определяют зависимость производной поглощения излучения от длины волны, измеряют глубину проникновения падающего излучения, определяют зависимость концентрации примеси от глубины проникновения излучения,2. Способ по п, 2, отличающийся тем, что глубину проникновения падающего излучения рассматривают по формуле; Л созОяп 6,2 тп ф -2где Х - длина волны падающего излучения; п 1 - показатель преломления элемента НПВО; получают истинную кривую распределения концентрации примеси как функцию глубины проникновения, излучения с = Ясг). Производ ную поглощения излучения определяют с целью учета не суммы искомого поглощения на данной глубине, а приращения концентрации за счет приращения глубины проникнове. ния излучения.Для плавного увеличения глубины проникновения используют увеличение длины волны, а для резкого увеличения глубины проникновения уменьшают угол падения из. лучения Оприближая его к критическому (6-+ О р 1 п ). Способ позволяет определить распределение концентрации примеси по толщине полупроводниковой пластины.Редактор Т. Орловская Корректор И. Симкина Заказ 172/337 Изд.960 Тираж 902 Полн исное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Тип. Харьк, фил. пред. Патент О. - угол падения;о - относительная разность фаз; (б = б - о),где о- разность фаз поперечной компоненты, отра женной и падающей волны;о- разность фаз параллельной компоненты.