СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТУПЕНЧАТОГО ВЫСОТНОГО КАЛИБРОВОЧНОГО СТАНДАРТА ДЛЯ ПРОФИЛОМЕТРИИ И СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ Российский патент 2009 года по МПК G01B7/34 

Изобретение относится к измерительной технике для проведения исследований профилей топографических особенностей поверхности, в частности, для измерений высоты ступенчатых особенностей на гладких поверхностях посредством механических, или электронных, или оптических измеряющих профиль инструментов. Изобретение может быть использовано для усовершенствования работы инструментов, измеряющих высоту рельефа поверхности, в качестве высотного калибровочного стандарта, а также может быть использовано для сертификации высотных стандартов.

Ступенчатый высотный стандарт является удобным калибровочным стандартом для инструментов, измеряющих высоту рельефных особенностей поверхности. Потребность в создании высотного калибровочного стандарта обусловлена необходимостью проведения высокоточных измерений высот особенностей рельефа поверхности в диапазоне менее 100 нм, а также проблемами, возникающими при измерениях. Так, например, при измерении высоты эпитаксиальной ступени на кремниевой подложке посредством атомно-силового микроскопа результат измерений может отличаться в разы, если не производить учета изначальной ориентации поверхности относительно кристаллической решетки кремния. При проведении измерений в указанном диапазоне, как правило, измеряющие профиль поверхности инструменты для осуществления точного измерения высоты должны быть откалиброваны, то есть измерять высоту относительно какой-то другой, заранее известной с высокой точностью, высоты.

Известен способ изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии (патент США №6218264 на изобретение, МПК: 7 H01L 21/311), заключающийся в том, что подготавливают пластину монокристаллического материала, вытравливают канавки различной ширины в приповерхностной области указанной пластины, затем их заполняют материалом, в отношении которого селективность травления значительно больше, чем у монокристаллического материала пластины, после этого формируют рельефную структуру, при этом, сначала, селективно удаляя монокристаллический материал на заданную глубину, изготавливают выступающую над поверхностью монокристаллического материала рельефную особенность из материала, заполняющего канавки, затем изготавливают вторую рельефную особенность в виде углубления, селективно маскируя часть изготовленной выступающей рельефной особенности и селективно стравливая материал, заполняющий канавки, из которого изготовлена выступающая рельефная особенность, до поверхности монокристаллического материала и далее вглубь. В качестве монокристаллического материала пластины используют кремний. В способе вытравливают канавки различной ширины в приповерхностной области указанной пластины посредством того, что на поверхности пластины кремния формируют маску с рисунком, края которой ориентированы параллельно кристаллографической плоскости пластины кремния (111), затем проводят анизотропное травление и изготавливают канавки с поверхностью дна в виде расположенных под углом друг к другу плоскостей (111) и вертикальными стенками. В качестве материала, в отношении которого селективность травления значительно больше, чем у монокристаллического материала пластины, и которым заполняют канавки, используют двуокись кремния и нитрид кремния. После заполнения канавок материалом с поверхности пластины указанный материал удаляют.

К недостаткам известного технического решения относится отсутствие воспроизводимости измерений, низкая точность измерений высот особенностей рельефа. Основная причина недостатков заключается в использовании химического травления при изготовлении данного стандарта, которое обуславливает формирование критических неконтролируемых поверхностных особенностей стандарта, влияя на разрешающую способность измеряющего профиль инструмента.

Ближайшим по назначению относительно заявляемого технического решения является способ изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии (патент США №5599464 на изобретение, МПК: 6 C03C 15/00), заключающийся в том, что подготавливают полупроводниковую пластину с ориентацией поверхности, совпадающей с главной кристаллографической плоскостью, затем на поверхности пластины формируют слой окисла, в отношении которого создают рисунок матрицы ступенчатых особенностей, отделенных друг от друга участками, после этого проводят сквозное травление окисного слоя до пластины, защищая при этом указанные участки и изготавливая ступенчатые особенности в виде окон, в которых выращивают слой естественного окисла толщиной существенно меньшей, чем исходный указанный слой окисла, и, наконец, с пластины удаляют весь окисел, создавая тем самым вертикальные топографические особенности с размерностью в атомной шкале масштабов. В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния, на которой термическим окислением формируют слой окиси кремния толщиной от 8 до 100 Å. Естественный окисел SiO₂ выращивают толщиной от 8 до 50 Å. В способе вертикальные топографические особенности с размерностью в атомной шкале масштабов создают высотой менее 10 Å. Указанные вертикальные топографические особенности на поверхности пластины размещены с плотностью порядка одного миллиона на сантиметр квадратный.

