Способ определения типа проводимости слоев полупроводниковых структур Советский патент 1983 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

Изобретение относится к э.юктроизмереииям, а Hvie.sii-io к снособам опреде.пения типов 11)О1;одимости по.чуироводникоЕз, и может иайти иримеиеиие ири определении таких важных параметров омогенных iio.iyироводник(я;ы многослойных структур, как ТО.1И.1ИНЫ н тип проводимости слоев в 1пюизв() иол у проводниковых приборов.

Известеи сиособ э;1ектрохимическо1о окра1ниг;ания скоса нолупроподниковой структуры, вк.тючаюший фор.мирование скоса ио.|ун)оводииковой структурв иод небольшим yi.ioM (1-5°), электрохимическую обработку ио1 ерхности скоса до образования види.1ой окис1 ОЙ иле1и н, визуалвное ,1ение тииа проводимости иветных слоев путем сравнения их цветов с эталонны.ми Г|.

Недостатком данного сиособа является ограинченне но To;iiiUii:e с;1оев при В1)1яв,1снии .многосл(йиой структурв, со;1ержаш.ей чнс.то с.юев более двух. ,Это связа1-1о .:|иб() с нробое.м одного из р-п нереходов, имеющихся в МН01-ОСЛОЙНОЙ структуре (20-30 В), либо с образова11ием ннверсно1Ч) слоя на новер.чности структур 1, ес,чи объе.мная концентрация доноров в с„1ое ниже, чем 10 с.Г .

Известный способ ирименим для онределения тииа нроводи.мости н толщины с.чоев в структурах и р-п тина и ограничено ирименим ири исследован .

структур.

Паибо.лее близк -1м о тех 1нческой сушносТ к редла ае.мому является снособ о реде; е 1ия роводимости слоев о; у 1ровод1 И ов 1х структур утем х мического OK :ia1иива ия слоев, форм1- рова ие скоса, обработк} оверхности скоса в смеси лавиковой и кислот в течение вре.мен 30 с до 2,5 .мин н визуальну О оценку роводимости но их 1 отем 1ения 2.

Однако такой способ 0зволяет исследова ь To.ibKO структуры, содержащие слои , ()тивление которых лежит в узком и тервале 0,1--0,25 Ом«с.м. Структурв, содержащие облает р-тина с .мн со ротивлениямн, г1ревв 1 1а О ци.Н указа - нв1е, .методом выявитв труднее, 1 оскольку в этом случае слои темнекот хуже и , их от слоев ста1 овится труднее.

Кроме того, результат выявления слоев в болыней завис т от сг особа |1нготов. раствора, который требует сильного разбавле ия. В частности, составление травителя с добавлением от 2 до 0,1% HNOj к конце -1тр 1рованной HF трудно осу цестви.мо, а нзбыточ ое ко,личество HNOj дает 1 еобход мо о потем ення р-област 1 структуры.

Цель изобретения --- расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель дости -ается тем, что

СОГЛаС 10 способу ОИреДеЛе ИЯ : рОВОД 1МОСТ 1 слоев О, у рОВОД ИКОВЫХ СТруКТур,

вк..1у фор.1 1рование скоса, обрабсг ку поверхности скоса в смеси на плавиковой кнслот и )изуа. o6|iaбота шой О)ерхпос и, обработку г оверхиости скоса ведут в режиме э. ектро о, ирования ри плот 1ости тока 120-- 150 .i. в течение 30-60 с при следу 0 цем соотно не 1ии , мол.-/о:

Илав1 ковая кислота2,5-5

ВодаОсталь ое

а THi 1роводи.мости о 1реде..)т 1з соотношения размеров образовавшихся ямок, риче.м .мeньцJиe раз.меры я.мок соответствуют р-типа, а больцл е .

На фиг. 1 1риведе(а .мма, оказ) ограниче 1Я (и травле 1 Я. лотноети тока и кон ;ентраци1 лавиковой К 1слоты реализа и1и изобрете 1 1Л ; ia . 2.мнкрофот-огра(|)пя скоса эпитакС 1а; ьной структур на (}и;г. 3 .М1 крофото раф1 1 ямок трав:1е 1:1 я для Г лас0 с раЗ. ИЧНЫМ ТНИОМ 1рОВОДИ.МОСТИ и с удеЛЬ Д.1 СО 1рОТИВЛе еМ.

ia фиг. 1 обоз 1ачено: об. 1 -фор Ирован -1я корич евой ленк1 )а оверхности скоса, которая не позво. наб.людать , об,тасть 2 1 ттингов(Ло травления поверхпости крем 1иево о скоса, даюиимч;- в результате неровную 1оверх 1ость, чп.) затрудняет )аблюдение ямок, об.част 3 :via;)ix размеров ямок, которые раснознат)

ОД МИКрОСКО О.М, Об;1аСТЬ 4 iO

размерам ямок трав,, область 5 c,i, растравливания ямок до Х B3a ii oi:i

перекрытия, что {е ОЗВО.1ЯеТ 1ч

; инейнь е размеры и сту е чатое TpaB.ieiiHi i, Отличие в линеЙ,1х размерах ямок тра;-;ления а нолу 1роводн1 ков з1х С.10ИХ п- ;| , р-типа рслк)д 1мости связано с разл -:чг:|;., механизмо.м нх обрйзован1 я. HIM ь.лектр;ческом травлении 1олупроводн ка ,:: вблизи дефектов крнстал;|ичес ой структх ры нроисход -1Т элект)ическ 1Й (Я1 epiхода полупроводник n-T i iaэлектро/ Г,

0 сравниваемого ( с барьсро.%; Шотгки. Нробой, .ий характер. iii,; цирует. кратковре. трав. iio.iynp;;вод - икового .матсриала ,ефск а ii 1осле пробоя 1;сходная ОЛ 1:рованная :ове; хiiocTb 1окр)вается ямка.ми.

