Способ бесконтактного контроля чистоты поверхности полупроводниковых пластин Советский патент 1993 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть ис- пользовано для контроля состояния поверхности полупроводниковых пластин с естественным и нанесенным окислом методом измерения потенциала поверхности с помощью зонда Кельвина.

Извести бесконтактные методы контроля состояв я поверхности полупроводниковых плаг..ин такие, как оптический контроль с ющью микроскопов, интерферометров, телевизионных микроскопов, а также визуальный контроль невооруженным глазом в косом свете и контроль в темном поле микроскопа по количеству светящихся точек.

Наиболее близким является способ бесконтактного контроля поверхности полупроводниковых пластин по измерению напряжения компенсации на поверхности с помощью зонда Кельвина, основанный на том, что проводят измерение в темноте потенциала поверхности VKT путем сканирования поверхности зондом Кельвина на контролируемой поверхности и образце сравнения и определяют среднее значение измеренных величин УКт. Сравнивают величину параметров VKT для контролируемой пластины и образца сравнения и по степени

VI

Ю

ON О VI

ю

00

Е о 8,85 10 12 ; X п ( S i ) 4,13 Эв ;

3,8

р

+ -Ј1- In А 0.847 В

2q

r3i

Тогда Оп-(Укс-0,31) 673- Отсюда следует, что поверхностный заряде

плотностью ,73 10 3 К/м 2 приводит к изменению A VKTC на 0,1 В, причем определяется только величинами Qn,Јq, h.

Значение потенциала, соответствующее изгибу зону на поверхности полупроводника р s для разных пластин может быть равно некоторой конечной величине (графики темно - светло не совпадают, р -VKT-VKC O)..

Измерение плотности заряда QSc в области пространственного заряда (на границе диэлектрик-полупроводник Д - П).

Нахождение пространственного распределения заряда ОПЗ полупроводника (x) основано на регистрации зависимости поверхностного потенциала от координаты (x} вдоль поверхности. Зависимостьy5s (р$ (x ) определяется в заданных точках поверхности полупроводника как разность между значениями потенциала в темноте (X) и при освещении инфракрасным светом (x)

/ з VKT - VKC Л VKTCИзмерив и получив дискретные значения ps и перейдя к безразмерным поверхностным потенциалам s, по формуле Гэррета-Браттэна рассчитывают величину заряда на границе Д-П

Q sc - CqЈoЈs-2qrt|Lfli Sign ЧМА(е ) +

+ (е (). Для полупроводниковой пластины с параметрами

/э 120м-см; Р 1015см 3;

A J1Ј.(1,5 10 )1 6,67 10

Т 300° К; Јq 12 ;Ьд, 2,375 10 м

Если Д VKTC Vs 0,1 y..(V.T-V..

В

или

то

11

кт

Q sc - 1.3 10 Из множества значений Qsd находятQSC. Согласно описанным методикам рассчитываются параметры контролируемой пластины и образца сравнения. Для

оценки чистоты исследуемой поверхности сравнивают аналогичные параметры и различие их служит мерой оценки степени загрязнения исследуемой поверхности и мерой отличия реальной поверхности отобразца сравнения. Требования к степени приближения параметров Qn, Qsc контролируемой пластины к значениям этих параметров для заведомо чистой пластины изменяются в зависимости от требований

технологии. В идеальном случае эти параметры должны совпадать.

Назначение: изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано в промышленных условиях в качестве экспресс-контроля и позволяет повысить качество контроля поверхности полупроводниковых пластин. Сущность изобретения: измеряют в темноте зондом Кельвина потенциал поверхности контролируемой пластины и образца сравнения. Повторяют измерения при освещении поверхностей инфракрасным излучением, .вызывающим предельный уровень фотоинжекции. Рассчитывают среднестатистические значения потенциала поверхности, плотности поверхностного заряда и плотности заряда области пространственного заряда. По их отклонению судят о чистоте контролируемой пластины. Ё

Формула изобретения

Способ бесконтактного контроля чистоты поверхности полупроводниковых пластин, включающий измерение в темноте потенциала поверхности путем сканирования поверхности зондом Кельвина на контролируемой пластине и образце сравнения, определение среднего значения измеренных величин и сравнение полученных результатов, отличающийся тем, что, с

дополнительно измеряют потенциал пове хности на контролируемой поверхности образце сравнения при освещении их ин ракрасным излучением, вызывающим пр дельный уровень фотоинжекци рассчитывают среднестатистические зна ния плотности поверхностного заряда плотности заряда области пространстве ного заряда для контролируемой пласти и образца сравнения, по отклонению кот рых судят.о чистоте контролируемой пласт ны.

целью повышения достоверности контроля,

Составитель С.Погорельский Редактор С.КулаковаТехред М.Моргентал Корректор И.Шулла

Заказ 447Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

дополнительно измеряют потенциал поверхности на контролируемой поверхности и образце сравнения при освещении их инфракрасным излучением, вызывающим предельный уровень фотоинжекции, рассчитывают среднестатистические значения плотности поверхностного заряда и плотности заряда области пространственного заряда для контролируемой пластины и образца сравнения, по отклонению которых судят.о чистоте контролируемой пластины.