Способ определения глубины нарушенного слоя полупроводниковой пластины

0 пис"А."8 и в изобитиния Союз Советских Социалистических Республик.08,76 (21)2387659/18-2 ЩЗаявл с присоединением заявки И всудврстввккый комкт Соввтв Мквкстров ССС ко долом кзооретонкйи открыткй(45) Дата опубликования описания 29,08.78 К 621.382(72) Авторы нзобретеа 71) Заявитель Воронежский ордена Ленина государственный университеим. Ленинского комсомола(54 Б .ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ НАРУШЕННОГО СЛ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПЛАСТИ НЫ Изо изводст Изв бины нбретение относится к области прова полупроводниковых приборов, естные способы определения глуарушенного слоя основаны на измезических или алектрофизнческих тров полупроводникового материвпоследовательном механическом мическом удалении нарушенного некии фипараме ла при либо хслоя. 10 Твк, метод плоскопараллельных (косых) сечений с подтрввливанием состоит в последовательном удалении частей нарушенного слоя, химическом травлении оставшегося материала и визуальном контроле следов трешин.Метод циклического травления арнован на различии в скоростях травления поверхностного нарушенного слоя и объема полупроводникового материала и заключается в точном определенииобьема стравленного материала за определенный промежуток времени,Метод микротвердости основан на разнице величины микротвердости нарушенного слоя и обьема полупроводникового материалв и заключается в послойном химическом стравливании приповерхностныхслоев материала и измерении микротвердости оставшейся части полупроводниковой пластины.Метод инфракоасной микроскопии основан на различном поглощении излученияИК-диапазона полупроводниковыми пластинами с разной глубиной нарушенного слояи заключается в измерении интегральногопропускания ИК-излучения полупроводниковой пластиной после каждого химического удаления слоя материала,Электронографический метод определения глубины нарушенного слоя основанна приготовлении косого шлифа из полупроводниковой пластины и сканированииалектронного луча по шлифу от поверхности монокриствлла до той точки, начинаяс которой дифракционнвя картина не меняется, с последующим замером пройденного расстояния,Однако в известных методах контроляследует отметить либо наличие дорогостояшего и громоздкого оборудования, либоприменение агрессивных и токсичных реактивов, а также длительность получениярезультата.Известен способ определения глубинынарушенного слои в полупроводниковой 5йнастине путем нагрева полупроводника,С,ать его заклеочается в том, что подупроводниковую пластину с нарушеннымслоем помещают в вакуумную камеру перед входным окном приемника экзоэлектронов с помощью которо о измеряютэкзоэлектроееееую эмиссию с поверхностиполупроводника.Дпя создания тянущего экзоэлектронов электрического поля над поверхностью полупроводника помещаеот сетку,на которую подают отрицательный потенциалДалее при нагреве полупроводешкас его поверхности возникает экзоэлектроньая эмиссия, измеряемЪя С помощью прие Оемника и дополнительной аппаратуры (щирокополостного усилителя и импульсногосчетчика), При этом температурное положение и интенсивность ликов эмиссииОпределяется глубиной нарушенного слоя, 25При этом способе неойсодимо наличие вакуумного Оборудования, причем дрщполучения эмиссионных спектров необходимо в камере создавать разряжение нехуже 1 ев торр. Создание таких условий ЗОперед собственно процессом определенияглубины нарушенного слоя приводит к получению конечного результата лишь через40-60 мин. Кроме тое.о, по данному способу нельзя одновременно определить 35кристаллографическую ориентацию полупроводниковой пластины,Цель настоящего изобретения - упрощение процесса определения глубины нарушенного слоя, Одновременное Определе 4 Оние крнсталлографической ориентации полупроводниковой пластины,Зто достигается тем, что пластинунагревают в высокоЧастотном поле допоявления скин эффекта и выдерживаютв течение 2-5 с, после чего по среднеймаксимальной протяженности следов ориентированных каналов проплавления и ихформе определяют глубину нарушенногослоя и ориентацию монокристаллнческойпластины.