СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВОДОРОДА В ТВЕРДОТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ Российский патент 2014 года по МПК G01N21/65 H01L21/66 

Изобретение относится к области исследования материалов путем определения их физических свойств с помощью оптических средств, а также к полупроводниковым приборам, к технологии изготовления полупроводниковых приборов, и может быть использовано при создании современных полупроводниковых приборов и структур для микро- и наноэлектроники, оптоэлектронных устройств, в частности тонкопленочных транзисторов (ТПТ), ячеек энергонезависимой памяти, солнечных элементов.

Известен способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале (описание к патенту РФ №2350932 на изобретение, МПК⁸ G01N 25/00), заключающийся в том, что образец с тестируемым материалом нагревают в потоке газа-носителя, фиксируют водород, выделяемый тестируемым материалом, при этом следят за геометрическими параметрами образца и в момент их изменений при начале плавления прекращают нагрев. В качестве тестируемого материала берут сплавы алюминия. В качестве геометрического параметра образца, за которым осуществляют слежение, используют один из его размеров в вертикальном или горизонтальном направлениях, а момент изменения размера определяют посредством бесконтактного преобразователя или в качестве геометрического параметра образца, за которым осуществляют слежение, используют его размер в вертикальном направлении, а момент изменения размера определяют посредством контактного преобразователя.

К причинам, препятствующим достижению нижеуказанного технического результата, относится эффузия водорода из тестируемого материала.

В качестве ближайшего аналога взят способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале (A.A. Langford, M.L. Fleet, В.Р. Nelson, W.A. Lanford, N. Maley, «Infrared absorption strength and hydrogen content of hydrogenated amorphous silicon», Phys. Rev. B, 1992, v.45, n.23, p.13367-13377), заключающийся в том, что в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр - спектр пропускания в инфракрасном (ИК) диапазоне. В качестве образца с тестируемым материалом используют подложку с нанесенным на ее рабочую поверхность слоем тестируемого материала, а именно аморфного кремния. При регистрации спектра пропускания в ИК диапазоне используют интервал от 500 до 2500 см^-1 включительно.

После получения исходных данных по известным сечениям поглощения света на колебаниях связей кремний-водород и по известной толщине пленки, с учетом интерференции, вычисляется концентрация водорода.

В приведенном техническом решении существует необходимость использования толстых слоев тестируемого материала - более 100 нанометров толщиной. Кроме того, для данного решения характерен довольно узкий ассортимент подложек, на которых должен находиться слой тестируемого материала. Так, невозможно определить концентрацию водорода и его состояние, например, в слоях аморфного кремния, являющегося тестируемым материалом, на недорогих стеклянных и пластиковых подложках. Причины заключаются в следующем.

В данном способе для регистрации заметного поглощения света толщина пленки должна быть достаточно большой, как указано, более 100 нанометров. В данном способе, подложка сама должна быть прозрачна в интервале волновых чисел, в котором производят регистрацию спектра пропускания, например, для аморфного кремния - от 500 до 2500 см^-1 включительно. Стеклянные и пластиковые подложки в указанном интервале непрозрачны. В отношении определения концентрации и состояния водорода в слоях аморфного кремния, указанный способ применим в случаях использования кремниевых подложек, а для случаев изготовления приборных структур не на кремниевых подложках, например, на стекле, при изготовлении ТПТ - не возможен, поскольку стекло поглощает излучение в данном диапазоне.

Техническим результатом является реализация возможности неразрушающего контроля концентрации водорода и его состояния в твердотельном материале непосредственно в процессе формирования слоя твердотельного материала или приборной структуры на различных подложках без ограничения диапазона толщин слоев.

Технический результат достигается в способе измерения для контроля водорода в твердотельном материале, заключающемся в том, что в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр, а именно регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода.

В способе измерения при регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала, а отраженного тестируемым материалом излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния.

В способе измерения в качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения.

В способе измерения используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны от 400 до 800 нм включительно, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света от 10 и более.

В способе измерения в качестве образца с тестируемым материалом берут подложку, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода от 5 до 50% включительно, толщиной от 30 до 1000 нм включительно, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1 включительно, соответственно, частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода Si-H, подложку берут из стекла или кремния, в составе которой выполнен слой диоксида кремния.

Сущность технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.

На Фиг.1 представлена блок-схема установки спектроскопии КРС (комбинационное рассеяние света) для реализации измерения для определения концентрации водорода в твердотельном материале, где 1 - непрерывный лазер видимого диапазона; 2 - исследуемый образец; 3 - полупрозрачное зеркало; 4 - спектрометр КРС.

