Устройство для контроля полупроводниковых структур по фотоответу

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР ПО ФОТООТВЕТУ, источник лазерного из чения, выход которого собдинен с периым входом блока сканирования , выход которого подключен к входу оптической системы, выход которой связан с попупроводтисовой структурой , выход которой соединен с входом усилителя, выход которого подключен к первому входу видеоконтрол1 ного блока, первьтй и второй выходь генератора си хроимпупьсов сс)единены с вторым и третьим входами блока сканирования соответственно , отпичающеес я тем, что, с целью повышетш быстродействия , в него ведены первый н второй ждущий мультивибраторы, первый и второй формй1Х)ватели импульсов, блок совпадения , формирователь метки, к 4мутатор и импульсный вольтметр, причем входы первого и второго ждущих мультивибраторов подключены к первому и второму выходам генератора синхроимпульсов и второму и третьему входам видеоконтрольного блока соответственно, выходы Первого и второго ждущих мультивибраторов соедитены через первый и второй фо н«пфоватепи импульсов с первым и вторым входами блока совпадения соответственно, выход которого сое (Л динен с управляющим Ьходом коммутатора и через формирователь метки - с четвертым входом видеоконтрольного блока, первый вход которого подключен к сигнальному входу коммутатора, выход которого подключен к входу импульгсного вольтметра.

ае а»

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗСЮ 01 В 31/26

1

ОПИСАНИЕ HS06PETEH)R:::И RSTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTI44 (21 ) 33851 47/1 8-21 (22} 02.02.82 (46) 07.07.83. Бюл. Ив 25 (72) В.И.Шафер (53) 621 .382. 3 (088.8) (56) 1. Заявка ФРГ % 2902495, кл. G 01 R 31/28, 23 01.79.

2. Электронная техника. 1978, сер. 7, вып. 1, с. 50. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДУПРОВОДНИКОВЪ|Х СТРУКТУР

ПО ФОТООТВЕТУ, содержашее источник лазерного излучения, выход которого соединен с первыМ входом блока сканирования, выход которого п<щключен к входу оптической системы, выхоц которой связан с полупроводниковой структурой, выхоц которой соединен с входом усилителя, выход которого подключен к первому входу видеоконтрольного блока, первый и второй выходы генератора синхроимпульсов соединены с вторым и третьим входами блока сканирования соответственно, о т л и ч а ю ш е е с,я тем, что, с далью повышения быстродействия, в него ввецеяа первый и второй ждуший мультивибраторы, первый и вто- рой формирователи импульсов, блок совпадения, формирователь метки, коммутатор и импульсный вольтметр, причем входы первого и второго ждуших муль тивибраторов подключены к первому и второму выходам генератора синхроимпульсов и второму и третьему входам видеоконтрольного блока соответственно, выходы первого и второго ждуших мультивибраторов соедийены через первый и второй формирователи импульсов с первым и вторым входами блока совпадения соответственно, выход которого соединен с управляюшим входом коммутатора и через формирователь метки - с четвертым входом видеоконтрольного блока, первый вход которого подключен к сигнальному входу коммутатора, выхоц которого подключен к входу импульсного вольтметра.

3. 0276Е13

Изобретение относится к иэмерительной технике и может быть использовано с в электронной промышленности для неразрушающего контроля и анализа попупроводниковых структур.

Известно устройство для бесконтактного измерения потенциалов, содержащее электронную оптическую систему для сканирования луча, исследуемую интегральную схему (ИС), камеру, систему

10 механической фиксации ИС в камере, коллектор вторичщлх электронов и спектрометр. В этом устройстве измеряющим зондом служит электронный пуч растрового электронного микроскопа (РЭМ). 15

Электронный луч, направленный на измеряемую точку, создает поток вторичных электронов, электроны проходят через сетку коллектора вторичных эпектроиов, попадаю на электроды, размещенные эа 20 коллектором и направляются в спектрометр для:определения энергии рассеянных вторичных электронов (l j

К недостаткам указанного устройства о носятся необходимость создания в ка- 25 мере с исследуемой ИС высокого вакуума и возникновение повреждений ИС в процессе обпучения высокоэнергетичес ким пучком электронов.