К недостаткам ближайшего технического решения относится отсутствие воспроизводимости измерений, низкая точность измерений высот особенностей рельефа. Указанные недостатки обусловлены следующими причинами. Во-первых, использованием химического травления при изготовлении данного стандарта, что обуславливает неконтролируемые поверхностные особенности стандарта, влияющие на разрешающую способность измеряющего профиль инструмента. Во-вторых, наличием неконтролируемой однородности микрошероховатости по большой площади.

Техническим результатом изобретения является:

- достижение воспроизводимости измерений измеряющего профиль инструмента;

- повышение точности определения высоты особенностей рельефа, снижение погрешности измерений до 0, 5 Å и менее (ошибка в 0,05% для высоты 1000 Å) измеряющего профиль инструмента.

Технический результат достигают тем, что в способе изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемой наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, после чего проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

В способе в качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния.

В способе полупроводниковую пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным от 0° 0' 20” до 5°.

В способе пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным менее 10^-10 Торр.

В способе перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений посредством термоэлектрического прогрева при температуре от 1300°C до 1410°C в течение 1 минуты и более.

В способе проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры от 832°C до 1050°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, от верхней террасы к нижней в течение промежутка времени от 14000000 до 20000 сек., а от нижней террасы к верхней - от 200000 до 300 сек., с соответствием большего времени меньшей температуре.

В способе проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры от 1051°C до 1250°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени от 20000 до 200 сек, с соответствием большего времени меньшей температуре.

В способе проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры от 1251°C до 1350°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, от верхней террасы к нижней в течение промежутка времени от 200 до 20 сек, а от нижней террасы к верхней - от 10 до 1 сек, с соответствием большего времени меньшей температуре.

В способе проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры от 1351°C до 1410°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени от 20 до 8 сек, с соответствием большего времени меньшей температуре.

В способе ширина позволяющих воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террас, разделяющих равномерно распределенные по поверхности одиночные ступени, равна 3±2 мкм.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами. На Фиг.1 схематически показана последовательность основных стадий процесса изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии: а) исходная стадия; б) стадия очистки поверхности подложки от естественного окисла и загрязнений при нагревании ее до 1300°C посредством пропускания постоянного электрического тока, характеризующаяся движением на поверхности подложки ступеней в направлении от низшей террасы к высшей за счет сублимации; в) стадия формирования областей на поверхности подложки с высокой плотностью ступеней и появления равномерно распределенных по поверхности подложки моноатомных ступеней, разделенных относительно широкими террасами, при нагревании, например, от 1050 до 1250°C посредством пропускания постоянного электрического тока и выдержке при указанной температуре не менее 200 секунд; где 1 - подложка, 2 - поверхностный естественный окисел и загрязнения, 3 - рабочая поверхность подложки, разориентированная от кристаллической плоскости (111), 4 - условное обозначение кристаллической плоскости (111), 5 - условное указание угла разориентации от 0°0'20'' до 5°, 6 - верхняя терраса рабочей поверхности подложки, наиболее удаленная от нерабочей поверхности подложки, 7 - нижняя терраса рабочей поверхности подложки, наименее удаленная от нерабочей поверхности подложки, 8 и 9 - держатели подложки, обеспечивающие электрический контакт, 10 - вакуумная камера, 11 - источник электрического питания, 12 - моноатомные ступени (высотой 0,31 нм), разделенные относительно широкими террасами (шириной 3±2 мкм). На Фиг.2 приведено схематическое изображение процесса перераспределения моноатомных ступеней (высотой 0,31 нм), разделенных относительно широкими террасами (3±2 мкм), при пропускании постоянного электрического тока, приводящего к нагреву, где 12 - моноатомная ступень (высотой 0,31 нм), разделенная относительно широкой террасой (шириной 3±2 мкм). На Фиг.3 показано изображение ступенчатой поверхности подложки кремния (111) с углом разориентации 4°, полученное методом атомно-силовой микроскопии; в рамке выделена область поверхности, содержащая одну моноатомную ступень; на вставке приведен спектр высот данной области (количественное распределение точек по высотам), показывающий два пика. На Фиг.4 показано изображение ступенчатой поверхности подложки кремния (111) с углом разориентации 0°8', полученное методом атомно-силовой микроскопии; в рамке выделена область поверхности, содержащая две моноатомные ступени; на вставке приведен спектр высот данной области (количественное распределение точек по высотам), показывающий три пика. На Фиг.5 показано изображение ступенчатой поверхности подложки кремния (111) с углом разориентации 0°50', полученное методом атомно-силовой микроскопии; в рамке выделена область поверхности, содержащая три моноатомные ступени; на вставке приведен спектр высот данной области (количественное распределение точек по высотам), показывающий четыре пика.