На Фиг.2 приведены спектры КРС исследуемых образцов со слоем аморфного кремния на подложке в диапазоне колебаний связей кремний-кремний (Si-Si) и кремний-водород (Si-H).

Техническое решение адресовано разработке способа измерения данных для контроля водорода в твердотельном материале - данных, на основании которых определяют не только концентрацию водорода, но и получают информацию о его связях с атомами твердотельного материала.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что используют спектроскопию КРС в геометрии обратного рассеяния. Благодаря геометрии обратного рассеяния снимается ограничение в отношении ассортимента подложек и толщин слоев при получении данных для контроля водорода в твердотельном материале по концентрации и его состоянию. Причем получение данных можно осуществлять как в отношении слоев или приборных структур, формирование которых закончено, так и непосредственно в процессе формирования слоя твердотельного материала или приборной структуры. Спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния регистрируют в диапазоне частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода.

Геометрию обратного рассеяния реализуют тем, что при регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом и спектрометром КРС под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала, а отраженного тестируемым материалом излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1).

В частном случае реализации в качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме. Падающее излучение лазера линейно поляризовано. Поляризация рассеянного света должна совпадать с поляризацией падающего излучения. Кроме линейной поляризации может быть выбрана какая-либо другая поляризация, но поляризация рассеянного света должна совпадать с поляризацией падающего излучения.

Так, для измерения и получения данных используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны от 400 до 800 нм включительно, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света от 10 и более. Указанное отношение сигнал к шуму позволяет выделить полезный сигнал и обеспечить получение достоверных данных.

Если в качестве образца с тестируемым материалом берут подложку с нанесенным на подложку слоем аморфного кремния a-Si:H, например, с содержанием атомного водорода от 5 до 50% включительно, толщиной от 30 до 1000 нм включительно, то спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния регистрируют в диапазонах от 200 до 550 см^-1 (или шире) и от 1900 до 2200 см^-1 (или шире), соответственно, для колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) Si-Si и для колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H (см. Фиг.2). Подложка может быть выполнена из стекла или кремния. В составе подложки может быть выполнен слой диоксида кремния. Полученные данные, например, для контроля водорода в аморфном кремнии используют следующим образом. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

Полученные данные измерения по предлагаемому способу, например, для контроля водорода в аморфном кремнии используют нижеследующим образом.

Исходные слои аморфного кремния характеризуются спектром с широким пиком, имеющим максимум в области 475÷480 см^-1, обусловленным рассеянием на оптических колебаниях связей кремний-кремний (см. Фиг.2). Приведенный спектр показывает, что исходные слои аморфны. На основе полученного спектра определяют интегральную интенсивность сигнала КРС на колебаниях связей кремний-кремний (Si-Si) и кремний-водород (Si-H). Для этого экспериментальный сигнал аппроксимируют кривыми Гаусса (Рис.2). Интегральная интенсивность сигнала КРС на колебаниях связей кремний-кремний (Si-Si) - это площадь под кривыми Гаусса, максимум которых лежит в пределах от 250 до 520 см^-1, обозначим эту интенсивность как I_Si-Si. Частота валентных колебаний связей Si-H составляет 2000 см^-1, в случае, если у кремния имеется 2 связи с водородом - (Si-Н₂) связь, ее частота колебаний составляет 2100 см^-1 (М.Н. Brodsky, Manuel Cardona, J.J. Cuomo, «Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering», Phys. Rev. B, 1977, v.16, n.8, p.p.3556-3571). Таким образом, интегральная интенсивность сигнала КРС на колебаниях связей кремний-водород (Si-H) - это площадь под кривой Гаусса, максимум которой составляет 2000±10 см^-1, обозначим эту интенсивность как I_Si-H. Интегральная интенсивность сигнала КРС на колебаниях связей кремний-два водорода (Si-H₂) - это площадь под кривой Гаусса, максимум которой составляет 2100±10 см^-1, обозначим эту интенсивность как I_Si-H2.

Интенсивность КРС на колебаниях валентных связей пропорциональна концентрации этих связей и соответствующему сечению рассеяния.

.

