Патент ссср 305375

 

О П И С А Н И Е 3053Ó5

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сема Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 20.Х!1.1967 (№ 1204486/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 04.V1.1971. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 07Л II,1971

МПК Н Oll 7/00

G 01r 29/00

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.382.002:621. .317.799 (088.8) Авторы изобретения

l0. П. Бойцов и В. И. Прохоров

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО

ИЛИ ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ

Йзобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к технологии выявления линии пересечения плоского косого шлифа с поверхностью эпитаксиальных или диффузионных слоев полупроводников и поверхностями раздела участков полупроводников с различными физико-химическими свойствами, и может быть осуществлено на предприятиях, занимающихся получением и исследованием физических и химических свойств тонких слоев полупроводниковых материалов.

I Iðè исследовании физико-химических свойств эпитаксиальных и диффузионных слоев широко применяются плоские косые шлифы, изготовляемые обычно под углом в несколько градусов с последующим выявлением границы раздела участков материала с различными физическими и химическими свойствами (граница слой-подложка). Линия пересечения плоскости косого шлифа с поверхностью материала обычно не выявляется, поскольку она видна визуально.

Для получения высокого разрешения по толщине при проведении физико-химических исследований в случае эпитаксиальных и диффузионных слоев толщиной около 10 лкя неооходимо изготовлять шлифы под малым углом наклона, обычно в несколько минут, позволяющим получить большую протяженность косого шлифа исследуемого слоя.

Линия пересечения плоскости косого шли-. фа и поверхности полупроводников в этом случае не видна визуально. Кроме того, точно выдержать заданный угол шлифовки в нес5 колько минут весьма трудно.

Цель настоящего изобретения — разработка такого способа обработки поверхности полупроводниковых слоев, при котором после изготовления косого шлифа под углом в не10 сколько минут была бы четко видна линия пересечения плос ого косого шлпфа с поверхностью исследуемого слоя полупроводника.

Одновременно с известными способами выявления границы сло" — подложка и опреде15 ления исходной толщины полупроводникового слоя это позволяет определить толщину слоя в любой точке на косом шлифе на основании измерения линейных размеров косого шлнфа.

При этом точно выдерживать заданный угол

20 шлифовки и определять его истинную величину нет необходимости.

В предлагаемом изобретении, поставленная цель достигается тем, что на поверхности полупроводниковых пластин с диффузионным

25 или эпитаксиальными слоями создается тонкий слой материала, отличающегося по своим оптическим свойствам от свойств полупроводникового слоя, в режиме, практически не изменяющим физико-химические свойства ис30 следуемых слоев. После изготовления косого

305375

Составитель М. Лепешкина

Тсхред Л. В. Куклина Корректор T. А. Абрамова! ;дактоp L. Гончар

Заказ 1912/16 Изд. Хе 821 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Минисгров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 шлифа этот слой сохраняется только на поверхностях, не подвергшейся обработке, что позволяет определить линию пересечения косого шлифа с поверхностью эпитаксиального или диффузионного слоя.

Данный способ выявления линии пересечения плоскости косого шлифа с малым углом наклона и поверхности кремния был использован при исследовании распределения примесей по толщине кремниевых эпитаксиальпых слоев и-типа проводимости с удсльi1ûì сопротивлением 0,2 —:0,5 Ол1 сл на п+-кремниевых 11одло кках с удельным сопротивлением 0,01 o» c методом измерения па11ряжения пробоя контакта металл-полупроводник.

Эпитаксиальные структуры окислялись во влажном кислороде при 1050 С в течение

10 мин для получения на поверхности эпитаксиального слоя пленки окрашенного окисла кремния. Измерения на интерференционном микроскопе МИИ-10 показали, что толщина окисла составляла десятые доли микрона.

Кроме того, из проведенного расчета следует, что такая кратковременная термообработка не зызывает заметного перераспределения примесей в эпитаксиальной структуре.

С окисленных эпитаксиальных структур кремния снимался «сэндвич» — слой полировкой на алмазном порошке АСМ-3 параллельно поверхности пленки, с отступлением от плоскопараллельности не более 2 якм. Затем эпитаксиальные структуры — эпитаксиальный слой на подложке приклеивали вновь созданной базовой поверхностью с помощью зуботехнического воска на специальное приспособление, которое представляло собой бипризму из стекла марки ЛК-5. Внешние углы бипризмы соответствуют углу шлифа = 3 . На грани бипризмы приклеивали обычно 4 — 6 эпитаксиальных структур. При наклейке под пластинами необходимо получать минимальный по толщине и клиновидности слой клеящего материала (=1 мкм), так как от этого зависит точность изготовления шлифа.

После этого в середину основания бипризмы приклеивали пицеином подпятник, который представлял латунную шайбу диаметром

60 л м с семью сферическими углублениями для размещения груза (одно в центре и 6 по окружности с диаметром 45 лгл1). Такой подпятник позволял управлять процессом снятия материала строго параллельными слоями.

Изготовление косого шлифа эпитакспальпого слоя под углом =3 позволяло получать плавное изменение толщины эпитаксиального слоя на большом участке (= 10 л м), что обеспе10 чивало проведение исследования с высокой разрешающей способностью по толщине. После изготовления косого шлифа слой окисла сохраняется только на поверхности эпитаксиального слоя, которая не подвергалась обработке, что позволяет четко определить линию пересечения плоскости косого шлифа и поверхности эпитаксиального слоя кремния. Граница раздела эпитаксиальный слой — подложка определяется методом химического трав20 ления любым известным способом. Обработка поверхности косого шлифа заканчивается, когда на поверхности эпитаксиального слоя остается часть окрашенного окисла кремния, имеющего форму сегмента со стрелкой в нес25 колько мм.

Измерение расстояния между линией пересечения плоскости косого шлифа и поверхности эпитаксиального слоя и границей раздела

«эпитаксиальный слой — подложка», а также

30 расстояние от вышеуказанной линии до точки измерения позволяет определить толщину эпитаксиального слоя в любой точке измерения на поверхности косого шлифа эпитаксиальпого или диффузионного слоя.

Предмет изобретения

Способ определения толщины эпитаксиального или диффузионного слоя в любой точке плоского косого шлифа с опре40 деленным углом наклона путем визуального выявления границы исследуемого слоя с подложкой с последующим определением расчетным путем толщины слоя, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения точнос45 ти определе1шя, на поверхности образца предварительно создают окраше1шый слой, оптические свойства которого отлича1отся от

СВОЙСТВ ИССЛСД СМО10 СЛОЯ.