Способ определения типа проводимости базового слоя меза-диода Советский патент 1992 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

Изобретение относится к способам диагностики характеристик полупроводниковых приборов, а именно к определению типа проводимости базового слоя трехслойной структуры с меза-диодами в процессе их изготовления.

Структура содержит сильнолегированную1 подложку (концентрация примеси больше или равна 5 . менее легированный базовый S-слой (концентрация примеси меньше или равна 10 см , сильнолегированныйпоДконтактный слой (концентрация примеси больше или равна 5 см с проводимостью, противоположной проводимости подложки (структура вида р - S - п. При этом, как правила, тип, проводимости подложки известен по паспортным данным, а тип проводимости подконтактного слоя - из технологии получения структуры. Тип проводимости менее легированного базового слоя в общем случае может изменяться от диода к диоду, особенно при легировании его примесями обоих типов проводимости.

Определение типа проводимости базового слоя в процессе изготовления прибора необходимо для того, чтобы получить прибор с заданными параметрами, такими как лодвижность носителей в базе, время жизни носителей в базе и других.

Известен способ определения типа проводимости полупроводниковых материалов, согласно которому на поверхности полупроводниковой структуры формируют два выпрямляющих контакта путем нанесения электролита, заполняющего микрозонд. на

поверхность полупроводника и поочередно их облучают световыми импульсами. Определяют тип проводимости поверхностного слоя по знаку напряжения йа выходе синхронного детектора.

Известен также способ определения типа проводимости слоев полупроводниковых структур, включающий форм 1р6вание на полупроводниковых структурах скоса, обработку поверхности скоса в смеси на основе плавиковой кислоты и визуальную оценку обработанной поверхности, при этом обработку поверхности скоса ведут в режиме электрополирования при плотности тока 120 - 150 мА/см в течение 30 - 60 с при следующем соотношении компонентов, мол.%:

Плавиковая кислота 2,5-5

ВодаОстальное

а тип проводимости определяют из соотношения линейных размеров образовавшихся ямок, причем меньшие размеры ямок соответствуют слоям р-типа, а большие - п-типа. Однако указанные способы не позволяют определять тип проводимости базового слоя меза-диода в процессе его формирования

Цель изобретения - обеспечение возможности определения типа проводимости,базового слоя в процессе формирования меза-диода.

Способ определения типа проводимости базового слоя полупроводникового меза-диода в процессе его формирования состоит в нанесении маскирующего покрытия площадью Si на поверхность трехслойной структуры с сильнолегированной подложкой, менее легированным базовым Слоем толщиной W и сильнолегированным поверхностным слоем толщиной 1с типом проводимости, противоположным типу проводимости подложки, травлении структуры на глубину d, причем d I + W, измерении емкости структуры Ci, удалении маскирую.щего покрытия до площади Sa, травлении структуры на глубину х:

К X I + Wo

ш - egpSi

Wo --7:,

Ci

где е- диэлектрическая проницаемость полупроводника;

Ь- электрическая постоянная, измерении емкости структуры Са и определении типа проводимости базового слоя по соотношению емкостей Ci и С2.

Пример, Способ реализован на структурах кремния р - п - п и р - р - п содержащих сильнолегированную подложку р с концентрацией акцепторов 5 10 см , п -сильнолегированный подконтактный слой с концентрацией доноров 1 10 см и толщиной 0,15 мкм. Базовый

слой п-тиПа в структуре р - п - п имеет концентрацию доноров 8 10 см и толщину 0,3 мкм. Базовый слой р-типа в структуре р - р - п имеет концентрацию акцепторов 6 10 и толщину 0,3 мкм.

На структурах такого типа с последовательно напыленными на обе сторЬны пластины слоями металлов титана, палладия и золота методом фотолитографии формируют со стороны п -слоя маскирующие покрытия площадью Si 5,7 10 см , травят структуру в травителе для кремния на глубину, примерно в два раза большую суммарной толщины п и S (п или р) слоев, т.е. примерно на 0,9 мкм. На полученных мезадиодах измеряют значения емкости р - п-перехода Ci при нулевом смещении. Для структуры р - п - п Ci 4,6 пФ, для структуры р - р- п Ci 3,89 пФ. Рассчитанная

р р О J

ПО значению Ci величина Wo --;г--, соCi .

ставляет для структуры р - п - п 0,13 мкм, для структуры р - р - п 0,15 мкм.

На измеренных мбза-диодах удаляют часть маскирующего покрытия до площади

S2 1t9610 см , используя фотолитографию с совмещением и последовательное травление золота и палладия в царской воке, титана - в ортофосфорной кислоте. Проводят травление полупроводниковых

меза-диодов на глубину 0,15 мкм х 0,3мкм в следующем растворе; 40 ч. 7%-ной НМОз : 1 ч. 48%-ной HF : 1 ч. СНзСООН ледяной. Скорость травления кремниевой мезы составляет 3 мкм/мин. Время травления 3с

t 6с.

На протравленных мезах измеряют значение емкости р - п-перехода Са при нулевом смещении. Для структуры р - п - п С2 4,6 пФ. для структуры р - р - п С2

1,3 пф.

. ,

Сравнивая C.i и С2 получают для структуры р - п - п Ci С2, т.е. р - п-переход расположен у подложки и тип проводимости базового слоя противоположен типу проводимости подложки, для структуры р - р - п Ci С2, р - п-переход расположен у приконтактного слбя и тип проводимости базового слоя и подложки совпадают. . ..

Предлагаемый способ позволяет достоверно определить тип проводимости базового слоя меза-диода в процессе eVo формирования.

Формула и 30 бретения Способ определения типа проводимости базового слоя меза-диода, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения типа проводимости базового слоя в процессе формирования меза-диода, наносят маскирующее покрытие площадью Si на поверхность трехслойной структуры, состоящей из сильнолегированной подложки, слаболегированного базового слоя толщиной W и высоколегированного поверхностного слоя толщиной I с типом проводимости, противоположным типу проводимости подложки, травят структуру на глубину d, причем d I + + W измеряют емкость структуры Ci, удаляют маскирующее покрытие до площади 82, трэвят структуру на глубину х: I x l-bW-Wo. egpSi

Wo

Ci

где - диэлектрическая проницаемость полупроводника;

ЕО - электрическая постоянная, измеряют емкость структуры С2 и определяют тип проводимости базового слоя по соотношению емкостей Ci и Са

Изобретение относится к способам диагностики полупроводниковых приборов в процессе их изготовления. Целью изобретения является обеспечение возможности определения типа проводимости базового слоя в процессе формирования меза-диода. На трехслойную структуру с сильнолегированной подложкой, слаболегированным базовым слоем толщиной W и высоколегированным поверхностным слоем толщиной I с типом проводимости, противоположным типу проводимости подложки, наносят маскирующее покрытие площадью Si. Проводят травление структуры на глубину d, причем d >&