199020. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés félvezető rétegszerkezetek rétegvastagságának meghatározására
3 HU 199020 B 4 felület admittanciájának a valós és képzetes részét a marási mélység függvényében, amely az a) mérés idótartam-áram-vastagság adataiból határozható meg. A különböző anyagösszetételű és/vagy adalékolású rétegek határfelületének helye a konduktancia jel (admittancia valós része) szélső értékénél van, azaz általa meghatározott. A találmánnyal tehát eljárást hoztunk létre félvezető rétegszerkezetek rétegvastagságának meghatározására, amelynek során egy a rétegszerkezetet hordozó félvezető mintát vizsgálunk, azt elektrolittal érintkeztetjük és anódosan marjuk, a marás közben az áram integrálása alapján meghatározzuk a marás mindenkori mélységét, a mintát a marással egyidejűleg periodikus villamos jellel gerjesztjük és mérjük a jelre adott választ, és a találmány szerint mérjük a minta admittanciájának a gerjesztés frekvenciáján felvett valós összetevőjét, azaz konduktanciáját, vizsgáljuk ezen összetevő szélsőértékeit és rögzítjük a szélsőértékekhez tartozó marási mélységek adatait, amelyek a minta vizsgált rétegeinek az átmeneteit jelölik ki. Ha n típusú mintát mérünk, akkor annak az elektrolittal érintkező felületét fénynyel gerjesztjűk. Az eljárás időszükségletét lényegesen csökkenti, hogy a marást a teljes mérés során folyamatosan végezzük. Az eljárás paramétereinek megfelelő beállításával gondoskodunk arról, hogy a marás a minta felületét egyenletesen támadja. A mérés szempontjából kedvező, ha a gerjesztést 500 Hz és 10 kHz közé eső frekvenciájú szinuszos jellel végezzük. Az eljárás szempontjából előnyös, ha a marást 1 uA és 100 uA közé eső erősségű árammal végezzük. Szintén előnyös, ha a gerjesztő jelet egy az elektrolitba merülő és a minta mart felületét körülfogó platina elektród és a minta valamely egyéb felületéhez hozzányomott legalább két hegyes végű elektród közé kapcsoljuk. A mintával való kontaktus javítható, ha a mérés megkezdése előtt a hegyes elektródok és a minta között elektromos kisülést létesítünk és ezzel az elektród hegyanyagát kissé a mintába ötvözzük. A találmánnyal berendezést is létrehoztunk az eljárás foganatosítására, amely tartalmaz elektrolittal töltött cellát, ennek elektrolitjába merülő szén elektródot, telitett kálóméi elektródot és a minta mart felületét körülvevő platina elektródot, a minta marásnak nem kitett valamely felületével érintkező elektródokat, a szén elektród és a minta közé szabályozott nagyságú potenciált kapcsoló potenciosztátot, amely a kálóméi elektróddal és egyenáramú áramforrással kapcsolódik, a marási áram jelét fogadó áramintegrátort, a fémelektród és a minta közé periodikus jelet kapcsoló generátort és a mintának a periodikus gerjesztésre adott válaszjelét mérő egységet, és a találmány szerint a mérő egységet konduktancia mérő egység képezi. A kunduktancia mérő egységben célszerűen lock-in erősítő és fázisérzékeny erősítő van. Előnyös, ha a konduktancia mérő egység kimenete jelfeldolgozó egység első bemenetéhez csatlakozik és ennek másik bemenete az áramintegrátör kimenetével van összekötve. A jelfeldolgozó egység előnyösen a marási mélység - konduktancia diagramot megjelenítő írószerkezetet tartalmaz. A találmány szerinti megoldás legfontosabb előnyét a mérési pontosság növelése és a mérési idő lényeges lecsökkentése képezi. A folyamatos marás ugyanis sokkal rövidebb mérési időt eredményez az ismert eljárásokhoz képest, ahol a marást rétegenként meg kell szakítani. A mérés pontosságát növeli, a számításokat pedig egyszerűsíti az a tény, hogy a konduktancia maximuma mindig a fizikai átmenet helyénél jelentkezik. A találmány szerinti megoldást a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az: 1. ábra a találmány szerinti berendezés egyszerűsített elrendezési vázlata, és a 2. ábra egy példakénti mérés eredményeit szemléltető diagram. Az 1. ábra elrendezési vázlatán elektrolitot tartalmazó és önmagában ismert l cella belső elrendezése látható. Az 1 cella 2 elektrolitot tartalmaz, amelyet a' példakénti esetben 0,1 n-2 n KOH oldat képez. A tapasztalatok szerint ez az elektrolit biztosítja a legkedvezőbb feltételeket a méréshez, bár megfelelő eredményeket kapunk egyéb elektrolitok, például hasonló töménységű NaOH, HC1 és Tiron oldatokkal is. Az 1 cella egyik oldalán 3 tömítéssel ellátott szélű nyílás van, amelyet a 3 tömi l éshez rugalmasan hozzáfeszit.ett vizsgálandó félvezető 4 minta zár le. Az 1 cellában lévő 2 elektrolitba merülnek a méréshez szükséges elektródok, amelyeket 5 szén elektród, a vonatkoztatási feszültséget szolgáltató telített fi kálóméi elektród és a 4 minta előtti nyílást körülvevő, gyűrű alakú 7 platina elektród képeznek. A mérés foganatosításához a félvezető 4 minta hátoldaléhoz és/vagy elülső oldalához ohmos kontaktust, kell létesíteni. Ezt jellegzetesen 25 um görbületi sugarúra kihegyezett volfrám 8,9 elektródokkal létesítjük. A megfelelő érintkezés és annak ellenőrizhetősége érdekében a platina elektródokból többet, azaz legalább kettőt célszerű használni, amelyeket 10 feszítő egység segítségével rugalmasan a 4 mintához nyomunk. A 8, 9 elektródok hegyét a 4 minta anyagának megfelelő kontakt.usfémmel (pl. Sn vagy In) is célszerű bevonni. Az érintkezés továhhi 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 fiO f>5 4
