199020. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés félvezető rétegszerkezetek rétegvastagságának meghatározására
5 HU 199020 B 6 javítása érdekében 11 beégető egység felhasználásával a mérés megkezdése előtt a félvezető és a 8, 9 elektródok között megfelelően feltöltött kondenzátort sütünk ki, amely kis mennyiségű fém beőtvözódésével jár. A mérési elrendezés elektronikus egységeihez tartozik a szükséges egyenfeszültséget előállító 12 egyenáramú áramforrás, 13 potenciosztát, amely a 6 kálóméi elektróddal, az 5 szén elektróddal és a 12 egyenáramú áramforrással kapcsolódik, ehhez és a 8, 9 elektródokhoz kapcsolt 14 áramintegrátor, továbbá a 4 mintát nagyfrekvenciás jellel gerjesztő 15 generátor, a 4 minta admittanciájának valós összetevőjét mérő 16 konduktancia mérő egység és a 16 konduktancia mérő egység, valamint a 14 áramintegrátor kimeneti jeleit fogadó 17 jelfeldolgozó egység. Az elrendezéshez tartozik ezen kívül 18 szivattyú, amely az egyenletes marási felület biztosítása érdekében a 2 elektrolitot folyamatosan cirkuláltatja vagy N2 gáz átbuborékoltatásával keveri, amivel a marási termékeket a félvezető felületéről eltávolítja. Az 1 cellán a mintafogadó nyilassal szemben 19 ablak van kialakítva, amelyen keresztül a 4 minta 20 fényforrással megvilágítható. A mérés során a 4 mintának a 2 elektrolittal érintkező felületét az 5 szén elektród és a 8, 9 elektródok között létesített egyenfeszültséggel anódosan marjuk. Az anódos méréshez szükséges egyenfeszültséget (marófeszültséget) a félvezető 4 minta I-U karakterisztikája alapján választjuk meg. A feszültség beállításához a 13 potenciosztétot használjuk, ehhez vonatkoztatási értéknek a 6 kálóméi elektród által szolgáltatott feszültséget választjuk. Az oldat, azaz a 2 elektrolit és a félvezető 4 minta felülete között spontán kialakuló pontenciált a továbbiakban az oldat nyugalmi potenciáljának nevezzük, értékét a 6 kálóméi elektródhoz képest adjuk meg. A mérés elvégezhetősége érdekében néhány feltételt be kell tartanunk. Ezek: 1) A félvezetőnek az 5 szénelektródhoz képest a vezetési típustól függetlenül pozitív feszültségűnek kell lennie, hogy az anódos marás végbemehessen. 2) n típusú anyagnál a marás lejátszódásához a félvezetőt a tilos sávjánál nagyobb vagy azzal egyenlő energiájú fénnyel kell megvilágítani, hogy ezáltal létrejöjjenek a marás lejátszódásához szükséges kisebbségi töltéshordozók (lyukak). 3) A 2 elektrolit megválasztásánál gondoskodni kell arról, hogy:- az anódosan oxidált termékeket tartsa oldatban, és- a marás során a félvezető minta felülete a lehető legkisebb felületi egyenlőtlenségeket mutassa A 2 elektrolitra itt vázolt feltételeket a hivatkozott példakénti oldatok teljesítik. Az egyenletes (tehát kis érdességű) felület a megfelelő elektrolit választásán kívül a következő paraméterek beállításával érhető el. a) p típusú anyagnál a maró feszültség alkalmas megválasztásával 1 pA-100 pA marási áramot állítunk be. Miután a maró feszültség a félvezető 4 mintát nyilóirányban feszítő elő, a konduktancia mérés lehetővé tételéhez a 12 egyenáramú áramforrás segítségével a 7 platina elektród és a 8, 9 elektródok között megfelelő záróirányú előfeszitést létesítünk. Ennek jellegzetes értéke 0,2-0,6 V a 6 kálóméi elektródra vonatkoztatva. b) n típusú anyagnál az 1-100 pA tartományba eső marási áramot a 20 fényforrás fényintenzitásának és a maró feszültség értékének alkalmas megválasztásával állítjuk be. c) Mindkét esetben gondoskodni kell az elektrolit keveréséről, hogy a marási termékek eltávozzanak. Erre a 18 szivattyút használjuk, amire a fentiekben már utaltunk. A nagyfrekvenciás admittancia (impedancia) mérés végrehajtásához a 15 generátorral a 7 platina elektród és a félvezető 4 minta ohmos kontaktusát képező 8, 9 elektródok közé alacsony torzitású szinuszos jelet kapcsolunk, amelynek ismétlődési frekvenciája 500 Hz-10 kHz között változtatható, effektiv értéke pedig 5 mV-50 mV között van. A félvezető minta válaszát (a feszültséghez képest eltolt fázisú áramjelet) a 16 konduktancia mérő egységhez vezetjük, amely kettős lock-in erösitöt és fázisérzékeny detektort tartalmaz, és kimenetén elkülönítve szolgáltatja az admittancia valós (konduktancia) és képzetes (szuszceptancia) összetevőit, illetve szükség esetén az impedancia két összetevőjét. Az anódos marás maróáramát a 14 áramintegrátor dolgozza fel, és kimenetén a vizsgált minta geometriai méreteinek és sűrűségének megfelelően kiértékelt rétegvastagság adatokat szolgáltatja. A 17 jelfeldolgozó egység y összetevőként fogadja a 16 konduktancia mérő egység kimeneti admittancia jelét és x összetevőként a 14 áramintegrátor által meghatározott rétegvastagság jelet, és az x-y függvényt megjeleníti. Amennyiben a 17 jelfeldolgozó egységet számítógép képezi, úgy annak bemenetéi egy-egy analóg-digitél átalakítón keresztül kapcsolhatók össze az említett kimenetekkel. A mérés végeredményeként megkapjuk a konduktancia értékének a változását a marási mélység (az eltávolított réteg vagy rétegek vastagsága) függvényében, és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
