Способ определения концентрации примесей в полупроводниковой пластине

 

ОП ИСАНГИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ и) 480029

Союз Советских

Социалистических

Республик

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.07.72 (21) 1812117/26-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Опубликовано 05.08.75. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 25.03.76 (51) М, Кл, С 01г31/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.382.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. И. Урывский, А. H. Седов, В. С. Иванов и В. П. Манаенков (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ПРИМЕСЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПЛАСТИНЕ

Л cos8.„

sin 8„, 2ки,tg—

Изобретение может быть применено в производстве полупроводниковых приборов.

Известен неразрушающий способ определения концентрации носителей в эпитаксиальном кремнии, основанный на явлении полного внутреннего отражения, возникающего при падении электромагнитной волны светового диапазона на границу раздела двух прозрачных сред с оптическими показателями преломления и, )n, (например, германий кремний). Углы падения выбираются больше критического. Излучение проникает во вторую среду и полностью возвращается обратно.

Критический угол определяют по формуле:

sin8„ „, — — — = n, n)

2 где и, — оптический показатель преломления элемента НПВО;

n> — оптический показатель преломления неизвестной среды; и — относительный иоказатель преломления.

При наличии примеси .в тсремнии показатель преломления его меняется и, как следствие, меняется значение Окрн,. Кроме того, происходит частичное поглощение энергии электромагнитной волны свободными носителями примеси. Это свидетельствует о нарушенном полном внутреннем отражении (НПВО).

Способ включает в себя определенис зависимости величины поглощения излучения от концентрации примеси.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет определить распределения концентрации примеси по всей толщине образца, так как для его реализации требуется постоянный показатель преломления образца.

С целью определения распределения примеси по толщине полупроводниковой пластины, согласно предложенному способу, регистрируют изменение относительной разности фаз отраженной и падающей волн, строят зависимость производной поглощения падаюшего излучения от длины волны. Затем, определив глубину проникновения падающего излучения

20 по углу падения и используя зависимость величины поглощения излучения от концентрации примеси, определяют искомую зависимость концентрации примеси от глубины проникновения излучения.

Глубину проникновения падающего излучения рассчитывают по следующей формуле: !

480029,где Х вЂ” длина, волны падающего излучения;

n1 — показатель преломления элемента

НПВО;

Π— угол падения;

6 — относительная разность фаз (8=5, — о, ), где 3 — разность фаз поперечной компоненты отраженной и падающей волны;

6 — разность фаз параллельной компоненты

Распределение концентрации примеси по толщине полупроводниковой пластины определяют следующим ооразом. Образец с неизвестным распределением примеси помещаю ( в приставку НПВО и, посылая на образец излучение меняющейся длины волны от монохроматора, регистрируют изменение относительной разности фаз отраженной и падающей волн. Изменение фаз компонент отраженной и падающей волн определяют по формулам

25 (>) ) si и - 0„„— и и cos8„,„, 1 sill 8пan п (2)

2 я и -8„„

I cos8„„V sin -8„„— и-

2 зш - 8„„ б = f(d) и р = /(Х).

Глубину проникновения излучения можно определить как расстояние от границы раздела двух сред до того уровня, на котором амплитуда электрического поля уменьшается в 1 раз

Х

dp— (4)

2 пР я и - 8» — n

55 где d„— глубина проникновения;

Х вЂ” длина волны излучения;

8 д — угол падения.

Из (4) имеем

Х

) sin" 0„„— и = а - 2-.n(60 (5) Подставляя уравнение (5) в уравнение (3), получают

35 где о = б — б — относительная разность !! фаз;

6 — разность фаз поперечной компоненты отраженной и падающей волн;

6 и — разность фаз параллельной компоненты.

Строят зависимость разности фаз (6) и производной поглощения падающего излучения (p ) примесями как функции длины волны 45

8 cosO,„, 2 s i и - О,,„, д 2 и, откуда

cos0„„

Йр—

2-..n tg

si и- 0„„

Найдя зависимость d„= f(X), получают другую зависимость р = f(d„). Определив величину поглощения (p) по величине концентрации примеси (с) известным способом и используя полученные зависимости: р = ((с), р = /(с), р = f(d„) Предмет изобретения

Способ определения концентрации примесей в полупроводниковой inластине, основанный на явлении полного, внутреннего отражения световой волны, путем определения зависимости величины, поглощения излучения от концентрации примеси, отличающийся тем, что, с целью определения кривой распределения примеси по толщине полупроводниковой пластины, регистрируют изменение относительной разности фаз отражен ной и падающей волны, определяют зависимость производной поглощения излучения от длины !Bo;Iны, измеряют глубину проникновения падающего излучения, определяют за висимость концентрации примеси от глубины проникновения излучения.

2. Способ по п. 2, отличающийся тем, что глубину проникновения падающего излучения рассматривают по формуле:

Л cos0.„, 3

2тсп tg—

2 где Х вЂ” длина волны падающего излучения;

n — показатель преломления элемента

НПВО; получают истинную кривую распределения концентрации примеси как функцию глубины проникновения, излучения с = f(d„). Производ ную поглощения излучения определяют с целью учета не суммы искомого поглощения на данной глубине, а приращения концентрации за счет приращения глубины проникновения излучения.

Для плавного увеличения глубины проникновения используют увеличение длины волны, а для резкого увеличения глубины проникновения уменьшают угол падения излучения О„„„приближая его к критическому (8„„ О Р...). Способ позволяет определить распределение концентрации примеси по толщине полупроводниковой пластины.

480029

Составитель В. Авдонин

Техред 3. Тараненко

Редактор Т. Орловская

Корректор И. Симкина

Заказ 172/337 Изд. № 960 Тираж 902 Поли исное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

О. — угол падения; о — относительная разность фаз; (б = 6 † ),где о i — разность фаз поперечной компоненты, отра. женной и падающей пол.ны;

6 — разность фаз параллельной компоненты.