- •Воронеж 2006
- •Введение
- •1. Дифракция медленных электронов
- •1.1. Эксперимент Дэвиссона и Джермера
- •1.3. Рассеяние медленных электронов: вторичная электронная эмиссия
- •1.4. Волновые свойства микрочастиц. Дифракция электронов
- •2. Метод эсха
- •2.1. Основные принципы метода эсха
- •2.2. Фотоэффект в методе эсха и в рентгеновской абсорбционной спектроскопии
- •2.4. Вычисление энергии связи на основе данных, полученных методом эсха
- •2.5. Модификация диаграммы уровней, связанная с наличием двойных слоев и электрических полей
- •2.6. Собственные ширины уровней и расстояния между ними
- •2.7. Исследования поверхности методом эсха
- •3. Метод Оже-спектроскопии
- •3.1. Физические основы метода Оже-электронной спектроскопии
- •3.2. Аппаратура и методика измерений Оже-спектра
- •3.3. Методика подготовки образцов
- •3.4. Качественный и количественный анализ
- •3.4.1. Методика эксперимента
- •3.4.2. Описание экспериментальной установки
- •3.4.3. Растровая Оже-электронная спектроскопия
- •3.4.4. Применение Оже-спектроскопии
- •4. Вторично-ионная масс-спектрометрия
- •4.1. Взаимодействие ионов с веществом
- •4.2. Вторично-ионная эмиссия
- •4.3. Оборудование вимс.
- •4.3.1. Принцип действия установок.
- •Установки, не обеспечивающие анализа распределения частиц по поверхности
- •Установки, позволяющие получать сведения о распределении элемента по поверхности, со сканирующим ионным зондом
- •Установки с прямым изображением
- •4.3.2. Порог чувствительности
- •4.3.3. Анализ следов элементов
- •4.3.4. Ионное изображение
- •4.3.5. Требования к первичному ионному пучку
- •4.4. Масс-спектрометрический анализ нейтральных распыленных частиц
- •4.5. Количественный анализ
- •4.6. Глубинные профили концентрации элементов
- •4.6.1. Приборные факторы, влияющие на разрешение по глубине при измерении профилей концентрации
- •4.6.2. Влияние ионно-матричных эффектов на разрешение по глубине при измерении профилей концентрации
- •4.7. Применение
- •4.7.1. Исследование поверхности
- •4.7.2. Глубинные профили концентрации
- •4.7.3. Распределение частиц по поверхности, микроанализ и объемный анализ
- •5. Инфракрасная Фурье-спектрометрия
- •5.1. Принцип метода
- •5.2. Диапазон измеряемых значений толщины эпитаксиального слоя
- •5.3. Погрешность измерения
- •6. Эллипсометрия.
- •6.1.Эллипсометрический метод измерения толщины пленок.
- •7. Инфракрасная интерференция
- •7.1. Физические основы метода
- •7.2. Выбор спектрального диапазона и требования к параметрам подложки
- •7.3. Диапазон измеряемых толщин
- •7.4. Интерференция в видимой области спектра
- •7.5. Инфракрасная Фурье-спектрометрия
- •7.6. Принцип метода
- •7.7. Диапазон измеряемых значений толщины эпитаксиального слоя
- •7.8. Погрешность измерения
- •7.9. Измерение отклонения от плоскостности и контроль рельефа поверхности полупроводниковых пластин и структур
- •7.9.1. Отклонение от плоскостности и методы его измерения
- •7.9.2. Аппаратура для измерений отклонений от плоскостности
- •7.9.3. Погрешность измерения отклонения от плоскостности
- •7.9.4. Аппаратура для контроля рельефа полупроводниковых пластин и структур
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
7.3. Диапазон измеряемых толщин
Нижний предел измеряемой толщины эпитаксиального слоя зависит от выбранного способа обработки интерферограмм. Если расчет толщины проводится по спектральному положению экстремумов, то нижний предел измеряемого значения толщины определяется из условия получения на интерферограмме по крайней мере одного экстремума, которое для N>2·1018 см-3 и максимума Р=1,0 реализуется теоретически при d>0,2 мкм. Для измерения толщины по разности порядков двух экстремумов необходимо, чтобы на интерференционной картине наблюдалось по крайней мере два экстремума. Это условие выполняется при d>0,5 мкм. Приведенные оценки нижнего предела измеряемых толщин сделаны исходя из идеализированной модели интерференции, предполагающей, что отражающая межслойная граница является резкой. На практике это условие не реализуется. Наличие переходных слоев на границе эпитаксиальный слой — подложка приводит к уменьшению амплитуды интерференционных экстремумов. В результате точность отсчета их спектрального положения падает и резко возрастает погрешность измерения толщины. По этой причине в производственной практике ИК интерференция используется для измерения толщины эпитаксиального слоя d>1 мкм. С увеличением толщины эпитаксиального слоя плотность экстремумов на шкале волновых чисел растет, и максимальное значение определяемой толщины должно зависеть от спектрального разрешения измерительного прибора. Однако верхняя граница диапазона измеряемых значений толщины определяется обычно недостаточным коллимированием светового пучка, особенно в случае применения фокусирующих приставок отражения. Непараллельность луча приводит к уширению полос интерференции, поэтому с увеличением толщины эпитаксиального слоя размах экстремумов и контрастность интерференционной картины уменьшаются. Верхний предел измеряемого значения толщины обычно достигает 80 мкм.
7.4. Интерференция в видимой области спектра
Как указывалось выше, использование интервала длин волн 2...50 мкм позволяет измерять толщину эпитаксиального слоя более 1 мкм, так как при меньших значениях толщины в спектре отражения отсутствует интерференционный экстремум. Чтобы устранить это ограничение, необходимо уменьшить длину волны. Для гомоэпитаксиальных структур смещение рабочего спектрального диапазона в коротковолновую область спектра не дает практически полезного эффекта, так как при коротких длинах волн коэффициент отражения света от границы эпитаксиальный слой — подложка настолько мал, что интерференционная картина не наблюдается. Однако для некоторых типов гетероструктур метод интерференции в видимой области спектра является эффективным средством контроля толщины тонких слоев. К таким структурам относятся, например, эпитаксиальные структуры кремний на сапфире, структуры поликристаллический кремний — диэлектрик — кремний, эпитаксиальные структуры феррит-гранатов.
Диапазон измеряемых значений толщины и погрешность измерений
Интерференция в видимой области спектра позволяет измерять толщину эпитаксиального слоя в гетероструктурах с диэлектрической подложкой вплоть до 0,2...0,3 мкм. Верхний предел измеряемого значения толщины может ограничиваться влиянием сильного поглощения света в эпитаксиальном слое. По мере увеличения толщины слоя вследствие поглощения света амплитуда экстремумов уменьшается и интерференционный контраст исчезает.
Для эпитаксиальных слоев кремния, например, верхний предел измеряемой толщины эпитаксиального слоя не превышает нескольких микрометров. Случайная погрешность измерений толщины на практике находится с вероятностью 0,95 в доверительных границах ± 5%.