При этом α - это относительная концентрация водорода в Si-H связях (абсолютная концентрация, деленная на концентрацию атомов кремния, которая составляет 5·10²² см^-3); β - это относительная концентрация водорода в Si-H₂ связях (абсолютная концентрация, деленная на концентрацию атомов кремния, которая составляет 5·10²² см^-3). Формулы (1) и (2) взяты из работы (М.Н. Brodsky, Manuel Cardona, J.J. Cuomo, «Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering», Phys. Rev. B, 1977, v.16, n.8, p.p.3556-3571). Однако в цитируемой работе не были определены коэффициенты B_Si-H и B_Si-H2, которые являются отношением сечения КРС на связях Si-H к сечению КРС на связях Si-Si и сечения КРС на связях Si-Н₂ к сечению КРС Si-Si, соответственно. Используя данные КРС для более чем 20 образцов с известной концентрацией водорода в Si-H и Si-H₂ связях, были найдены эти коэффициенты, которые составляют B_Si-H=0,65±0,06 и B_Si-H2=0,25±0,02.

Таким образом, экспериментально определив соотношения I_Si-H к I_Si-Si и I_Si-H2 к I_Si-Si из спектров КРС можно, решив систему линейных уравнений (1) и (2), определить относительную концентрация водорода в Si-H связях (α) и относительную концентрацию водорода в Si-H₂ связях (β).

Для краткости переобозначим экспериментально определяемые отношения сечений КРС в формулах (1) и (2) как: и , тогда:

С учетом найденных нами коэффициентов получаем:

Таким образом, можно не только определить концентрацию водорода, но и определить в каком состоянии он находится в слоях аморфного кремния. Это важно, так как оптимальное состояние водорода для слоев, использующихся в фотоприемниках на основе аморфного кремния, это положение в Si-H связях, а не Si-H₂ связях.

Приведенные определения получены для случая использования линейной поляризации падающего на образец с тестируемым материалом излучения. Для выбора другой поляризации выведенные выражения для контроля водорода будут отличаться.

В качестве сведений, подтверждающих возможность осуществления способа с достижением технического результата, приводим нижеследующие примеры, в которых в качестве тестируемого материала берут аморфный кремний.

Пример 1.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку стекла, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 5%, толщиной 1000 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 514,5 нм - излучение аргонового лазера второй гармоники, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Пример 2.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку стекла, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 10%, толщиной 700 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 488 нм - излучение аргонового лазера, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Пример 3.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемьм материалом берут подложку стекла, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 5%, толщиной 1000 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 633 нм - излучение гелий-неонового лазера, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Пример 4.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку стекла, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 5%, толщиной 1000 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 400 нм - титан-сапфирового лазера второй гармоники, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Пример 5.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку кремния, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 50%, толщиной 30 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 800 нм - излучение титан-сапфирового лазера первой гармоники, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 15.

Пример 6.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку кремния, в составе которой выполнен слой диоксида кремния, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 25%, толщиной 300 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 514 нм - излучение аргонового лазера, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 20.

Пример 7.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку кремния, в составе которой выполнен слой диоксида кремния, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 35%, толщиной 80 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 442 нм - излучение гелий-кадмиевого лазера, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью оптических средств, а также к технологии изготовления полупроводниковых приборов - для контроля водорода в материале при создании приборов и структур. В отношении образца с тестируемым материалом регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния. Измерения проводят в диапазоне частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, расположенное между образцом и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала, а отраженного образцом излучения - на спектрометр. Падающее излучение линейно поляризовано. Поляризация рассеянного света совпадает с поляризаций падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона от 400 до 800 нм в непрерывном режиме, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света от 10 и более. При выборе образца с тестируемым материалом подложки из стекла или кремния с выполненным слоем диоксида кремния и нанесенным на нее слоем аморфного кремния с содержанием атомного водорода от 5 до 50%, толщиной от 30 до 1000 нм регистрируют спектр в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1, соответственно, частот колебаний связей Si-Si и связей Si-H. За счет использования геометрии обратного рассеяния снимается ограничение в отношении ассортимента подложек и толщин слоев при получении данных для контроля водорода в твердотельном материале по концентрации и его состоянию как в отношении слоев или приборных структур, формирование которых закончено, так и непосредственно в процессе формирования. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале, заключающийся в том, что в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр, отличающийся тем, что регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода.

2. Способ измерения по п.1, отличающийся тем, что при регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала, а отраженного тестируемым материалом излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния.

3. Способ измерения по п.2, отличающийся тем, что в качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения.

4. Способ измерения по п.3, отличающийся тем, что используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны от 400 до 800 нм включительно, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света от 10 и более.

5. Способ измерения по п.1, отличающийся тем, что в качестве образца с тестируемым материалом берут подложку, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода от 5 до 50% включительно, толщиной от 30 до 1000 нм включительно, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см^-1 и от 1900 до 2200 см^-1 включительно, соответственно, частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода Si-H, подложку берут из стекла или кремния, в составе которой выполнен слой диоксида кремния.