Достижение технического результата в предлагаемом изобретении базируется на использовании контролируемой самоорганизации моноатомных ступеней на поверхности подложки (кристалла) за счет эффекта электромиграции адатомов по поверхности при термоэлектрическом отжиге подложки, осуществляемом путем пропускания постоянного электрического тока (см. Фиг.1, 2).

При термическом отжиге, без приложения электрического поля, в условиях сверхвысокого вакуума ступени на поверхности подложки кремния, например, (111) или (100) могут осуществлять передвижение по поверхности в направлении верхних террас (более удаленных относительно нерабочей поверхности подложки) вследствие наличия сублимационного процесса, который заключается в отделении атома от ступени, выбросе его на террасу, дальнейшей миграции атома по поверхности террасы с последующим отделением и выходом с поверхности подложки в пространство вакуумной камеры. Однако следует иметь в виду, что процесс выброса атомов из ступени на террасу относительно нижней и верхней террас асимметричен. Число атомов, выбрасываемых конкретной ступенью на конкретные террасы, не определено. Существует различная вероятность выброса атома из ступени на верхнюю и нижнюю террасы, с преобладанием одного из каналов сублимации. В результате возможность создания контролируемым образом участков поверхности с большой плотностью ступеней и участков поверхности с малой плотностью ступеней отсутствует.

Более того, чисто термический отжиг подложки кремния с вицинальной поверхностью (111) или (100) не пригоден для изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта ввиду исходного состояния пластин (подложек), которое позволяют получать современные методы. В частности, алмазная резка под рентгенографическим контролем позволяет изготавливать подложки с углом разориентации рабочей поверхности от направления (111) или (100), составляющим, в лучшем случае, 8', что соответствует расстоянию между ступенями порядка 200 нм. При радиусе кривизны зонда профилометра или сканирующего зондового микроскопа от 10 до 20 нм это позволяет измерять высоту ступени с большой ошибкой. Для снижения ошибки в измерениях необходимы более значительные расстояния между ступенями, поскольку при увеличении расстояния, по которому измеряется высота одиночной ступени, ошибка при измерении высоты падает как 1/(L)^1/2, где L - ширина террасы. Следовательно, необходимо уметь управлять расположением ступени, высота которой принимается за эталонную высоту, располагать такие ступени равномерно по всей поверхности, соблюдая расстояние между ними больше 1 мкм, но не более 5-10 мкм, чтобы при сканировании профилометром на расстоянии от 10 до 20 мкм всегда можно было найти одиночную ступень с двумя прилегающими к ней террасами.

Предлагаемый способ дает возможность управлять распределением моноатомных ступеней таким образом, что в любой области поверхности подложки кремния, например, с ориентацией (111) с размерами не менее 20 мкм × 20 мкм обязательно будет присутствовать хотя бы одна ступень, окаймленная террасами 3±2 мкм. Указанная ширина террас позволяет с минимальной погрешностью определить истинный уровень высоты каждой террасы и разность этих уровней.

Очищенная от посторонних примесей и окисла поверхность подложки, например, кремния с ориентацией (111), представляет собой систему периодически расположенных моноатомных ступеней высотой 0,314 нм (см. Фиг.1а), б)). Под моноатомной ступенью понимается непрерывная линия, разграничивающая две полуплоскости, с разницей высот в одно межплоскостное расстояние. В качестве эталонного стандарта высоты в изобретении используется высота моноатомной ступени на поверхности кремния с ориентацией (111), равная величине 0,31±0,04 нм в интервале температур от 0 К до температуры плавления кремния, измеренная с указанной точностью рентгенографическими методами и подтвержденная теоретическим моделированием кристаллической структуры кремния.