Наиболее близким к предлагаемому 30 по технической сущности является лазерный сканирующий микроскоп для анализа полупроводниковых структур микроэлектроники, содержащий источник лазерного излучения, систему сканирования, оптическую систему, исследуемую полупроводниковую структуру, усилитель и видеоконтрольное устройство (ВКУ) Анализ попупроводниковых структур может производиться визуально по фотоответному 40 изображению в режиме Модуляция яркости", при этом сигнал фотоответа подается на модулятор электронно-лучевой трубки ВКУ, и количественно в режиме

Модуляция отклонения", при этом сигнал 45 фотоответа складывается с сигналом кадровой развертки и подается в канал вертикального отклонении ВКУ. При отключении кадровой развертки имее место режим Линейное сканирование", позво50 пяющий получить информацию о топологии и величине фотоответа вдоль одиой строки Г23.

Недостатками известного устройства являются низкая производительность и, точность контроля при измерении величи55 ны фотоответного сигнала в заданной точке поверхности структуры. Это. вызвано тем, что измерение проттэводится с применением значительного числа ручных операций. Так, например, для измерения фотонапряжения в заданной точке не« обходимо выделить выбранную точку ия фотоответном изображении в режиме "Модуляция яркости, затем в режиме "Линейное сканирование получить на экране

ВКУ осциллограмму одной строки фотоответного изображения, содержащую заданную точку и, выделив местонахождение заданной точки на осциллограмме, произвести в ней измерение фотоответного напряжения путем сравнения с амплитудой калибровочного сигнала. Точность таких измерений по осциллографическому изображению не превышает +10%.

Бель изобретения - повышение быстродействия контроля при измерении величины фотонапряжения в заданной точке поверхности полупроводниковой структуры.

Для достижения укаэанной цели в устройство для контроля полупроводниковых структур по фотоответу, содержащее иоточник лазерного излучения, выход которого соединен с первым. входом блока сканирования, выход которого подключен к к входу оптической системы, выход кс торой связан с полупроводниковой структурой, выход которой соединен с входом усилителя, выход которого подключен к первому входу видеоконтропьного блока, первый и второй выходы генератора синхроимпульсов соединены с вторым и третьим входами блока сканирования соответственно, введены первый и второй ждущий мультивибраторы, первый и втс» рой формирователи импульсов, блок сов» падения, формирователь метки, комму татор и импульсный вольтметр, причем входы первого и второго ждущих мультивибраторов подключены к первому и второму выходам генератора синхроимпупьсов и второму и третьему входам видеоконтропьного бпока соответственно, выходы первого и второго ждущих мультивибраторов соединены через первый и вто-. рой формирователи импульсов с первым и вторым входами.блока совпадения соответственно, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и через формирователь метки - с четвертым входом видеоконтропьного блока, первый вход которого подключен к сигнальному входу коммутатора, выход которого подключен к входу импульсно-о вольтметра.

На чертеже представлена структурйая схема предлагаемого устройства.

Лазерный луч источника 1 лазерного

1 излучения направляется на блок 2 сканирования, с которого поступает в оптическую систему 3, а затем на исследуемую полупроводниковую структуру 4. Выход исследуемой полупроводниковой структуры 4 соединен с входом усилителя 5 фотонапряжения, выход которого соединен с первым входом вицеоконтрольного блока (ВКБ) 6. Синхронная работа всего уст 10 ройства задается генератором 7 синхроимпульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми и вторыми входами синхронизации блока 2 сканирования, блока 6 и блока

8 управления, состоящего иэ первого и второго ждущих мультивибраторов 9 и

10, первого и второго формирователей

1 1 и 12 импульсов и блока 13 совладения. Выход блока 8 управления соединен с входом формирователя 14 метки и с первым входом коммутатора 15, второй вход которого соединен с выходом усилителя 5, а выход алектронного коммутато ра 1 5 соецннэл с входом HMTpjnbc Bopo; вольтметра 16. Выход формирователя

14 метки соединен с вторым сигнальным входом блока 6.

Устройство работает следующим обра«

Лазерный луч от источника 1 лазерного излучения разворачивается в растр блоком 2 сканирования, фокусируется оптической системой 3 и сканирует по поверхности исследуемой полупроводниковой структуры 4, в результате чего возникает навецейное фотонапряжение. Сигнал наведенного фотонапряжения усиливается усилителем 5 фотонапряжения и поступает на первый сигнальный вход ВКБ 6.

