EcvPro. Электрохимический cv-профилометр

ECV-Pro производства фирмыNanometrics (США)представляет собой абсолютно новую автоматизированную установку, позволяющую минимизировать погрешности измерений, вызванные действиями оператора. Единственная операция, производимая оператором – установка образца на измерительный столик. После этого ECV-Pro все делает сам.

Впервые в ECV-Pro установлена камера, позволяющая непосредственно во время профилирования контролировать состояние поверхности исследуемого образца. Эта система, названная ECVision, обеспечивает беспрецедентный уровень контроля, недостижимый ранее. Теперь в режиме реального времени возможно наблюдать за тем, что на самом деле происходит с поверхностью во время измерений.

Для работы с нитридной системой сложных полупроводниковых материалов была разработана дополнительная опция ECV-Pro GaN, расширяющая возможности профилометра для оптимального измерения GaN, InGaN и AlGaN.

Ячейки для электрохимического профилирования и уплотнительные кольца.

Сердце профилометра ECV-Pro - ячейка для электрохимического профилирования, а уплотняющее кольцо – наиболее важным ее элемент. Обслуживание электрохимической ячейки ECV-Pro сведено к минимуму за счет интеграции ячейки в систему и оптимизации конфигурации электродов. Новая конструкция ячейки более чем в два раза увеличивает срок службы уплотняющего кольца.

Система циркуляции электролита оптимизирована и обеспечивает равномерное травление полупроводника по всей площади контакта. Модульная конструкция делает возможным замену уплотняющего кольца в течение 30 секунд, исключая его деформации или повреждения.

Электрохимические измерения высокой точности.

Автоматизация измерений дает значительные преимущества только при условии высокой точности. Современная электроника профилометра ECV-Pro исключает дрейф нуля и значительно улучшает соотношение сигнал/шум. Процесс электрохимического CV-профилирования хорошо изучен, точно контролируется и калибруется по специальным стандартам для каждого измерения. В ECV-Pro реализован новый двухчастотный метод измерения, позволяющий найти полное решение для трехмерной модели контакта. ECV-Pro может измерять концентрации носителей в диапазоне от 1·10¹³ см^-3 до 1·10²⁰ см^-3 на глубинах от 50 нм до 50 мкм с разрешением по глубине вплоть до 1 нм.

Метод электрохимического профилирования может эффективно использоваться для точного послойного контроля концентрации легирующей примеси, ее распределения по толщине, положения металлургической границы гетеропереходов и p–n переходов. Возможно травление образца на глубину до несколько микрон с точностью травления не хуже 1 нм. Это позволяет применять ECV-Pro для контроля современных наноструктур, толщины отдельных слоев которых достигают единиц нанометров. Измеренный с помощью электрохимического профилометра ECV-Pro-UV Nanometrics концентрационный профиль основных носителей заряда в гетероструктуре InGaN/GaN с квантовыми ямами представлен на рис.9. На нем наблюдаются пики от трех квантовых ям. По этой зависимости можно точно определить период квантовых ям, а с помощью детального анализа можно получить более прецизионную и полную информацию о заряде, накопленном в квантовых ямах, и об особенностях электронного спектра наноструктуры.

Рис.9. Профиль распределения концентрации ионизированных доноров в гетероструктуре InGaN/GaN с КЯ.

Рис.10. Профиль распределения концентрации легирующей примеси по толщине p-i-n структуры в нитриде галлия.

На рис.10 представлен профиль концентрации носителей заряда в p–i–n-структуре на основе GaN. Электрохимический профилометр реагирует на знак заряда, уносимого электролитом, поэтому он позволяет измерять распределение концентрации электронов и дырок непосредственно в сформированном p–n-переходе готового прибора. Размытие краев p- и n-областей связано с диффузией носителей заряда в слаболегированную область на величину нескольких длин Дебая.