Д,.пя реализац и c ioco6a ia )сло -:ных стру турах p-n- i (одлои 1-.;а КЭМ--0,005) и Т -р-р-- | 1одло кка КДБ 0,005) с дельнь ми (Ливле ям; с. п- и р-типа в 0,005-10 и .минима. толш1 1ОЙ слоев 0,5 .i. но. сублима.пей кре. в вакууме, пз -отавливают скось под yr.TON 1. Зате. структуру приклеива от ео стороны иодл.ожк 1ч кварцевой пластине и вертикально от в электролитическую ячейку для обработ5 КИ, 10ДКЛЮЧИВ при ЗТОМ к аноду верХН Й Э 1такс1 альпь Й слой, а к като.тх -- n,(:iвую п.. в качеслве э.. и , состав: HF -HjCJ. (.(.;(iTHoi ie i ie

компонент в составе варьируют таким образом: HF 1-6 мол.%. Время травления 20 - 80 с, j 110-170 мА/см2.

Как видно из приведенной диаграммы, в зависимости от времени травления при выявлении ямок травления наблюдаются следующие ограничения. При малой длительности обработки « 30 с) ямки не успевают растравиться до такой степени, чтобы их можно было ясно наблюдать. При большей длительности обработки (60 с) ямки растравливаются настолько сильно, что при их большой плот-ности (10 см ) они начинают перекрывать друг друга.

При малых концентрациях ПР « 2,5 мол./о) поверхность скоса лри электрохимическом травлении покрывается коричневой пленкой. При больших плотностях HF О 5 .мол.%) электрохимическая обработка дает ячеистую поверхность.

При плотностях тока j 120 мА/см наблюдается неровная поверхность, обусловленная питтинговым травлением, а при j 150 мА/см - поверхность ячеистая (ступенчатое травление).

На микрофотографии (фиг. 2) показан скос эиитаксиальной кремниевой структуры р -п-п -типа (подложки КЭМ - 0,005) после электрохимической обработки его в электролите состава HF : HjO 50 : 250 при длительности травления 40 с. Как видно из фотографии, ямки на поверхности скоса раз.личны ио линейным размерам, которые относятся как 1:5.

Для установления соотношения между типом проводимости кремния и размерами ямок трав.1ения берут пластины монокристаллического кремния, тип проводимости и удельное сопротивление которых определяют по эффекту Холла. Выбирают Г1,1астины обоих типов проводимости с удельным сопротивлением 0,005-10 Ом см и подвергают их

0 электрохимической обработке в электролите указанного состава. После этого поверхность пластины, подвергнутую электрохи.мической обработке, исследуют иод микроскопом. Как видно из их сравнения (фиг. 3), линейные размеры ямок на кремний п- и

5 р-типов существенно отличаются во всем диапазоне удельных соиротивления (0,005 10 Омхсм).

Таким образом, изобретение расншряет функциональные возможности способа, по0скольку концентрации кислот в э,1ектр()лито. в котором проводится электрохимическая обработка поверхности скоса, не критичны п тин проводимости с,тоев, определяемый ио различию линейных |тазмеров ямок трав.1сния, онределяется д.-1я структур, содержаших слои с .м дианазоном уде,1ьны

сопротивления (0,005-10 Ом см), т.е. 1аки,

которые обычно используются в эпитаксиальных структурах.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТП11А {)Р,ОЛИ/МОСТИ СЛОЕВ ПОЛУПРОНонцентрации HF, % § §% gr ВОД И {КОВЫ.Х СУГРУКТУР, нк.иочаюиип фор.1 роваиис скоса, обработкч иошмтхиости скоса г с.меси на основе ii.4aBHKOiu)ii кисл1)ты и В11з -алы:ук) оценку об 1абита1пк)й нове|1хиостн. отличаюниипя тем. что. с це.чыо рас И ирсн11я фу11КЦ н на,1ьных возможностей, обработку поверхности скоса ведут в режиме электронолироваипя при плотности тока 120--150 . в течен1 е 30-60 с при следуюн1ел соотион1ении комионеитов смеси. мол.% : n.iaiiHKoiiav кис.юта2.5-5 ВодаОста.чьиое а Т1П1 проводимости оиреде.чяют из соотношения .1ииейных размеров обра.ювавишхси ямок, ирнче.м меньнше размеры ямок соответствуют с.юнмр-гииа. а больн1ие п-тина. о ,W w по м wo ./zA Ж1 160

:,.

ШШШйШшЩйШ;

:й::й;;лВД,а;Чй ийй:; КШ:.;

Ш|ЙШ1ШШШШ

im

tv..

:., -ЧЛ / F , ..:

::- Ve ., в.чй.

.-.: ., йгй .«

, f a

«s «.

p

J . tf. Л - « S й ft

й

/

&

s

„« i

0,1

10