Электрохимический способ контроля пористости термически выращенных пленок диоксида кремния на кремнии Советский патент 1991 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к полупро- водниковой микроэлектронике, в частности к способу контроля пористости диэлектрических плёнок без их разрушения, и может быть использовано для контроля дефектности пленок SiOz на 1 кремнии в процессе изготовления полупроводниковых: приборов и интегральных 1Хем по планарной технологии.

Целью изобретения является повышение точности и экспрессности контроля пористости диэлектрической пленки с возможностью количественной оценки плотности пор.

На фиг. 1 представлена измерительная схема контроля пористости Si02 на кремнии} на фиг. 2 - график зависимости сопротивления ПДЭ-системы протекающему току от площади nopi на фиг. 3 - вольт-амперная характеристика (нормировочная) структуры Si-SiO в ПДЭ-системе при диаметре пор, превышающем 1 мкм.

Пример. Проведено исследование пористости пленок Si02 толщиной 0,015-2,38 мкм, полученных термическим окислением при различных режимах окисления. Исследуемую окисо

Ј

со

о

05

ленную пластину нерабочей стороной, с которой снят окисел, помещают на предметный столик, к которому прикладывают отрицательный потенциал источника постоянного напряжения. Сверху над пластиной на высоте от 0,3 мм от поверхности пластины располагают рамку, на которую подают положительный потенцаил. В рамку заливают электролит, представляющий собой 0,25%-ный раствор соляной кислоты. Вследствие сил поверхностного натяжения жидкости вытекания электролита не происходит. Для увеличения разрешения способа площадь рамки, ограничивающая электролит, составляет 6 см. В замкнутую цепь включают миллиамперметр, От источника питания подают напряжение из расчета 3 В на 0,01 мкм толщины окисла. Во время исследования напряжение в цепи ПДЭ-системы поддерживают постоянным. Через 40-50с производят измерение тока, протекающего в замкнутой цепи ПДЭ-системы при нормированной площади структуры Si-Si02, ограниченной рамкой. Легко определить предельно допустимую площадь всех пор на исследуемой поверхности окисла. Так, предельно допустимая пористость SiO принята 15 см 2, следовательно на площпди 6 см количество пор составляет 90. Предельно допустимая площадь по

Sep, 6N

Средняя площадь пор (при окислении в осушенном кислороде с добавкой паров хлора) равна 38 мкм2, поэтому SnЈ} .15 3420 мкм2. Предельно допустимое сопротивление ПДЭР 1 системы R -Ц- 10526 Ом для 0

S(19 7 10 Ом-см, 1 0,36-10 мкм.

Таким образом, пластины кремния с окислом, имеющие сопротивление меньше 10526 Ом, не пригодны к дальнейшему использованию, поскольку площадь пор является выше предельно допустимой, а плотность пор выходит за пределы допустимого значения, т.е. N 15 см. При диаметре пор, превы- шающем 1 мкм, вольт-амперная хара- к теристика ЩТЭ-системылинейна (фиг.З) . Прямая на этом графие соответствует R 10526 Ом и является нормировочной вольт-амперной характеристикой,

5

определяющей предельно допустимые токи при различных напряжениях. Плотность пор рассчитана по формуле

N

р 1-1

U-S

СР

0

5

5

0

5

0

0

5

0

5

Использование предлагаемого способа

повышает достоверность и объективность контроля, поскольку уменьшает роль субъективного фактора и позволяет о качестве окисла супить по одному параметру - току, протекающему через нормированную площадь структуры Si-SiO, в замкнутой цепи ПДЭ-системы, что позволяет по вольт- амперной характеристике определять пригодность окисла ,

сокращает время контроля пластины с 5 мин до 1 мин (по срав нению с пузырьковым методом), что повышает оперативность контроля;

не требует дорогостоящего технологического оборудования, весьма прост в применении;

позволяет количественно оценивать плотность пор.

Точность способа достаточна для экспресс-контроля, и он может быть . рекомендован для использования в серийном производстве как неразрушающий способ оперативного экспресс- контроля пористости диэлектрических пленок Si02 на кремнии.

Формула изобретения

1. Электрохимический способ контроля пористости термически выращенных пленок диоксида кремния на кремнии, включающий создание системы кремний - диоксид кремния - электролит, пропускание тока через систему при постоянном напряжении, измерение силы тока, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и экспрессности контроля определение силы тока проводят на нормированной площади структуры кремний - диоксид кремния при напряжении, линейно зависящем от толщины оксида кремния, а пригодность оксида кремния определяют путем сравнения измеренной силы тока с предельно допустимым его значением, определяемым по нормировочной вольт-амперной характеристике.

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике, и частности к способу контроля пористости диэлектрических пленок, может быть использовано для контроля дефектности пленок SiOЈ в процессе изготовления полупроводниковых приборов и ИС по планарной технологии. Цель изобретения - повышение точности и экспрессности контроля пористости диэлектрической пленки с возможностью количественной оценки плотности пор. Способ включает создание контакта структуры Si-Si02 с раствором электролита и измерение тока, протекающего через нормированную площадь структуры Si-Sib в замкнутой цепи ПДЭ-структуры при поддержании постоянного напряжения в цепи. При вольт-амперной характеристик ке определяют пригодность окисла. Способ позволяет количество оценивать плотность пор в пленке Si03. 1 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил. с (S (Л

ШШ0Ш

st

/,0м

2000 WOO

500

100

90

ВО

70 -I

60

50

W

30

20

10

200

600

1000

6 +

о фиг.1

2200

2600 3000 5,мкмг

SO

3,мА

20

10

20 60. WO 140 180 220 260 UtS Фиг.д