УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ

Полезная модель относится к устройствам для контроля технологии полупроводниковых приборов.
Диэлектрические пленки (диоксид кремния, нитрид кремния или аналогичные), создаваемые на поверхности полупроводниковых пластин или на поверхности металлических пленок, покрывающих поверхность полупроводниковых пластин, могут содержать дефекты в виде сквозных пор. Такие поры микрометровых или субмикрометровых размеров приводят к браку при создании затворов полевых транзисторов, интегральных микросхем или емкостей «металл-диэлектрик-металл» [1].
Для контроля дефектов диэлектрических пленок в виде сквозных пор применяется так называемый электрографический метод. Сущность применяемого метода и устройства для реализации указанного метода заключается в следующем [2,3].
Пластина кремния накрывается поверх диэлектрической пленки смоченной в проявителе, в качестве которого применяется перенасыщенный раствор гидрохинона, фотобумагой, на которую помещают металлический электрод с положительным потенциалом относительно кремниевой пластины. На фотобумаге в местах ее соприкосновения с отверстием в окисле идет реакция восстановления водородом бромистого серебра до металла ("засветка" фотослоя), что проявляется в виде увеличенных черных точек, соответствующих расположению пор в окисле. Работа проводится при красном освещении.
Однако это чисто качественный метод, позволяющий определять только число пор в диэлектрической пленке, но ни их размеры. Поэтому используемое в этом методе устройство представляет ограниченный интерес.
В качестве прототипа в настоящей заявке рассматривается устройство, применяющееся в работе [4]. Способ и устройство основаны на размещении на поверхности диэлектрической пленки капли электролита, опускании в каплю электролита платиновой проволоки и контроле протекания тока в системе «платиновая проволока – капля электролита – диэлектрическая пленка – полупроводниковая или металлическая подложка, контактирующая с металлическим основанием» при подаче положительного напряжения между платиновой проволокой и металлическим основанием. По величине тока и напряжения вольтамперной характеристики указанной системы судят о наличии и размерах поры в диэлектрической пленке.
Недостатки указанного способа и устройства следующие:
капля электролита может попасть на часть поверхности диэлектрической пленки, где нет пор;
в зависимости от состояния поверхности диэлектрической пленки диаметр капли электролита может изменяться и контактировать с неопределенным количеством пор;
для получения статистики нужно многократно удалять капли электролита и повторно наносить их на другие участки поверхности диэлектрической пленки, что существенно увеличивает длительность контроля.
Предложено устройство для контроля дефектов в диэлектрических пленках, созданных на проводящих ток подложках, содержащее металлическое основание, на котором располагается проводящая ток подложка с диэлектрической пленкой, слой электролита, контактирующий с поверхностью диэлектрической пленки, электрод, контактирующий с электролитом, источник тока, связанный с подложкой и электродом контактирующим с электролитом, отличающееся тем, что слой электролита, покрывающий заданную площадь диэлектрической пленки, выполнен с исключением возможности вытекания электролита и за пределы заданной площади диэлектрической пленки.
Технический результат, получаемый при реализации предложенной полезной модели, заключается в том, что предлагается конструкция, позволяющая осуществлять экспрессный контроль дефектов в диэлектрической пленке на большой поверхности вплоть до всей поверхности пленки.
Идея конструкции полезной модели устройства для контроля дефектов в диэлектрических пленках иллюстрируется на Фиг. 1. Здесь 1 – металлическое основание, 2 – кольцо из диэлектрика, в качестве которого может использоваться оргстекло или пластмасса, 3 – вклеенное в кольцо из диэлектрика кольцо из резины, 4 – раствор электролита, в качестве которого может использоваться соленая вода, 5 – электрод из платиновой проволоки, контактирующий с электролитом, 6 – источник и измеритель тока, протекающего в системе «платиновый электрод (5) – электролит (4) – поры в диэлектрической пленке на проводящей ток пластине (7) – металлическое основание (1). Пластина 7 в состав предложенного устройства не входит.
По характеру измеренной вольтамперной характеристики (по величине напряжения, при котором начинается протекание тока) и по величине самого тока при заданном напряжении судят о качестве диэлектрической пленки.
Использование настоящего устройства позволяет во всех случаях определять плотность тока, например, на квадратном сантиметре поверхности пленки. В частности, диаметр диэлектрического кольца 2 может быть на несколько миллиметров меньше диаметра пластины 7.
В устройстве имеются обычные приспособления для прижима кольца 3 к поверхности исследуемой пластины в виде грузов или пружин. Эти приспособления на Фиг. 1 не показаны.
Вместо кольца из диэлектрика может использоваться кольцо из обычного металла типа латуни или алюминия, которое, однако, окисляется после проведения каждого опыта.
Вместо платинового электрода может быть использован электрод из металла типа латуни или алюминия, который, однако, должен меняться из-за окисления после проведения каждого исследования.
Литература:
1. Концевой Ю.А., Филатов Д.К. Дефекты кремниевых структур и приборов. Часть 2. – М.: ЦНИИ «Электроника», 1987 г. – 68 с.
2. Носиков С.В., Пресс Ф.П. Электрографический метод исследования слоев двуокиси кремния и нитрида кремния // Электронная промышленность. – 1971. –  Вып. 1. – С. 69–73.
3. Исследование сплошности тонких диэлектрических пленок методом электрографии / А.Б. Вайнштейн, Г.В. Власова, Г.И. Королева и др. // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. – 1974. – Вып. 2. – С. 57–61.
4. Исследование дефектности защитных диэлектрических пленок: Лабораторная работа № 3 [Электронный ресурс]. – URL:
https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=2ahUKEwiyrsbagqLiAhUNtosKHYo7DvUQFjAAegQIAxAC&url=https%3A%2F%2Fwww.belstu.by%2FPortals%2F0%2Fuserfiles%2F70%2F%25D0%2597%25D0%25B0%25D1%2589%25D0%25B8%25D1%2582%25D0%25B0%2520%25D0%25BC%25D0%25B0%25D1%2582%2FLr3.pdf&usg=AOvVaw3Q3OTTcYNvveUNlnjlbM1O (дата обращения: 22.08.2019).