Развертывание по строкам фотоответного изображещи. на экране ВКБ 6 и построчное сканирование лазерным лучом поверхтуры 4 производится синхронно путем подачи на первые и вторые вхоцы синхро-; 5 низации блока,2 сканирования и ВКБ 6 синхроимпульсов соответственно с первого и второго выходов генератора 7 сннхроимпульсов. При атом с первого выхода генератора 7 синхроимлульсов снимают строчные синхроимпульсы, а с второго выхода — кадровые синхроимпулт сы. Синхронмлульсы с первого и второго выходов генератора 7 сннхроимпульсов поступают соответственно на первый и второй входы блока 8 управления. Блок

8 управления предназначен цля запуска формирователя 14 метки, электронного

3 1027653 4 коммутатора 15 и управления перемещением метки по акрану ВКБ 6. Для этого поступающие на первый вход блс» ка 8 управления строчные синхроимпульсы запускают ждущий мультивибратор 9, формирующий импульсы с длительностью, регулируемой в пределах длительности одной строки, задним фронтом которых запускается формирователь 1 1 импульсов. Аналогично лоступающиь на второй вхоц блока 8 управления кадровые синхроимпульсы запускают ждущий мульти вибратор 10, формирующий импульсы с длительностью, регулируемой в пределах длительности одного кадра, зацннм фронтом которых запускается формирователь

12 импульсов, формирующий импульсы длительностью равной длительности одной строки. С формирователей 11 н 12 импульсов импульсы поступают соответственно на первый и второй вхоцы блока

13 совпадении. В момент поступления, импульсов одновременно на цва входа. блока 13 совпадения на его выходе фор. мируется импульс. Регулировкой цжитель ности импульсов ждущих мультивибраторов 9 и 10 и, следовательно, регулровкой задержки запуска формирователей 11 и 12 импульсов относительно начала соответственно строки и кадра получают на выходе блока.1З совпадения импульсы с,зацанной задержкой относительно начала развертывання изобра жения на экране ВКБ 6, которые слецуют с частотой кадров. Импульсы с выхода блока 8 управления одновременно посту лают на формирователь 14 метки и на первый вход алектронного коммутатора

15. С выхода формирователя 14 метки импульсы поступают на второй вкоц BKB

6 и на телевизионном экране высвечивается яркостная метка. Одновременно электронный коммутатор 15 подключает ности исследуемой полупроводниковой струк- к выходу усилителя 5 фотонапряжения импульсный вольтметр 16, который иэ меряет мгновенное значение напряжения, соответствуктщее фотонапряжению в точке . . высвечивания яркостной меткой.Для измере-. ния фотонапряжения в заданной точке полу провоцниковой структуры 4 необходимо подключить импульсный вольтметр 16 в момент прохождения лазерного пуча по соответствующей точке на поверхности полупроводниковой структуры 4. Так как сканирование поверхности полупроводниковой структуры 4 производится синхронно с разверткой фотоответного изображения на экране ВКБ 6, цля измерения фотоналряжения в заданной точке необхоци5 10276 мо с помощью блока 8 управления, регупируя задержку запуска формирователя

14 метки, совместить яркостную метку с заданной точкой на фотоответном изс бражении, при етом импульсы с выхода у блока 8 управления одновременно подключат через электронный коммутатор 15 импульсный вольтметр 16 к выходу усилителя 5 фотонапряжения, и измеренное импульсным вольтметром 16 мгновенное 16 значение напряжения будет соответствовать фотонапряжению в выбранной точке на фотоответном изображении. С цепью контроля или анализа полупроводниковой структуры по фотоответу измеряют фото- % напряжение в заданных контрольных точек на фотоответном изображении исследуе- мой структуры и сравнивают его со значениями фотонапряжения, полученными в тех же точках для аталонной полупро- 20 водниковой структуры, По результатам количественного срав нения в контрольных точках судят о ка83 4 честве исследуемой структуры или о наличии дефекта и его местонахождении.

Высокая производительность контроля и точность совмещения с заданной точ.кой поверхности полупроводниковой структуры позволяет использовать данное yew ройство для локализации мест микроплазмы, каналов утечки и различных неоднородностей в р-и -переходах.

Использование предлагаемого устройства возможно на этапах изготовления кремниевых пластин, полупроводниковых приборов и интегральных схем. Контроль полупроводниковых материалов позволяет отбраковать дефектные пластины на ранних стадиях производства полупроводниковых.приборов, а контроль и анализ полупроводниковых приборов позволит обеспечить повышение выхода годных иэделий и повысит технико-экономические показатели производства за счет совершенствования технологии производства.

Составитель Н. Шиянов

Редактор Т. Портная Техред М.Коштура Корректор C. Шекмар

Заказ 4733/50 Тираж 710 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4