Способ определения типа проводимости базового слоя меза- диода

 

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 >&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 31/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

»

»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4709917/25 (22) 26.06.89 (46) 15.02.92. Бюл. KL 6 (71) Научно-исследовательский физико-технический институт при Горьковском государственном университете им. Н .И.Лобачевского (72) Н.А,Алябина и А.В.Карнаухов (53) 621.832 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1351466, кл. Н 01 (21/66, 1986.

Авторское свидетельство СССР

hL! 1045313, кл. H 01 L 21/66, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ПРО, ВОДИМОСТИ БАЗОВОГО СЛОЯ МЕЗА-ДИОДА (57) Изобретение относится к способам диагностики полупроводниковых приборов в процессе их изготовления. Целью изобретения является обеспечение возможности onИзобретение относится к способам диагностики характеристик полупроводниковых приборов, а именно к определению типа проводимости базового слоя трехслой- . ной структуры с меза-диодами в процессе их изготовления.

Структура содержит сильнолегированную подложку (концентра ия примеси больше или равна 5 10 см, менеелегированный базовый $-слой (концентрация примеси меньше или равна 10 сМ з), сильнолегированныйподконтактный слой (концентрация примеси больше или равна 5 .

10 см ") с проводимостью, противоположной проводимости подложки (структура вида р — S — n ). При этом, как правила, тип, проводимости подложки известен по паспортным данным. а тип проводимости под„„5U„„1712906A1.ределения типа проводимости базового слоя в и роцессе формирования меза-диода.

На трехслойную структуру с сильнолегированной подложкой, слаболегированным базовым слоем толщиной W и высоколегированным поверхностным слоем толщиной

l с типом проводимости, противоположным типу проводимости подложки, наносят маскирующее покрытие площадью $1. Проводят травление структуры на глубину d, причем d > (1 + Nfj. Измеряют емкость структуры С1. Удаляют маскирующее покрытие до площади Sz и травят структуру на глубину

x(f < х < 1+ W - 04, Wo = e е0 $1/С1, где е— диэлектрическая проницаемость полупроводника; е0 — диэлектрическая постоянная.

Измеряют емкость структуры С2, Определяют тип проводимости базового слоя по соотношению емкостей Ci u Cz. контактного слоя — из технологии получения структуры. Тип проводимости менее легиро- 4 ванного базового слоя в общем случае может изменяться от диода к диоду, особенно Я при легировании его примесями обоих ти- . 0 пов и роводимости. C)

Определение типа проводимости базового слоя в процессе изготовления прибора необходимо для того, чтобы получить прибор с заданными параметрами, такими как подвижность 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 еыпрямляющих контакта путем нанесения электролита, заполняющего микрозонд, на

1712906 поверхность полупроводника и поочередно . их облучают световыми импульсами. Определяют тип проводимости поверхностного слоя по знаку напряжения на выходе синхронного детектора.

Известен также способ определения типа проводимости слоев полупроводниковых структур, включающий формирбвание 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

Вода Остальное 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 S> на поверхность трехслойной структуры с сильнолегированной подложкой, менее легированным базовым слоем толщиной W и сильнолегированным поверхностным слоем толщиной I с типом проводимости, противоположным типу проводимости подложки, травлении структуры на глубину б, причем d > 1+ W, измерении емкости структуры С1, удалении маскирую.щего покрытия до площади Sz, травлении структуры на глубину х;!

< Х< I+W Wî

8ео S1 где

С

С где E — диэлектрическая проницаемость полупроводника; 0 в электрическая постоянная, измерении емкости структуры С и определении типа проводимости. базового слоя по соотношению емкостей С1 и С .

Пример. Способ реализован на структурах кремния р — и — и и р — р — и, содержащих сил ьнолегирован ную под+ ложку Р с концентрацией акцепторов

5 10 см, и -сильнолегированный под-з + контактный слой с концентрацией доноров

1 10 см и толщиной 0,15 мкм. Базовый

5 слой и-типа в структуре р — и — и имеет

+ + концентрацию доноров 8 10 смз и толщину 0,3 мкм. Базовый слой р-типа в структуре р+ — р — n+ имеет концентрацию акцепторов 6 10 смз и толщину 0,3 мкм.

10 На структурах такого типа с последовательно напыленными на обе стороны пластины слоями металлов титана, палладия и золота методом фотолитографии формируют со стороны и -слоя маскирующие покры15 тия площадью S> = 5,7 10 см, травят структуру в травителе для кремния на глубину, примерйо в два раза большую. суммарной толщины и и S (n или р) слоев, т.е. примерно на 0,9 мкм. На полученных меза20 диодах измеряютзначения емкости р-и-перехода С1 при нулевом смещении. Для структуры р — и — и С1 = 4,6 пФ, для структуры р — р — n С1 = 3,89 пФ. Рассчитанная

ЕF S1 по значению С1 величина Wo =, coCl ставляет для структуры р — n — n 0,13 мкм, для структуры р — р — и 0,15 мкм.

На измеренных меза-диодах удаляют часть маскирующего покрытия до площади

Sz = 1,96 . 10 см, используя фотолитографию с совмещением и последовательное травление золота и палладия в "царской водке", титана — в ортофосфорной кислоте. Проводят травление полупроводниковых меза-диодов на глубинуО;15мкм < х < 0,3мкм в следующем растворе: 40 ч. 7%-ной НЙОз:

1 ч.. 48%-ной HF: 1 ч. СНЗСООН ледяной.

Скорость травления кремниевой мезы составляет-3 мкм/мин. Время травления Зс <

40 т< 6с.

На протравленных дезах измеряют значение емкости р — и-перехода С при нулевом смещении. Для структуры р — п — n+ Cz =

-= 4,6 пФ, для структуры р+ — р — и Cz =

45 = 1,3 пФ, 1

Сравнивая С< и Cz получают для структуры р — и — n+ С1 = Cz, т.е. р — n-переход расположен у подложки и тип проводимости базового слоя противоположен типу прово- димости подложки, для структуры р — р- и

C> > Cz, р — n-переход расположен у приконтактного слоя и тип проводимости базового . слоя и подложки совпадают.

Предлагаемый способ позволяет досто-. верно определить тип проводимости базового слоя меза-диода в процессе его формирования.

1712906

Составитель А, Корнаухов

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор А.Лежнина

Заказ 535 Тираж Подписное .

ВН ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ, определения типа проводимо1 сти базового слоя меза-диода, о т л и ч а юшийся 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 толщйной W u высоколегированного поверхностного слоя толщиной I с типом проводимости, противоположным типу проводимости подложки, травят структуру на глубину 4, причем 4 > +

+ Ml измеряют емкость структуры C>, óäçëÿют маскирующее покрытие до площади Яр, травят структуру на глубину х:

5

10 ео — электрическая постоянная, измеряют емкость структуры С2 и определяют тип проводимости базового слоя по соотношению емкостей С1 и Cg.