Никонова З.А., Кравчина В.В., Сытый М.Л.

Запорожская государственная инженерная академия, каф. ФБМЭ

Методы контроля качества диффузионных структур на пластинах кремния

В настоящее время проводимый контроль качества пластин Si с диффузионными слоями не достаточно информативный. Чтобы его улучшить, а при необходимости, установить величины не соответствия полученных и требуемых параметров, причины брака, была разработана и опробована методика контроля качества диффузионных структур на пластинах Si, основанная на методе нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней (НЕСГУ)[1].

С помощью метода НЕСГУ авторами проводился одновременный контроль концентрации рекомбинационных центров, токов утечки, изменения емкости в диапазоне температур. Для проведения измерений с пластин кремния вырезались контрольные структуры 0,6 мм.

После снятия SiO₂ с поверхности диффузионной структуры образец устанавливался в держатель спектрометра НЕСГУ. Регистрировались спектры рекомбинационных центров, токи утечки и изменения емкости р-n переходов в диапазоне температур. После получения спектров проводилось их сравнение со спектрами бракуемых и рабочих структур (рис. 1-2).

Если концентрация рекомбинационных центров (уровень токов утечки) превышала допустимые уровни, то на пластинах (или контролируемых образцах) проводился дополнительный термоотжиг при температуре 350-400^оС. Если на пластинах фиксировался высокий уровень загрязнений или наличие примесей металлов, то пластины браковались.

В настоящее время используются печи большой мощности и большого объёма, которые не позволяют точно регулировать температуру в диапазоне 350-400 °С. Это необходимо для отработки режимов при формировании бысторвосстанавливающихся структур с малыми временами восстановления (0,2-0,5 мкс). Поэтому была разработана и изготовлена печь малой мощности, представленная на рис.3, изготовлены и апробируются регуляторы мощности к данной печи, позволяющие регулировать ее температуру с высокой точностью (±1 °С), разработана программа, с помощью которой можно автоматически производить это регулирование и отработана методика с применением информационных технологий.

Рис. 1 Особенности спектров для нестационарной емкостной спектроскопии при измерении концентрации рекомбинационных центров – А), токов утечки – Б) и ёмкости – В) для годных – 1 и бракованных – 2 полупроводниковых структур.

Рис.2 Особенности спектров нестационарной емкостной спектроскопии при измерении концентрации рекомбинационных центров для годных – 1 и бракованных – 2 полупроводниковых структур.

Рис.3 Печь малой мощности для отжига быстровосстанавливающихся полупроводниковых структур.

Метод НЕСГУ в случае исследования быстровосстанавливающихся полупроводниковых структур позволил наблюдать только центры захвата основных носителей заряда. При исследовании структур с р-n переходом, изменяя величину прикладываемых потенциалов, можно исследовать центры, расположенные в верхней и нижней половинах запрещенной зоны.

Литература

1. Берман Л.С., Лебедев А.А. Емкостная спектроскопия глубоких центров. - Л.: Наука. -1981. -176 с. с.20-21, 32-34.