Если через подложку с такой поверхностью пропустить электрический ток величиной, обеспечивающей резистивный нагрев материала подложки до температур (порядка 1000°C), вызывающих активируемую сублимацию атомов верхнего атомного слоя (адатомов), то в результате на поверхности происходит передвижение моноатомных ступеней (см. Фиг.1). В зависимости от направления приложенного к подложке электрического поля и от температуры кристалла моноатомные ступени на поверхности, например, подложки кремния с ориентацией (111), передвигаясь, формируют систему эквидистантных ступеней или систему участков поверхности с большой плотностью ступеней, разделенных участками поверхности с малой плотностью ступеней (см. Фиг.3-5).

При приложении к подложке электрического поля (см. Фиг.1б) и в)), обуславливающего протекание через нее электрического тока и резистивный разогрев, вместо изотропной миграции атомов, являющейся эффектом чисто термического характера, происходит их дрейф в направлении, совпадающем с направлением приложенного поля, или в противоположном направлении. Пусть до приложения электрического поля к подложке кремния с вицинальной поверхностью, например, (111), вызывающего протекание через нее нагревающего электрического постоянного тока первоначально существует поверхность пластины со случайным распределением моноатомных ступеней (Фиг.2). Процесс формирования на поверхности участка, где две ступени, сближаясь, образуют область с высокой плотностью ступеней, вследствие того, что одна из них (12) движется быстрее другой со скоростью V в сторону верхних террас, подчиняется закону пропорциональности скорости V от ширины d нижележащей прилегающей к этой ступени террасе.

Число атомов, выбрасываемых ступенью на террасу, зависит от диффузионной длины λ_s. Считаем, что атом успевает сублимировать с поверхности, не отдалившись от ступени на расстояние, более диффузионной длины.

Согласно формуле Эйнштейна

λ_s ²=D_sτ_s,

где λ_s - диффузионная длина;

D_s - коэффициент поверхностной диффузии;

τ_s - время жизни атома на поверхности.

С другой стороны

λ_s=a exp((W_S-V_S)/2kT),

где λ_s - диффузионная длина;

а - расстояние между двумя ближайшими положениями равновесия;

W_S - энергия испарения атома с поверхности;

V_S - энергия активации поверхностной диффузии;

k - постоянная Больцмана,

Т - температура.

Для потока атомов с поверхности можно записать выражение:

J_V=N_s/τ_s,

где J_V - поток атомов с поверхности;

N_s - поверхностная концентрация атомов;

τ_s - время жизни атома на поверхности.

Для диффузионного потока атомов из ступени существует выражение:

J_s= - D_sgradN_s,

где J_s - диффузионный поток атомов из ступени;

D_s - коэффициент поверхностной диффузии;

N_s - поверхностная концентрация атомов.

Условие равновесия задается выражением

divJ_s=J_v.

При ширине террасы меньше, чем λ_s - диффузионная длина, и считая, что непосредственно около ступени вследствие быстрого обмена атомами будет поддерживаться их равновесная концентрация, имеем следующее соотношение:

V=d σ ν exp(-W_S/kT),

где V - скорость движения ступени;

d - ширина террасы, связанной с движущейся ступенью;

σ - пересыщение атомарного газа;

ν - характерная частота тепловых колебаний решетки;

W_S - энергия испарения атома с поверхности;

k - постоянная Больцмана;

Т - температура.

Таким образом, скорость движения ступени пропорциональна ширине прилегающей к ней террасы, на которую ступень отдает атомы.

Количество монослоев, удаляемых с поверхности кристалла в единицу времени (1 сек.), равно:

N=V/d=σ ν exp(-W_s/kT),

где N - количество монослоев атомов, удаляемых с поверхности за 1 сек;

V - скорость движения ступени;

d - ширина террасы, связанной с движущейся ступенью;

σ - пересыщение атомарного газа;

ν - характерная частота тепловых колебаний решетки;

W_S - энергия испарения атома с поверхности;

k - постоянная Больцмана;

Т - температура.

Время удаления одного монослоя, соответственно, будет равно

t=1/N=(σ ν exp(-W_s/kT))^-1,

где t - время удаления одного монослоя с поверхности;

N - количество монослоев атомов, удаляемых с поверхности за 1 сек;

σ - пересыщение атомарного газа;

ν - характерная частота тепловых колебаний решетки;

W_S - энергия испарения атома с поверхности;

k - постоянная Больцмана;

Т - температура.

