Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к бесконтактным способам определения температуры твердых веществ, и может быть использовано при проведении различных термических процессов над полупроводниковыми пластинами, в частности на осноае кремния и соединений типа AjBg.
Целью изобретения является повышение точности. На фиг. 1 приведены качественные спектральные зависимости коэффициента поглощения падающего излучения полупроводниковой структуры а { Я) при двух различных температурах Ti, Та, а также спектральная зависимость интенсивности источника монохроматического излучения К Я). Заштриховэннь1е области характеризуют изменение поглощенной в структуре энергии излучения, вызванное изменением ее температуры; на фиг. 2 - качественные спектральные зависимости коэффициента отражения падающего излучения от полупроводниковой структуры R(A) при двух различных температурах (Ti, Та), а также спектральная зависимость интенсивности К А) источника монохроматического излучения. Заштрихованные области характеризуют изменение отраженной от структуры энергии излучения, оызванное изменением ее температуры.
Способ осуществляется следующим образом.
Полупроводниковую структуру, на которой необходимо произяести температурные измерения, размещают в реакторе эпитак- сиального наращивания или плазмохимиче- ского травления. Указанные процессы характерны тем, что для их проведения необходим предварительный разогрев обра- батываемых структур на несколько сотен градусов.
Предварительно для исследуемой структуры определяют энергию края запрещенной зоны egg- длину волны
АО г- (h - постоянная Планка; с - скорость света), ей соответствующую; толщину структуры d; коэффициент поглощения ото на длине волны АО, безразмерный коэффи- циент Д длину волны Амин, соответствующую минимуму в спектре поглощения, ближайшему к АО. Для широкого класса ее- щества эти величины являются известныгии и приведены в справочной литературе.
На пластину направляют излучение с граничными длинами волн AI и А , удовлет- воряюи1ими условиям
he
flO
А2 Ai Ам„
,
где п - показатель преломления в спектральном диапазоне от Ai до Ki.
В качестве источника излучения может быть использован стандартный светодиод. Изменение температуры корпуса светодио- да позволяет выбрать спектральный интервал излучения, удовлетворяющий условиям (1) и (2). Условие (1) ограничивает диапазон длин волн областью, в которой температурные изменения коэффициента отражения наиболее существенны. Выполнение условия (2) обеспечивает отсутствие интерференции излучения и, следовательно, исключает возможность неоднозначной связи отражения с температурой пластины.
Из справочной литературы для выбранного диапазона длин волн от AI доАа определяют коэффициенты отражения внешней R-i и внутренней Ra поверхностей полупроводниковой пластины и коэффициент поглощения полупроводника а при комнатной температуре, либо измеряют эти величины с помощью известных методик. При найденных значениях RI, Ra, а и толщины пластины И вычисляют значение коэффициента отражения RHSM пластины при комнатной температуре по формуле
Н1 + Ra
0-Ri)
,2.-2ad
1 - Ri Ra е
(3)
Затем размещ;ают систему измерения интенсивности излучения в пучке отраженного от пластины излучения и определяют начальный отсчет измерительного прибора 1нач. который пропорционален величине Рнач. Включают нагрев пластины. По текущему значению измеряемой величины I расRсчитывают величину R -
U
-, после чего
определяют температуру Т пластины либо из предварит.зльно полученных в квазистационарных условиях зависимостей R{T), либо для материалов, подчиняющихся в выбранном спектральном диапазоне правилу Урбаха, температуру вычисляют по формуле
2 he
)
kin
2«od
,п 21Ц-В1 Е1 к - К)
(4)
где k - постоянная Больцмана;
/3- безразмерный коэффициент. Предлагаемый способ позволяет определять температуру с высокой точностью за cчeтycтpa eния как неоднозначности ее определения, так и разброса значения температуры по плоскости структуры, связанного с неоднородностью ее нагрева из-за неоднородности нагревателя и пьедестала. Способ позволяет также расширить класс
0
реакторов, на которых возможно производить бесконтактно контролируемый нагрев полупроводниковых структур.
(56) Патент Франции Мг 1596927, кл. G 01 J 5/60, 1970,
Germanova K.G. An -optical method for measuring temperature and electric field in semiconductors, et al. G.Phys. D.: Appt. Phys, V. 11, 1978, p. 2383-2390.
Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к бесконтактным способам определения температуры твердых вещеав, и может быть использовано при проведении разпичных термических процессов над попупросодниковыми структурами. 8 частности на основе кремния и соединений типа А В . Цель изобретения - попыше- ние точности. Сущность изобретения заключается в том. что регистрируют монохроматическое излу-ie- ние, отраженное как от внешней, так и от внутренней поверхности пол проводниковой пластины. При этом моно)фоматическое излучение е 1бирают ио- интерферирующим на пластине из области края поглощения полупроводника. Это позвол.яег измерять температуру с высокой точностью за сшт ис- ключония неоднородности нагрева пластины. 2 ил.
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН, включающий облучение пластины моно хроматическим излучением из длинноволновой области края собственного поглощения полупроводника, регистрацию излучения, провзаимодействовавшего с полупроводниковой пластиной, и определение температуры пласта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, регистрируют излучение, отраженное от внешней и от внутренней поверхности полупроводниковой пластины, а монохроматическоеизлучениевыбираютнеинтерферирующим на пластине, исходя из условий
j-.2 Л, А ,
до
Xj
15 где jj - знергий, соответствующая краю собственного поглощения полупроводника;
h -постоянная Планка;
с - скорость света;
А и 2 граничные длины волн монохроматического излучения;
А„,„ - длина волны, соответствующая минимуму в спектре поглощения полупроводника , ближайщему к AO - ;
п - показатель преломления полупроводника в спектральном диапазоне от А, до АЗ.
d - толщина полупроводниковой пластины.
yt/ нии
Фив. I