На чертеже приведена зависимостьсредней максимальной плошади следовориентироваееееых каналов проплавленияна поверхности кремния ориентации(100) фот глубины нарушенного слояПри индукционном нагреве полупроводниковой пластины (с одновременной инициацией собственной проводимости в полупроводнике) на периферии последнего возникает скин-эффект Обнаруживаемый по появлению ярко светящегося ободка на пластине, Прн выдерживанпи пластины в указанных услоьиях в течение 2-5 с обнаружено, что на обеих сторонах периферии полупроводниковой пластины образуются фигуры в виде треугольников для полупроводников, ориентированных в плоскости, и прямоугольников - для ориентации (100).Зти фигуры являются следами ориентированных каналов проплавления.Образование каналов, по-видимому, обусловлено взаимодействием пондермоторных снл электрического поли с трещинами и прочими дефектами в приповерхностном слое полупроводника, приводящим к разрыву межатомных связей в зоне де фекта., Злектроны далее ускоряются в сильном электрическом поле, ионнзируют на пути атомы, вызывая лавину и, таким образом, проплавляют мояокристалл вдоль дефекта.Зкспериментальным путем обнаружено,чтО мыксимае 6 ная протяженность (площад 7 э) поверхностных следов ориентированных каналов проплавления зависит от размера (протяженности) самого дефекта в структуре полупроводника. Причем зависимость эта линейная т, е, чем больше размер дефекта, например, длина трещин, тем большую площадь имеет след Ориентированного канала проплавления, возник щего на этом дефекте.П р и м еПри полировании кремниевых пластин алмазными пастами с после довательио уменьшающимся диаметром зерна предварительно строят градуировоч ную кривую, По оси ординат откладывают значения глубины нарушенного слоя в кремнии, определенные любым из извест ных методов, например, циклическим травлением, По оси абсцисс среднюю мак- симальную протяженность (площадь) слэф дов проплавления, соответствующую определенной глубине нарушенного слоя. Для этого пластины диаметром 40 мм, изъя- тые с различных стадий полирования, по- мещают на графитовой подложке в цилиндрический ВЧ индуктор диаметром 50 мм установки мощностью ЗкВт и рабочейчастотой 13,56 МГц. Пластину выдерживают в ИЧ-поле 3 с, после чего на микроскопе типа МИИпо 10 полям зрения определяют среднюю максимальную протяженность (площадь) следа канала проплавПатрушева Подписное тета Совета Министров ений и открытий скан наб., д, 4/5 Заказ илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная пения, В дальнейшем при частичном изменении технологии, т, е. например, присмене типа станка, материала полировальнкказернистости .алмазной пасты и т, д.изымают одну из пластин с определенной 3стадии техпроцесса и подвергают ВЧ-обчработке, как это описано выше, Далее,воспользовавшись градуировочной кривой,определяют глубину нарушенного слоя ивносят коррективы в технологию, Ориен-тацию также контролируют визуально после ВЧ обработки.Хронометрирование процесса определения глубины нарушенного слоя и ориентеции полупроводника, согласно предложен1 фному техническому решению, показывает,что весь процесс от его начала (помещенння пластины в ВЧ-индуктор) и до получения конечного результата занимает3 мин,26 Реализация описанного способа в полупроводниковом производстве даст возмов- ность производить экспресс-контроль глу.23 127/52 Тираж 918ИПИ Государственного комипо делам изобрет035, Москва, Ж, Рауш бины нарушенного слоя на обеих поверхностях полупроводниковой пластины с одповременным определением ее крнрталло-графической ориентации, уменьшить примененне агрессивных и токсичных реактивов итем самым, улучшить безопасностьи условия труда. Формула изобретенияСпособ определения глубины нарушен ф ного слоя полупроводниковой пластины путем нагрева полупроводника, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уп рощения процессе и одйовременного опре деления крнсталлографической ориентации пластину нагревают в высокочастотном ноле до, появления скин-эффекта и выдерживают таким образом в течение 2-5 с, после чего по средней максималь ной протяженности следов ориентирован-. ных каналов проплавления и их форме определяют глубину нарушенного слоя и ориентацию монокристаллической пластиЯю