Время, необходимое для формирования области с высокой плотностью ступеней, не только зависит от скорости движения конкретных ступеней, но и определяется также временем удаления одного монослоя атомов с поверхности подложки посредством сублимации при заданной температуре. Так, при температуре 832°C время удаления одного монослоя с поверхности составляет 140000 сек, при температуре 1050°C - 200 сек, а при температуре 1350°C - доли секунды. Для осуществления перестройки на поверхности с указанным углом разориентации (см. Фиг.1а)) данное время необходимо увеличить как минимум на два порядка.

Ступенчатый высотный калибровочный стандарт изготавливают на основе полупроводниковой подложки (1), например, кремния, размером до 30×10×0,4 мм³, с рабочей поверхностью (3) подложки, разориентированной от кристаллической плоскости (111) (4) на угол разориентации (5) от 20” до 5° (см. Фиг.1).

Вследствие дискретной периодической поверхностной структуры кристалла кремния (подложки (1)), обусловленной разориентацией поверхности на указанный угол (5), на ней существуют линии (ступени), разграничивающие плоские участки (террасы), смещенные друг относительно друга на одно и/или более межатомных расстояний. Ступени и террасы на поверхности пластины кремния располагаются таким образом, что самая верхняя терраса (6) рабочей поверхности подложки находится с одного краю пластины (подложки (1)), а самая нижняя терраса (7) рабочей поверхности подложки находится на диаметрально противоположном крае пластины (подложки (1)).

Основная часть последовательности операций изготовления стандарта осуществляется в вакууме с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге при температурах подложки (1), характеризующихся протеканием сублимационного процесса. Термоэлектрический отжиг включает подготовительную стадию очистки подложки (1) (см. Фиг.1б)) и основную стадию, которая затрагивает непосредственно изготовление ступенчатого высотного калибровочного стандарта (см. Фиг.1в)).

Подложку (1) помещают в вакуумную камеру (10) (остаточное давление не больше 10^-10 Торр) и подвергают предварительной процедуре очистки от поверхностного естественного окисла и загрязнений (2) посредством кратковременного термоэлектрического отжига при температуре в диапазоне 1300°C до 1410°C (см. Фиг.1б)). Температуру при этом контролируют по величине пропускаемого тока от источника электрического питания (11). Величины пропускаемого тока калибруются в интервале низких, до 800°C, температур с помощью термопары, в интервале высоких, более 800°C, температур - с помощью оптического пирометра. Критерием чистоты поверхности служит наличие обратимого сверхструктурного перехода (7×7)-(1×1) при температуре 832°C, отсутствие центров торможения ступеней при движении их в процессе сублимации, а также отсутствие на дифракционной картине дополнительных рефлексов.

Для очистки и проведения дальнейших операций подложку (1) устанавливают в держателях подложки (8) и (9), обеспечивающих электрический контакт и с их помощью зажимают для получения надежного контакта. Край пластины с самой верхней террасой (6) зажимают одним держателем подложки, а вторым держателем подложки зажимают край пластины с самой нижней террасой (7). Оба держателя подложки (8) и (9) выполнены из металла, то есть являются токопроводящими, обеспечивающими электрический контакт с подложкой (1), но не связаны между собой каким-либо другим электрическим соединением, кроме как посредством подложки (1).

При очистке пластина прогревается посредством пропускания переменного или постоянного тока в направлении от верхней террасы к нижней, или, наоборот, в течение одной минуты и более, очищаясь от поверхностного естественного окисла и загрязнений (2) (см. Фиг.1б)). При очистке важно не направление тока, а наличие сублимационного процесса при термоэлектрическом нагреве подложки (1), за счет чего осуществляют удаление естественного окисла и загрязнений. Ступени на поверхности пластины кремния (подложки (1)), например, с ориентацией (111) передвигаются по поверхности в сторону верхней террасы вследствие сублимационного процесса, заключающегося в отделении атомов материала подложки (1) от ступени, миграции их на террасу, отделении их от террасы и выходе их с поверхности в окружающее пластину пространство вакуумной камеры (10).

