Способ контроля качества диэлектри-ческих пленок

О П И С А Н И Е (и)828067ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 14.02.79 (21) 2726178/18 с присоединением заявкиГосударственный комитет СССР(43) Опублико (45) Дата опу но 07,05,81. Бюллетень17 ликования описания 07.05,81 УДК 543,25(72) Авторы изобретения В. Б. Звягин, И. В. Зуев, Г, П. Жигальский и 171) Заявите Московский институт электронной техники 54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ДИЭЛЕКТРИЧЕСПЛЕНОК 2 МпМ обов ефект рую м ссл еду ефектыконт нт- сть акт к иснане дает, ли- ачест- велио че- Зо Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для контроля качества тонких диэлектрических пленок в интегральных схемах.Тонкие диэлектрические пленки широко применяются в микроэлектронике в качестве изолирующих и пассивирующих покрытий, диэлектриков тонкопленочных конденсаторов, элементов МДМ и МДП - структур и других приборов.Гакие дефекты диэлектрических пленок, как загрязнения инородными веществами, микротрещины, ямки, замкнутые и сквозные поры, ухудшают электрофиз ические свойства пленок и приводят к катастрофическим отказам приборов, изготовленных на их основе.Контроль качества диэлектрических пленок позволяет осуществлять способы контроля, основанные на определении характера и величины электрического тока, протекающего через исследуемую пленку. При осуществлении таких способов ледуе мой диэлектрической пленке, енной на проводящую подложку, со я контакт либо механически (зондом о напылением пленки металла; о к е диэлектрической пленки судят по ине и характеру тока, протекающе рез полученную МД ДП - структу ру 1,Прп осуществлении таких спос ко роля определяется суммарная д но МДМ и МДП-структуры, в кото огут вносить вклад как дефекты и емой диэлектрической пленки, так и д металлизации или несовершенства а зонд-пленка.Необходимость нанесения металлической пленки на исследуемую диэлектрическую пленку делает способ контроля разрушающим, так как подложка с исследуемой пленкой выбывает из технологического цикла изготовления конкретного прибора или интегральной схемы.При изготовлении и исследовании диэлектрических пленок актуальной является задача неразрушающего контроля качества, прямого обнаружения дефектов в диэлектрической пленке.Известен способ обнаружения капиллярных отверстий в диэлектрической пленке 2, заключающийся в том, что диэлектрическую пленку наносят на проводящую подложку, на пленку накладывают перемещающийся щуп и подключают щуп и подложку через резисторы к источнику питания. К измерительному резистору подключают фильтры нижних и верхних частот и изме828057 6й,Таблица ОеО Материалы и тип ЕЕпр,Ъ лента Та, коробочка испарителя 1073 К Температура испарителиТемпература подложкиСкорость осаждении 1371 К 42 ЗК ЗЯЗК 2,5 ими е О,К - ;1,5 мкм8 нм/с0,5 мкм Толин на пленки 55 60 65 ряют величину высокочастотного и низкочастотного сигналов, проходящих через диэлектрическую пленку, Отношение указанных сигналов представляет собой нелинейность диэлектрика. О дефектности пленки 5судят по величине низкочастотного сигнала.Возникновение высокочастотного сигналаобъясняется разрядом между щупом и подложкой,Указанный способ, принятый за прототип, 10позволяет вьявлять дефекты, вызыва 1 ощиепротекание токов утечки через диэлектрическую пленку.Однако точность оценки дефектности чевелика из-за несовершенства контакта 15щуп-пленка. Скорость процесса контроляограничена скоростью механического перемещеня гцупа(,роме того, существует возможность механических повреждений пленки перемещающимся щупом. 20Цель изобретения - повышение точностии скорости процесса контроля качества диэлектрических пленок за счет осуществления бесконтактпого контроля протекающегочерез пленку тока, о,Это достигается тем, что псоед регистрацией тока диэлектрическую пленку облучают импульсным электронным лучом.Параметры электроннолучевого воздействия выбирают, исходя из электрофизическпх 30свойств и толщины исследуемой пленки.Для этого необходимо, чтобы глубинапробега электронов в материале пленки бь 1 ла много меньше толщины пленки, т. е.35 где б - глубина пробега электронов; й - толщина пленки. 40А напряженность поля в диэлектрике, обусловленного накапливающимся за время действия импульса облучения зарядом, была много меньше пробивной напряженности диэлектрической пленки, т. е. где Е - напряженность поля в диэлектрике;Ер - пробивная напряженность дпэлектрической пленки. Импульсный характер электроннолучевого воздействия необходим для того, чтобы заряд, накапливающийся за время действия импульса, нейтрализовался во время паузы между импульсами за счет инжекции электронов из проводящей подложки.Соблюдение условия облучения б(Й необходимо для того, чтобы не было сквозного прострела пленки электронами пучка.Соблюдение условия ЕЕпр необходимо для исключения возможности электрического пробоя пленки. Напряженность поля Е определится разностью потенциалов Л У 4между поверхностью пленки и подложкой н толщиной диэлектрика.Точность современных методов измерения толщины тонких пленок позволяет утверждать, что при соблюдении условий) 10, ,) 10 сквозной прострел иЕэлектрический пробой пленки толщиной й будут исключены. Локальные уменьшения толщины пленки соответственно в 10 и более раз (ямки) при этом будут идентифицированы как дефекты.На фиг, 1 изображена схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 зависимость дефектности пленки от толщины; на фиг. 3 - зависимость тока сквозной проводимости от толщины пленки.Устройство содержит электронную пушку 1, питаемую от источника питания 2 через фильтр нижних 3 частот, исследуемая диэлектрически пленка 4 установлена на токопроводящей подложке 5. Сигнал, проходящий через диэлектрическую пленку 4, снимается с измерительного резистора 6, к которому подключены фильтры 7 и 8 нижних и верхних частот. Выход фильтра 7 нижних частот через регулируемый аттенюатор 9 подключен к индикатору 10. Выход фильтра 8 верхних частот через избирательный усилитель 11 подключен к индикатору 12,Предлагаемым способом производилось определение зависимости дефектности пленки (деО от толщины. Пленка (деО получалась термическим испарением в вакууме. В качестве проводящего подслоя использовалась пленка А 1, напыленная на стеклянную подложку. Напыление пленок А и беО производилось на установке вакуумного напыления УВНМ.Режимы напыления приведены в таблице,Образец для исследования имел вид, показанный на фиг. 2. Образец помещался в вакуумную камеру и подвергался облучению.Источником электронов являлась электроннолучевая трубка типа 8 Л 029 И, питание и управление которой осуществлялось от импульсного синхроскопа С 1 - 5. Экран трубки был обрезан и электронный луч направлялся на контролируемую структуру,ипографпя, пр. Сапунова,Заказ 915/10 Изд.311НПО Поиск Государственного комитета113035, Москва, Ж.35 Тираж 915 ПодписноеССР по делам изобретений и открытий аушская наб., д. 4/5