Способ определения внутренних механических напряжений в тонких пленках

 

Изобретение относится к микроскопическим методам измерений и может быть использовано в полупроводниковой микроэлектронике для контроля тонкопленочных структур. Цель изобретения повышение точности и упрощение процесса измерений. Согласно изобретению в подложке под краем пленки вытравливают окно. Вырезают участок подложки со свободно висящим краем пленки, причем край участка скрайбируют параллельно свободному краю пленки. Величину деформации пленки определяют по теневому изображению свободного края пленки, которое получают в микроскопе, например электроном. Причем угол между осью микроскопа и поверхностью объекта должен удовлетворять условию α= arctg(A+h)/l, где A амплитуда деформации пленки, h глубина травления окна в подложке, l протяженность окна в направлении, перпендикулярном краю пленки.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых приборов для контроля структур. Цель изобретения повышение точности и упрощение процесса измерений. П р и м е р. Внутренние механические напряжения определялись в пленке оксида кремния, нанесенной на эпитаксиальный слой кремния n-типа проводимости, с удельным сопротивлением 1 Ом ˙ см и толщиной 1,8 мкм на р-подложку кремния типа КДБ-10. Пленку оксида кремния получают окислением структуры при температуре 1150^оС в атмосфере переменного состава: Na + O₂ в течение 10 мин и НСl + O₂ 3,5 мин. В выращенном окисле SiO₂ толщиной 0,2 мкм фотолитографией вытравливают окна. После этого структуру травят в смеси едкого калия с изопропиловым спиртом и водой в течение 20 мин на глубину травления 45 мкм. За счет подтравливания под окисел его край нависает над структурой. Далее структуру скрайбируют по окислу через выбранные для исследования окна параллельно свободному краю SiO₂ на расстоянии l 0,1 мкм. Часть пластины отламывают и вновь скрайбируют с обратной стороны параллельно полученному излому с шагом скрайбирования 2 мм. Вырезанные заготовки размером 2х15 мм монтируют на держатель электронного микроскопа таким образом, чтобы при наблюдении угол между пучком электронов, проходящим параллельно оси микроскопа и поверхностью структуры, составлял α= arctg(A + h)/l arctg(0,2 + 45)100 ≈ 2,5^о, где A 0,2 мкм амплитуда деформации пленки; h глубина травления окон в подложке. Такое изображение свободного края SiO₂ фотографируют, по фотографии определяют амплитуду деформации и вычисляют величину механического напряжения σ, которая составляет 1,21х10⁹ дн/см².

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ путем вытравливания в подложке окон и измерения геометрических размеров деформированной пленки, по которым судят о величине механических напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерений, после травления подложку скрайбируют по лицевой стороне через выбранные для исследования структуры так, чтобы излом прошел параллельно свободно висящему краю пленки, отламывают часть пластины и вновь скрайбируют ее параллельно полученному ранее излому с шагом, обеспечивающим прохождение излома через исследуемые структуры, вновь отламывают часть структуры подложки и располагают ее под углом α к оси электронного микроскопа, причем a = arctg(A+h)/l, где A амплитуда деформации пленки; h глубина травления окон в подложке; l протяженность окна, вытравленного в подложке в направлении перпендикулярном свободно свисающему краю пленки, а геометрические размеры деформированной пленки определяют по теневому изображению ее свободного края.