После проведения очистки приступают к термоэлектрическому отжигу, основной его стадии. При основном термоэлектрическом отжиге через пластину пропускают от источника электрического питания (11) постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Постоянный ток пропускают параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. Пропускание постоянного тока, сопровождающееся нагревом подложки (1), в одном направлении или при комбинации направлений осуществляют в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных широкими террасами, с шириной, позволяющей воспроизводимо с минимальной погрешностью определить высоту. Рабочий диапазон температур, обеспечиваемых резистивным нагревом материала подложки при пропускании постоянного тока, - от 832°C до 1410°C. Величина промежутка времени, необходимая для формирования областей на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечения появления равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных достаточно широкими для воспроизводимого точного измерения высоты террасами, составляет от 8 до 14000000 секунд. Причем меньшей температуре нагрева подложки (1) соответствует большее время. При промежуточных значениях температур указанного диапазона время отжига уменьшается пропорционально увеличению температуры. Ширина террас между равномерно распределенными по поверхности одиночными ступенями стандарта, обеспечивающая воспроизводимость и минимальную погрешность при измерении высоты рельефа поверхности, равна 3±2 мкм.

Указанный рабочий диапазон температур включает в себя четыре интервала температур: 832-1050°C; 1051-1250°C; 1251-1350°C; 1350-1410°C. Приведенное выделение условно в смысле границы между крайними значениями предыдущего и последующего интервалов.

При работе в интервале температур 832-1050°C через пластину, параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки, сначала в направлении от верхней террасы к нижней в течение промежутка времени от 14000000 до 20000 сек с соответствием большего времени меньшей температуре. Ступени по вицинальной поверхности пластины кремния с ориентацией (111) передвигаются в сторону верхних террас вследствие сублимационного процесса, при этом в результате увлечения электрическим током возникает дрейф атомов в направлении движения электронов, что приводит к образованию на поверхности областей с высокой плотностью ступеней. Сформированные области с высокой плотностью в результате пропускания постоянного электрического тока в указанном направлении разделены широкими террасами. Для появления на поверхности одиночных ступеней, разделенных террасами с шириной, обеспечивающей воспроизводимость и минимальную погрешность измерения, 3±2 мкм, означающего окончание изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта, через пластину, параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки, в направлении от нижней террасы к верхней в течение промежутка времени от 14000000 до 300 сек с соответствием большего времени меньшей температуре. Второе пропускание тока "разбивает" систему областей с высокой плотностью ступеней, обеспечивая наличие между ними областей ступеней с низкой плотностью. При этом ступени по вицинальной поверхности пластины кремния с ориентацией (111) передвигаются в сторону верхних террас вследствие сублимационного процесса, в результате увлечения электрическим током возникает дрейф атомов в направлении движения электронов, что приводит к "развалу" системы разделенных широкими террасами областей с высокой плотностью ступеней и появлению системы областей с высокой плотностью ступеней, разделенных участками, характеризующимися равномерно распределенными по поверхности одиночными ступенями, которые разделены позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами, в частности, шириной 3±2 мкм (см. Фиг.3 - Фиг.5).

При работе в интервале температур 1051÷1250°C через пластину, параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, пропускают от источника электрического питания (11) постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки, и только в одном направлении, от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени от 20000 до 200 сек с соответствием большего времени меньшей температуре. При этом ступени по вицинальной поверхности пластины кремния с ориентацией (111) передвигаются в сторону верхних террас вследствие сублимационного процесса, в результате увлечения электрическим током возникает дрейф атомов в направлении движения электронов, что приводит к формированию системы областей с высокой плотностью ступеней, разделенных участками, характеризующимися равномерно распределенными по поверхности одиночными ступенями, которые разделены позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами, в частности, шириной 3±2 мкм (см. Фиг.3-Фиг.5).

