Способ спектроскопического исследования адсорбированных и сверхтонких слоев на поверхности пластин полупроводников и диэлектриков

 

(19) ((11) СОЮЗ СОВЕТСКИ)(.СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (Я) G 01 М 21 21

ГОСУДАРСТВЕНЙЬЙ НОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ И306РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ к ввтасснаввсвтавтваьствт: (21 ) 3462201/18-25 (22) 05.07. 82 (46) 23.06.84 ° Бюл. 9 23 (72) В.S.Àëåcêîâñêèé, В.П.Толстой, A.И.Соисиков и О.В.Александров (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. A.A.Æäàíoâà (53) 535 ° 8(088.8) (56) 1. Раков A. Спектрофотометры тонкопленочных структур. М., "Советское радио", 1975, с.71.

2. Там же, с.84-90. (54)(57) СПОСОБ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОГО,, ИССЛЕДОВАНИЯ АДСОРБИРОВАННЫХ И СВЕРХTOHKHX C 0EH HA HOBEPXHOCTH ПЛАСТИН

ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ДИЭЛЕКТРИКОВ, при осуществлении которого направляют излучение на поверхность пластины со слоем и регистрируют спектр

Поглощения поляри э сван ного излучения, провэаимодействовавшего со слоем, отличающийся тем, что, с целью расширения спектральной об-ласти и повышения точности, измерений, пластину со слоем закрепляют между параллельными зеркалами, излучение направляют на пластину со слоем под углома с ф п >,где n> — показатель преломления пластины без слоя, и регист- Е рируют многократно прошедшее через пластину со слоем излучение.

1099255

Изобретение относится к физикохимическим методам исследования, позволяющим определять состав.и особенности строения веществ на поверхности полупроводников и диэлектриков, находящих применение s оптике, микроэлектронике, катализе и т.д.

Известен способ спектроскопического исследования слоев веществ на поверхности пластин полупроводников и диэлектриков, основанный на измере- !О нии степени поглощения света в слое при его прохождении при нормальных углах падения ((у =О) через подложку и слой (ij .

Однако данный метод характеризует- 5 ся малой чувствительностью определения, не позволяющей регистрировать спектры сверхтонкнх и адсорбировайных слоев веществ. Для повышения чувствительности применяют измерение поглощения в слое при прохождении при

Ц =0 нескольких пластин. Однако необходимой чувствительности достигнуть не удается, поскольку с увеличением числа пластин резко понижается энергия света, прошедшего через пластины, и практически оказывается возможным peracTpNposaTb спектры лишь oÒ 3-5 пластин. Кроме того, применение нескольких пластин позволяет получить информацию только о свойствах слоев на всех пластинах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ спектроскопического исследования адсорбированных н сверхтои- 35 ких слоев на поверхности пластин полупроводников и диэлектриков, при осуществлении которого направляют излучение на поверхность пластины со слоем и регистрируют спектр погло- ф) щения поляриэованого излучения про взаимодействовавшего со слоем )2$ .

Однако известный способ обладает узкой спектральной областью измерений и невысокой точностью. 45

Целью изобретения является расширение спектральной области и Повы- шение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу спектроскопического исследования адсорбированных и сверхтонких слоев на поверхности пластин полупроводников и диэлектриков, при осуществлении . которого направляют излучение на поверхность пластины со слоем и 55 регистрируют спектр поглощения поляризованного излучения, провзаимодействовавшего со слоем, пластину со слоем закрепляют между параллельными зеркалами, излучение направляют 6О на пластину со слоем под yrsroMgr&gn> где n> — показатель преломления пластины беэ слоя и регистрируют многократно прошедшее через пластину со слоем излучение. 65

На чертеже приведено устройство, реализующее способ.

В устройстве фокусирующими зеркаламк 1 и 2 излучение направляется на пластину 3 с исследуемым слоем, размещенную между параллельными зеркалами 4 и 5. Для реализации способа удобно образец закрепить между параллельными зеркалами на разном расстоянии Й от каждого. При этом направляющие зеркала расположены параллельно и со сдвигом на величину fy, определяемую иэ соотношения 8<=23

При прохождении света под углом (р=си с К n>(n>-показатель преломления нластниь:) в соответствии с основными законами распространения света, от пластины будет отражаться компонента, поляризованная 1 плоскости падения и далее многократно отражаться зеркалом 3 и пластиной, затем отражаться от пластины и рассеиваться в кюветном отделении. Компонента света, поляри зованная // плоскости падения, будет проходить через пластину и слой, отражаться от зеркала 4 и, многократно отражаясь зеркалами 5 и 4, проходить многократно через пластину и слой, поглощаясь в слое на частотах поглощения вещества слоя и направляться затем в конохроматор спектрофотометра.

Таким образом регистрация спектра выполняется в поляризованном свете беэ использования поляризатора, поскольку его функцию выполняет сам образец, что само по себе расширяет спектральный диапазон.

П р и и е р 1. Пластину кремния диаметром б0 мм и толщиной 350 мкм, представляющую собой основу интегральной схемы микроэлектроники, помещают в держателе между двумя параллельными алюминиевыми зеркалами на расстоянии 0,1 мм от каждого из них.

Держатель с пластиной и зеркалами помещают на плато приставки к спектрометру HKC-31 так, чтобы угол падения света был равен 74 . Спектр пластины регистрируют в области

2700-3200 см . Определяют интенсивность полосы поглощения 2940 см (5В ), 1099255

Составитель В.Котенев

Редактор П.Коссей Техред И. Гергель Корректорл.Зимикосов

Заказ 4365/37 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"; г. Ужгород, ул. Проектная,4 соответствующую органическим загряз; нениям. IlpoMblBBMT пластину СС64, Я 0 и вновь регистрируют спектр в выбранной области (полосы поглощения в области 2940 см отсутствуют). На основе данных результатов удается сделать вывод об эффективности отмывки.

Пример 2. Пластину кремния диаметром 60 мм и толщиной 350 мкм помещают в держателе на плато приставки к спектрофотометру Perkin.Elmer 538 так, чтобы угол Cf был равен 74 . Регистрируют спектр образца в области 250-5000 см . По интенсивности и положению полос делают вывод о том, что в оксидном слое присутствуют молекулы воды.

Применение изобретения дает возможность решить иовув задачу регистрации спектров слоев на поверхности полупроводников в области частот валентных колебаний оксидов (250 -1000 см ), увеличить точность ре- гистрации спектров адсорбированных и сверхтонких слоев, регистрировать спектры изделий, выполнять регистра цию спектров образцов на стандартном ,спектрофотометре в поляризованном свете без применения поляризатора, регистрировать спектры от различных участков пластины и оценивать степень однородности образцов.