Способ контроля качества обработки поверхности полупроводниковых пластин

 

Использование: изобретение относится к электрохимическим методам контроля полупроводниковых материалов и может быть использовано для оценки качества обработки поверхности. Сущность изобретения: контролируемую пластину используют в качестве рабочего электрода электрохимической ячейки. Ячейка содержит кроме рабочего электрода электрод сравнения и вспомогательный электрод. Кроме этих электродов ячейка дополнительно содержит электрод из контролируемого материала для осаждения примесей. 2 ил.

Изобретение относится к электрохимическим методам контроля полупроводниковых материалов и может быть использовано для оценки качества обработки поверхности полупроводниковых пластин.

Известен способ контроля качества обработки поверхности кремниевых пластин, по которому определяют потенциал ϕ_нр начала анодной электрохимической реакции, по величине которого с удят о качестве обработки поверхности пластин. Величина ϕ_нр для определенного вида обработки связана с электрохимическими параметрами элементов, формируемых на пластине.

Основным недостатком данного способа является то, что в процессе электрохимической обработки на поверхности электрода из контролируемого материала происходит осаждение примесей из раствора, что отрицательно сказывается на электрофизических параметрах полупроводниковых приборов - элементов микроэлектронных устройств.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Для достижения цели в электролит помещают дополнительный электрод из контролируемого материала, а при электрохимической обработке между рабочим (контролируемым) электродом и дополнительным электродом прикладывают разность потенциалов, величину которой выбирают исходя из условия ϕ_дэ>ϕ_рэ для анодных электрохимических обработок и ϕ_дэ<ϕ_рэ для катодных электрохимических обработок, а соотношение площадей контролируемого электрода, дополнительного вспомогательного электрода выбирают, исходя из условия i_рэ-вэ >> i_дэ-рэ.

По величине потенциала ϕ_нр начала анодной электрохимической реакции контролировались свойства полупроводниковых пластин, так как ϕ_нр связан с электрофизическими параметрами материала.

Сущность способа заключается в том, что осаждение примесей из раствора происходит в первую очередь на поверхности дополнительного электрода, так как потенциал на этом электроде больше анодных и меньше для катодных электрохимических обработок по сравнению с потенциалом на рабочем электроде. При этом потенциал существенно смещается в область больших анодных напряжений по сравнению с прототипом, что указывает на повышение точности измерения электрофизических параметров.

Сущность изобретения подтверждается следующим примером. Измерения проводили с помощью устройства (фиг. 1), которое содержало электрохимическую ячейку 1, включающую рабочий электрод 2, электрод 3 сравнения, электролит 4, вспомогательный электрод 5 и дополнительный электрод 6 из контролируемого материала, на котором потенциал больше для анодных и меньше для катодных электрохимических обработок по сравнению с потенциалом на контролируемом электроде. Площадь дополнительного электрода подбиралась, исходя из условия i_рэ-вэ >> i_дэ-рэ.

Измерения проводили при наложении на систему линейно изменяющегося напряжения от -2,5 до +4,0 В. По вольт-амперной характеристике определяли потенциал ϕ'_нр начала анодной электрохимической реакции, по величине которого контролировали свойства полупроводниковых пластин.

Сравнительные результаты измерений, прoведенных на кремниевых пластинах после различных видов обработки, приведены в таблице.

Приведенные результаты показывают, что величина потенциала анодной электрохимической реакции по предлагаемому способу значительно выше, чем в известном решении, что дает возможность повышения точности измерения, электрофизических параметров на границе полупроводник-электролит.

На фиг. 2 приведена вольт-амперная характеристика межфазной границы исследуемый электрод-раствор, снятой в потенциостатическом режиме в диапазоне напряжений от -2,5 до 4,0 В ( ϕ_н2- потенциал начала выделения водорода), ( ϕ_o2- потенциал начала выделения кислорода) при скорости развертки 20 мВ/с. Как видно из фиг. 2 (пунктирная линия), при введении дополнительного электрода потенциал начала анодной электрохимической реакции ϕ'_нр существенно смещается в область больших анодных напряжений, уменьшается величина анодного тока и изменяется ход кривой в этой области по сравнению с прототипом, что указывает на уменьшение адсорбционных комплексов на поверхности контролируемого электрода.

Таким образом, предлагаемый способ контроля свойств полупроводникового материала позволяет повышать точность измерения электрофизических параметров на границе полупроводник-электролит, так как величина потенциала ϕ'_нр начала анодной электрохимической реакции значительно выше по сравнению с прототипом. (56) Авторское свидетельство СССР N 1385940, кл. H 01 L 21/66, 1985.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН, включающий измерение потенциала рабочего электрода, представляющего собой контролируемую пластину, помещенную в электролит, относительно электрода сравнения в присутствии вспомогательного электрода, причем в качестве электролита используют среду для химической обработки полупроводниковой пластины, а о качестве обработки судят по величине измеренного потенциала, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности контроля, в электролит вводят дополнительный электрод, выполненный из контролируемого материала, причем между рабочим и дополнительным электродами прикладывают напряжение, величину которого выбирают исходя из условия ϕ_д.э>ϕ_p.э для анодных процессов и ϕ_д.э<ϕ_p.э для катодных процессов, а соотношение площадей рабочего, дополнительного и вспомогательного электродов выбирают исходя из условия i >> i_{-p.э} ,} где ϕ_д.э - потенциал дополнительного электрода; ϕ_p.э - потенциал рабочего электрода; i - ток между рабочим и вспомогательным электродами; i_-p.э} - ток между дополнительным и рабочим электродами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3