Исследование локальных характеристик полупроводниковых структур методом поверхностного электронно-индуцированного потенциала в растровой электронной микроскопии

• Автор: Чжу Шичю
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВ МЕТОДОМ НАВЕДЁННОГО ТОКА (НТ) В РЭМ
§1-1 Зона и функция генерации неравновесных носителей заряда в
полупроводниках электронным зондом РЭМ
§ 1-2 Определение диффузионной длины Ё и скорости поверхностной рекомбинации Б неосновных носителей заряда в полупроводниках:
зонд параллелен плоскости барьера
§ 1-3 Определение Ь и Б в полупроводниках при планарной геометрии:
зонд перпендикулярен плоскости барьера
§1-4 Определение времени жизни неравновесных носителей заряда
методом НТ
§.1-5 Исходные положения детектирования поверхностного
электронно-индуцированного потенциала в РЭМ
ГЛАВА II
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТОДА ПОВЕРХНОСТНОГО ЭЛЕКТРОННО-ИНДУЦИРОВАННОГО
ПОТЕНЦИАЛА В РЭМ
§2-1 Влияние экспериментальных условий на сигнал и контраст
изображения в режиме ПЭИП
2.1.1. Характеристики и расчёт емкостного детектора ПЭИП
2.1.2. Влияние режима сканирования на контраст изображений--
2.1.3. Зависимости сигнала ПЭИП от тока электронного зонда и частоты модуляции
§2-2 Эквивалентная схема детектирования и основные соотношения
для сигналов ПЭИП и ОКНТ
§2-3 Кинетика сигналов и сравнение изображений в методах
ПЭИП и ОКНТ

§2-4 Критический анализ электронной термоакустической микроскопии полупроводников и ее сравнение с методом поверхностного
электронно-индуцированного потенциала
§ 2-5 Примеры применения метода ПЭИП для качественных
исследований полупроводниковых структур
2.5.1. Визуализация электрически активных микронеоднородностей в полупроводниках
2.5.2 Изучение влияния окружающей среды на приповерхностные свойства полупроводников 1
2.5.3 Влияния состояния поверхности и электронного
облучения на контраст изображения — 1
ГЛАВА III
Измерение диффузионной длины Ц времени жизни т и скорости ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ Э неосновных носителей в
ПОЛУПРОВОДНИКАХ МЕТОДОМ ПЭИП в РЭМ 1
§ 3-1 Предпосылки и анализ нового метода измерения Ь и Б на примере
режима НТ
3.1.1 Обоснование методики расчётов и измерений 1 1
3.1.2 Примеры применения метода 1
§ 3-2 Измерение Ь и Б методом ПЭИП при сканировании зонда
перпендикулярно барьеру 1
§3-3 Определение диффузионной длины методом ПЭИП при планарной геометрии объекта с помощью вариации ускоряющего напряжения-137 § 3-4 Опредение времени жизни неосновных носителей заряда методом
ПЭИП 1
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА 1

ВВЕДЕНИЕ
Информация о локальных барьерах, электрически активных микронеоднородностях и их электрофизических свойствах в полупроводниковых кристаллах, от которых в конечном итоге зависят функциональные характеристики современных микросхем, имеет очень важное значение. Поэтому не теряет актуальности задача разработки локальных неразрушающих методов контроля качества полупроводниковых пластин, полуфабрикатных изделий и готовых интегральных микросхем
В настоящее время для локальной диагностики полупроводниковых кристаллов и структур на их основе все более широкое применение находит растровая электронная микроскопия - в связи с ее высоким пространственным разрешением и многообразием информативных методов, как качественных, так и количественных. В частности, растровый электронный микроскоп (РЭМ) используется для измерения таких локальных электрических параметров полупроводниковых кристаллов, как диффузионная длина неосновных носителей заряда Ь, время их жизни т и скорость поверхностной рекомбинации 8. Методы РЭМ позволяют проводить локальные измерения этих параметров, что особенно важно для анализа однородности полупроводниковых материалов, а также при исследовании влияния индивидуальных структурных дефектов на характеристики полупроводниковых структур.
Диффузионная длина Ь и время жизни т характеризуют качество полупроводникового материала, поэтому их измерения приобретают все большее значение, т.к. непрерывное повышение уровня интеграции микросхем приводит к очень высоким требованиям к качеству пластин полупроводникового кремния, являющегося основным материалом для изготовления микросхем высокой степени интеграции. Так, для схем памяти с емкостью 16 и 64 Гбита кремний должен содержать не более 101о-10мсм'3 примесей металлов.

Пэф(81)=11ПУ250-1оЕо (1-68)
графики эффективности сбора носителей для различных значений Ь приводятся на рис. 1-9 [48,57]. Даже при простой аппроксимации
1нт(2о)=(10Ео/Е|)ехр(-г0/Ь), (1 -69)
где 7о=0.5Ко, в работе [58] определена Ь на планарной структуре Сих5-Сс18, однако такое приближение следует рассматривать лишь как оценочное.
Приближенное решение уравнения (1-53) для ОаЛз (Ъ/'К< I) приводится в [59], где одномерная функция генерации аппроксимируется выражением 11(гЯ1)=Но-(г/К.+Ь)ехр(-аг/К), (1-70)
с подгоночными параметрами: Н0=45/4, а=15/4, Ь=1/15. Различие от функции генерации Vu-Wittry [15] при г/Д<0,9 меньше 15%. Тогда 0(г/11)=0()Н(2/К)/11 и полный сигнал НТ определяется в виде:
/нт = 9С’оНм ([ехр( _ацг / Я)/(1 + аЬ / Я) ■
а (1-71)
[Ь + ЦТ / Я + - Ь -1},
а{+аЫК) а
При известном W и измеренном 1нт по этой формуле можно определять Ь с точностью до 6% [59], хотя это утверждение авторов представляется нам некоторой натяжкой.
Итак, в большинстве рассмотренных выше случаях принималось, что вариация Е0 эквивалентна изменению расстояния от точки генерации до коллектирующей поверхности. Обычно т],ф(Н0) - кривая рассчитывается методом подгонки таким образом, чтобы она максимально совпадала с экспериментальной кривой. Подгоночными параметрами являются, в основном, V/, Б, Ь и размеры области генерации. Дальнейшим упрощением является представление г|эф(110) в полулогарифмическом масштабе для относительно больших значений Е0 (>20 кэВ), когда возможно определять I, непосредственно из измерений Г|(Е0), т.е. без процедуры подгонки.
В рассмотренной в настоящем параграфе геометрии эксперимента определялись также профили диффузионной длины с помощью варьирования