Способ измерения толщины диффузионных и эпитаксиальных слоев Советский патент 1982 года по МПК G01B7/06 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДИФФУЗИОННЫХ И ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ

1

Изобретение относился к измерительной технике и может быть использовано для межоперационного контроля толщины . диффузионных и эпитаксиальных слоев полупроводниковых пластин.

Известен способ измерения глубины залегания р-1 -перехода, заключающийся в оценке состо$шия поляризации света, отраженного от пластины 1 .

Однако данный способ не всегда может быть использован для измерения глубины залегания р- п -ререходов на рабочих пластинах, так как легированные слои активных элементов микросхем чаото не имеют высокой концентрации прнн меси.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения толщины диффузионных и эпитаксиальных слоев полупроводнико:вой пластины, состоящий в том, что пластину помешают на металлическом основании и производят давление металлическим зондом на пластину со стороны диффузио ного или эпитаксиального слоя в пределах упругих деформаций, измеряя при этом фото-ЭДС, возникшую в результате воздействия света на пластину со стороны касания ее зондом 2 .

Целью изобретения является повыщение локальности, точности измерения и упрощение способа измерения толщины диффузионных и эпвтаксиальных слоев диаметром О,015-О,5 мм, расположенных

10 на рабочих пластинах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемся -в том, что пластину помещают на мета1 15лическом основании и производят давление металлическим зондом на пластину со стороны диффузионного или эпитакс№ального слоя в пределах упругих дефО1 маций,. на измеряемую пластину подают

20 напряжение смещения и фиксируют величину давления зонда на пластину в момент изменения тока, протекающего через р-п -переход. На чертеже показана лршщипиальная схема устройства, реализующего предложенный способ. Схема состоит на основания 1, систе мы 2 перемещения тубуса 3 микроскопа установленной на основании 1, переходного кольца 4, сменного объектива 5, соединенного через кольцо 4 с тубусом Sj оправки 6 штока нагружающего м&ханизма, идентирующего зонда 7 из твердого материала (например, карбида вольфрама), закрепленного в оправке 6, измерительного столика 8, на котором размещена исследуема5 рабочая пластин 1О, прибора 11 для наблюдения вольтаь перной характеристики, присоединенного к диску 9 и зонду 7, Способ осуществляется следующим образом, Индентирующий зонд 7 касается геометрического центра исследуемой области с погрещностью воспроизведения координат не более н 3 мкм. Когда механические напряжения от давления зонда 7 достигают р- п -перехода, из-за и; менения щирины запрещенной зоны напряженной части кристалла изменяется ток через р-п-переход. При разных тол щинах диффузионного или эпитаксиальног слоя необходимы различные усилия нажа тия зонда 7, при которых напряжения в кристалле достигают р- п -перех.ода. Для точной установки зонда 7 в иоследуемую область необходимо вьшолнит юстировку микроскопа, которая заключается в следующем. Ни металлическом основании 1 размещают стеклянную плас тину с фотоэмульсионным слоем, на который наносят метку. Измерительный столик 8 разворачивают против часовой стрелки до упора и с помощью микромет рических винтов метку устанавливают в центре перекрестия сетки винтового окуляр-микрометра. Затем измерительный столик 8 разворачивают по часовой стре ке до упора и зонд 7, закрепленный в с равке 6 щтока нагружающего механизма устанавливают над меткой. С помощью микрометрических винтов измерительног столика 8 метку на пластине смещают в сторону из-под зонда 7. Последний опускают на поверхность эКсульсионного слоя, полученные следы зондов описанным ранее способом раополагают в поле зрения микроскопа и подводят с помощью центровочных винтов к перекрестию. Вместо стеклянной пластины на металлическом основании 1 располагают исследуемую пластину 1О и производят измерения. Порядок измерения следующий. Измерительный столик 8 разворачивают против часовой стрелки до упора, выбирают )йсследуемую область, разворачивают измерительный столик 8 по часовой стрелке до упора при этом исследуемая область располагается под зондом 7, который опускают на поверхность исследу мой области. Через зовд 7 и металлическое основание 1 на р- п -переход подают обратное смещение, зонд 7 нагружают разновесами до изменения тока через р-п -переход, фиксируют величину нагрузки в момент изменения тока и определяют глубину залегания р-п -перехода. Использование предложенного способа позволяет контролировать качество проведения диффузии, ионной имплатации или эпитаксии, что позволяет с чоевременно обнаружить бракованные полуфабрикаты и устранить отклонение в техническом режиме. Простота способа и применение недорогостоящего оборудования для его реализации позволяет использовать его на предприятиях страны, выпускающих микроэлектронные приборы. Формула изобретения Способ измерения толщиньг диффузионных и эпвтаксиальных слоев полупроводниковой пластины, заключающийся в том, что пластину помещают на металлическом основании и производят давление металлическим зондом на пластину со стороны диффузионного или эпитаксиального слоя в пределах упругих деформаций, отличающийся тем, что, с целью повышения локальности, точности измерения и упрощения способа, на измеряемую пластину подают напряжение смещения и фиксируют величину давления зонда на пластину в момент изменения тока, протекающегхз через р-п -переход. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Spitser V/. G. ТоппепЪаит М. Jnterterence mefhod meoiseriflop itie ttiiclcneSSf of epitaxidepv «jrooz fiems. 1 . PlivS-uQei, 32 № 4, p. 744-745. 2.Авторское свидетельство СССР Nb 561926, кл.О 02 F 1/00, 1977 (прототип).