Порядок выполнения работы. Измерение толщин эпитаксиальных слоев кремния производится в структурах типа n/n+

Измерение толщин эпитаксиальных слоев кремния производится в структурах типа n/n⁺, p/p⁺, n/p⁺, p/n⁺ при толщинах пленки более 2-х микрон. Погрешность измерения ~ 10%.

В структурах «слаболегированная» эпитаксиальная пленка – сильнолегированная подложка благодаря значительному различию оптических констант (показателей преломления и поглощения) эпитаксиального слоя и подложки происходит интеграция монохроматических ИК-лучей, отраженных от поверхности эпитаксиального слоя и границы эпитаксиальный слой – подложка (рис. 2.1)

Отражение формируется в области концентраций примеси выше 10¹⁸ см^-3.

Рис. 2.1

Рис. 2.2

Наиболее сильное различие коэффициентов преломления и поглощения эпитаксиального слоя и подложки наблюдается в длинноволновой области инфракрасного диапозона (l более 7 мкм), что соответствует области волновых чисел менее 1400 см^-1.

Интерферограмма или спектр отражения эпитаксиальной структуры имеет вид, представленный на рис. 2.2. Амплитуда интерференционных пиков максимальна в длинноволновой области (малые волновые числа) и уменьшается в сторону коротких длин волн (больших волновых чисел). Расчетная формула для нахождения толщины эпитаксиального слоя имеет вид:

(3)

где t – толщина эпитаксиального слоя, мкм;

n – коэффициент (показатель) преломления эпитаксиального слоя (n = 3,42);

n_m, n_m+x – волновые числа, соответствующие максимуму на интерферограмме (n_m+x > n_m) , см^-1;

m – порядок интерференционного максимума;

x – разность порядковых номеров интерференционных максимумов.

Процесс измерения состоит из следующих операций:

· Подготовить прибор к измерениям согласно инструкции.

· Установить в оба канала прибора отражательные приставки и проверить их юстировку, поместив в них плоские аллюминированные зеркальные пластинки.

· Извлечь зеркало из приставки измерительного канала.

· Установить образец с эпитаксиальной структурой в приставку измерительного канала эпитаксиальным слоем к лучу.

· Записать спектр интерференции в области волновых чисел менее 1600 см^-1 (400 – 1600 см^-1).

· Рассчитать толщину эпитаксиального слоя по формуле (3).

Содержание отчета

Содержание отчета должно включать: цель работы, описание установки, описание образцов, результаты работы и их анализ.Описание установки должно содержать описание блок-схемы прибора.

Анализ результатов работы – расчет толщины эпитаксиального слоя по записанной интерферограмме спектра отражения образца.

2.5. Контрольные вопросы и задания

1. Что такое характеристические частоты?

2. Каковы области применения ИК-спектрометрии в полупроводниковом производстве?

3. Чем объясняется непостоянство амплитуды интерференционных пиков в интерферограмме эпитаксиальной структуры?

4. Каким образом качество эпитаксиального слоя (какие его параметры) влияет на вид интерферограммы отражения?