При работе в интервале температур 1251÷1350°C через пластину, параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, пропускают от источника электрического питания (11) постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки, сначала в направлении от верхней террасы к нижней в течение промежутка времени от 200 до 20 сек с соответствием большего времени меньшей температуре. Ступени по вицинальной поверхности пластины кремния с ориентацией (111) передвигаются в сторону верхних террас вследствие сублимационного процесса, при этом в результате увлечения электрическим током возникает дрейф атомов в направлении движения электронов, что приводит к образованию на поверхности областей с высокой плотностью ступеней. Сформированные области с высокой плотностью в результате указанного пропускания постоянного электрического тока разделены широкими террасами. Для появления на поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с минимальной погрешностью измерять высоту террасами, шириной 3±2 мкм, означающего окончание изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта, через пластину, параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки, в направлении от нижней террасы к верхней в течение промежутка времени от 10 до 1 сек с соответствием большего времени меньшей температуре. Второе пропускание тока "разбивает" систему областей с высокой плотностью ступеней, обеспечивая наличие между ними областей ступеней с низкой плотностью. При этом ступени по вицинальной поверхности пластины кремния с ориентацией (111) передвигаются в сторону верхних террас вследствие сублимационного процесса, в результате увлечения электрическим током возникает дрейф атомов в направлении движения электронов, что приводит к "развалу" системы разделенных широкими террасами областей с высокой плотностью ступеней и появлению системы областей с высокой плотностью ступеней, разделенных участками, характеризующимися равномерно распределенными по поверхности одиночными ступенями, которые разделены позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами, в частности, шириной 3±2 мкм (см. Фиг.3-Фиг.5).

При работе в интервале температур 1351÷1410°C через пластину, параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, пропускают от источника электрического питания (11) постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки, только в одном направлении, от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени от 20 до 8 сек с соответствием большего времени меньшей температуре. При этом ступени по вицинальной поверхности пластины кремния с ориентацией (111) передвигаются в сторону верхних террас вследствие сублимационного процесса, в результате увлечения электрическим током возникает дрейф атомов в направлении движения электронов, что приводит к формированию системы областей с высокой плотностью ступеней, разделенных участками, характеризующимися равномерно распределенными по поверхности одиночными ступенями, которые разделены позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами, в частности, шириной 3±2 мкм (см. Фиг.3-Фиг.5).

В качестве сведений, подтверждающих возможность осуществления способа с достижением указанного технического результата, приводим нижеследующие примеры реализации.

Пример 1

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 4°.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным около 10^-10 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1300°С в течение 10 минут.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1030°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. В направлении от верхней террасы к нижней ток пропускают в течение промежутка времени 100000 сек, а от нижней террасы к верхней - 500 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии (см. Фиг.3). На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одной одиночной ступенью высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет около 3±2 мкм.

Пример 2

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 8'.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным около 10^-10 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1310°С в течение 8 минут.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1200°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени 10000 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии (см. Фиг.4). На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с двумя одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Каждая одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 3

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 50”.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 9,7×10^-9 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1410°C в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1349°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. В направлении от верхней террасы к нижней ток пропускают в течение промежутка времени 21 сек, а от нижней террасы к верхней - 1 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии (см. Фиг.3). На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с тремя одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 4

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 20”.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 9×10^-10 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1350°C в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1380°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами в направлении от нижней террасы к верхней в течение промежутка времени 15 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 5

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 4°.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 10^-10 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1330°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 900°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. В направлении от верхней террасы к нижней ток пропускают в течение промежутка времени 900000 сек, а от нижней террасы к верхней - 100000 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 6

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 1°.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 9,9×10^-9 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1360°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 832°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. В направлении от верхней террасы к нижней ток пропускают в течение промежутка времени 1400000 сек, а от нижней террасы к верхней - 200000 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 7

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 5°.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 9,9×10^-9 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1400°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1410°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами в направлении от нижней террасы к верхней в течение промежутка времени 8 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночньми ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 8

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 20”.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 10^-10 Topp.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1300°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 832,5°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. В направлении от верхней террасы к нижней ток пропускают в течение промежутка времени 1390000 сек, а от нижней террасы к верхней - 180000 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 9

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 20”.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 1,2×10^-10 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1300°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 832,5°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. В направлении от верхней террасы к нижней ток пропускают в течение промежутка времени 1390000 сек, а от нижней террасы к верхней - 180000 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 10

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 30'.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 10^-10 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1320°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1390°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами в направлении от нижней террасы к верхней в течение промежутка времени 10 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 11

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равным 1'.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 9,8×10^-9 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1410°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1350,5°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами в направлении от нижней террасы к верхней в течение промежутка времени 19 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 12

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с углом разориентации, равньм 10'.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 9,9×10^-9 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1390°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1250,5°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. В направлении от верхней террасы к нижней ток пропускают в течение промежутка времени 199 сек, а от нижней террасы к верхней - 9 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

Пример 13

При изготовлении ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемую наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины. Указанные террасы могут быть расположены на диаметрально противоположных сторонах пластины.

В качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния. Пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (111) с утлом разориентации, равным 2°.

Затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным 9,9×10^-9 Торр.

Проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

Перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений. Его проводят посредством термоэлектрического прогрева при температуре 1340°С в течение 1 минуты.

После очистки пластины проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры 1050,5°C, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами в направлении от нижней террасы к верхней в течение промежутка времени 19900 сек.

В результате изготавливают ступенчатый высотный калибровочный стандарт для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. На поверхности стандарта сформированы области с высокой плотностью ступеней, разделенные участками с одиночными ступенями высотой 0,314 нм. Одиночная ступень окаймлена позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами. Ширина террас составляет 3±2 мкм.

В рассмотренных примерах представлены результаты для случая использования подложки кремния с вицинальной поверхностью (111), как одного, частного, случая изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. Изготовление стандарта с использованием других подложек, с другой вицинальной поверхностью, с другим углом разориентации в общем случае осуществляют той же последовательностью операций, охарактеризованных теми же признаками. Однако количественные характеристики признаков, а именно значения температур и времен термоэлектрического отжига, будут несколько отличаться.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для усовершенствования работы инструментов, измеряющих высоту рельефа поверхности, и для сертификации высотных стандартов. Сущность изобретения: в способе изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии полупроводниковую пластину кремния с вицинальной поверхностью помещают в вакуум, проводят термоэлектрический отжиг, пропуская через пластину постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев до температуры активируемой сублимации атомов верхнего слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней. Ток пропускают параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней. При этом формируют области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивают появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных террасами. За счет этого стандартом достигают воспроизводимости измерений, повышают точность определения высоты особенностей рельефа и снижают погрешность измерений. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии, заключающийся в том, что подготавливают полупроводниковую пластину, отличающийся тем, что полупроводниковую пластину подготавливают с вицинальной поверхностью, характеризуемой наличием верхней террасы, наиболее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, и нижней террасы, наименее удаленной относительно нерабочей поверхности пластины, затем пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов материала подложки в вакуум при термоэлектрическом отжиге, после чего проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя с передвижением по поверхности моноатомных ступеней, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней или в сочетании, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени, формирующего области на поверхности пластины с высокой плотностью ступеней и обеспечивающего появление равномерно распределенных по поверхности одиночных ступеней, разделенных позволяющими воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террасами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полупроводниковой пластины используют пластину кремния.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковую пластину подготавливают с вицинальной поверхностью (III) с углом разориентации, равным от 0° 0' 20” до 5°.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пластину помещают в вакуум с уровнем, обеспечивающим выход атомов в вакуум при термоэлектрическом отжиге, равным менее 10^-10Торр.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед проведением термоэлектрического отжига осуществляют предварительный термоэлектрический отжиг, представляющий собой очистку пластины от естественного окисла и загрязнений посредством термоэлектрического прогрева при температуре от 1300 до 1410°С в течение 1 мин и более.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры от 832 до 1050°С, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, от верхней террасы к нижней в течение промежутка времени от 14000000 до 20000 с, а от нижней террасы к верхней - от 200000 до 300 с, с соответствием большего времени меньшей температуре.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры от 1051 до 1250°С, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени от 20000 до 200 с, с соответствием большего времени меньшей температуре.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры от 1251 до 1350°С, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, сначала в направлении от верхней террасы к нижней, а затем от нижней террасы к верхней, от верхней террасы к нижней в течение промежутка времени от 200 до 20 с, а от нижней террасы к верхней - от 10 до 1 с, с соответствием большего времени меньшей температуре.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят термоэлектрический отжиг, при котором через пластину пропускают постоянный электрический ток величиной, вызывающей резистивный нагрев материала подложки до температуры от 1351 до 1410°С, пропуская ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами, в направлении от нижней террасы к верхней, в течение промежутка времени от 20 до 8 с, с соответствием большего времени меньшей температуре.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширина позволяющих воспроизводимо с высокой точностью измерять высоты рельефа поверхности террас, разделяющих равномерно распределенные по поверхности одиночные ступени, равна 3±2 мкм.