Реферат: Электролитические и оптические методы контроля РЭСИ

Конкретная зависимость имеет вид

Рисунок 10 – Ход лучей при отражении линейно поляризованного

света от по­верхности полупроводника с пленкой

r _{1 p} ,r _{2 p} , r _{1 s} , r _{2 s} – соответ­ственно коэффициенты отражения раздела «воздух-пленка» и «пленка-подложка»;

– изменение фазы, вызванное прохождени­ем луча света через пленку толщиной d .

Метод контроля с помощью интерференциональных микроскопов. Для контроля толщины покрытия необходимо получить на подложке, с на­пыленной на ней пленкой, уступ. Толщина слоя находится как:

где а – величина изгиба полосы

b – расстояние между соседними темными и светлыми полосами.

л –длина волны источника света

Широко распространенный микроскоп МИИ-4 позволяет контролировать толщину пленок от 0,03 до 2,2 мкм с относительной погрешностью 5%.

Метод контроля с помощью лазерной интерферометрии (контроль диэлектри­ческих пленок в процессе их получения).

Вследствие интерференции отраженных от границ («пленка – подложка» и «пленка – среда») лучей, интенсивность сигнала фотоэлемента меняется периодически с изменением толщины наращиваемой пленки. Общая тол­щина диэлектрической пленки нанесенной на стеклянную или ситалловую подложку:

где Z – суммарное число экстремумов (т.е. максимумов и минимумов); л – длина волны монохроматического света; n – показатель преломления пленки; ц – угол преломления луча в пленки.

Лазерная интерферометрия позволяет контролировать не только суммар­ную толщину, но и промежуточную. Для измерения толщины эпитаксиальных слоев от 2 до 50 мкм используется спектральный диапазон инфракрасного (ИК) излучения. В диапазоне ИК волн исследуемые пленки прозрачны.

Поляризационный (эллипсометрический) контроль.

Этот метод основан на изменении поляризации света, отраженного от подложки с тонкой прозрачной пленкой на поверхности. [29;30] При осве­щении подложки линейно-поляризованным светом, составляющие излуче­ния (параллельная и перпендикулярная плоскости падения) отражаются по разному, в результате чего, после отражения излучение оказывается эллип­тически поляризованным (рис.11). Отсчет положительных значений угла ведется против часовой стрелки. Измерив эллиптичность отраженной вол­ны, можно определить свойства пленки, вызвавшей изменения поляризации. Состояние эллиптической поляризации определяется двумя эллипсометрическими параметрами и А .

Зная оптические параметры, толщину пленки d (изменяется от 0,5 до 10 мкм), длину волны л (составляет 0,5-0,6 мкм), угол падения (изменяется от 45° до 75°) и экспериментально определив значение и А и определя­ют показатель преломления . Результатами расчета являются номограммы (рис. 12), на которых представлены зависимости A , . Величины ш и А являются периодическими функциями толщины и повторяются через так называемый эллипсометрический период равный 250...300 нм, в зави­симости от показания преломления п, и угла падения . После прибли­женного определения , а также и в том случае, когда величина n, извест­на заранее, используют кривые и (рис 13), построен­ные для определенного значения углов падений и показателей преломле­ния для более точного определения толщины пленки d . Используя лазер­ную эллипсометрию, определяют толщины пленок от до 17 мкм и показатели преломления от 1,1 до 3,0.

Разновидностью эллипсометрии является инфракрасная эллипсометрия. Она используется для определения толщины пленок и концентрации носителей за­ряда в сильнолегированных подложках (структуры nn+, pp+, Si, Ge, GaAs). Кон­троль толщины осуществляется в диапазоне от 1 до 10 мкм в структурах крем­ния, GaAs на 154мкм. В сильнолегированных положках из-за большого погло­щения света на свободных носителях (исследуемая пленка становиться непроз­рачной для видимого диапазона длин волн) показатель преломления начинает зависеть от концентрации носителей.

Толщина пленки и концентрация носителей заряда рассчитывается по зави­симости:

где d – толщина пленки;

n – концентрация носителей заряда.

Оптические методы контроля обладают высокой разрешающей способнос­тью и хорошей чувствительностью и позволяют перейти от традиционного ис­пользования зрительного рецептора оператора к автоматическим методам обра­ботки изображения и использованию полученной информации в процессах ис­пытания РЭСИ.

Рисунок 11 – Номограммы ш и А для приближенного определения