Спосіб відбраковування потенційно ненадійних гомоепітаксійних структур на основі gаas та inp

Спосіб відбраковування потенційно ненадійних гомоепітаксійних структур на основі GaAs та 3 виробів шляхом активації дефектів кристалічної ґратки напівпровідника електричним полем. Спосіб має наступний недолік. Параметр, по якому здійснюють відбраковування - квазірівноважний опір об'єкту контролю в активному режимі є інтегральним і відхилення його від номінального (еталонного) не пов'язаний напряму із структурними неоднорідностями епітаксійних шарів і може не відображати істинну дефектну структуру матеріалу, тим самим знижуючи надійність такого технічного підходу. В патенті України на корисну модель №42618 [3], запропонований спосіб інтегральної оцінки структурної досконалості напівпровідникових кристалів по відношенню пікових значень дифузійного та головного максимумів рентгенівських дифрактограм, який дозволяє експресно оцінювати ступінь структурної досконалості напівпровідникових матеріалів без їхнього руйнування в широкому діапазоні товщини. Недоліком даного технічного рішення є неможливість виявлення структурних відхилень, пов'язаних з міжшаровими границями епітаксійних структур, а також ступені їхньої структурної нерівноважності. В [4] запропонований неруйнівний спосіб виявлення гомоепітаксійних структур з дифузійно розмитими міжфазовими границями (даний спосіб вибраний за найближчий аналог). Спосіб базується на особливостях відбивання світла від епітаксійних структур при якому виникає інтерференційний ефект. Інтерференція спостерігається при відбиванні падаючого випромінювання від поверхні епітаксійного шару та границі поділу з нижче розташованим шаром (підкладкою). Це має місце в умовах, коли у використовуваному інтервалі довжин хвиль епітаксійний шар прозорий, а його оптичні постійні відрізняються від оптичних постійних нижче розташованого шару (підкладки). Дані умови добре виконуються для гомоепітаксійних структур, в яких епітаксійний шар містить малу концентрацію вільних носіїв, а нижче розташований шар (підкладка) сильно легований. Для таких об'єктів спектральна залежність коефіцієнта відбивання являє собою осцилюючу криву з екстремумів симетричної форми. Наявність перехідних областей в епітаксійних структурах призводить до трансформації інтерферограми: зміни амплітуди, ширини та числа піків. Шляхом порівняння спектрів оптичного відбиття контрольованих структур із еталонним можна виявити зразки, що містять структурні неоднорідності. Недоліками даного технічного рішення є: - необхідність виготовлення еталону, структурна досконалість якого підтверджена якимнебудь іншими методами аналізу, що веде до зростання вартості даного способу контролю; - неможливість оцінки ступені структурного розупорядкування міжфазних областей гомоепітаксійних плівок; неможливість виявлення прихованих метастабільних локалізованих дефектних комплексів, активація яких може призводити до зміни як структурно-фазового стану перехідних областей, так і дефектно-домішкового складу 65586 4 епітаксійного шару, що, у свою чергу, сприятиме недостатньому рівню точності та надійності процесу контролювання. Задачею корисної моделі було отримати більш дешевий, але також неруйнівний спосіб відбраковування із можливістю оцінки ступеня дефектного розупорядкування міжфазних областей і в той же час підвищити його надійність та точність. Вказана задача вирішується завдяки тому, що в способі відбраковування потенційно ненадійних гомоепітаксійних структур на основі GaAs та ІnР, який базується на вимірюванні спектрів оптичного відбиття в інтервалі довжин хвиль 900-1200нм згідно з корисною моделлю, контрольовані структури додатково піддають впливу імпульсного магнітного поля з індукцією 50-70мТл, тривалістю імпульсу 1,0-4,0мс, частотою слідування імпульсів 10-20Гц і тривалістю дії на структури 1-6хв. після чого знову вимірюють спектр оптичного відбиття і шляхом порівняння з вихідним оцінюють надійність гомоепітаксійних структур. Безпосереднє відбраковування структур здійснюється по змінам інтерферограм відбитого світла після виливу на структури слабкого імпульсного магнітного поля. Магнітне поле ініціює спін-залежні процеси перебудови метастабільних нерівноважних дефектних комплексів, яка супроводжуються їхнім розпадом на частини, дифузією продуктів розпаду та наступними реакціями з домішками та дефектами. Макроскопічним проявленням таких процесів є зміна протяжності та структурно-фазового складу міжфазних границь, а отже і умов відбивання світла від них. Це призводить до зміни амплітуди (аж до зникнення) інтерференційних екстремумів, їхньої ширини та кількості піків. Чим вища ступінь структурної нерівноважності епітаксійної структури, тим сильніше проявляється оптичний відгук на дію слабкою імпульсного магнітного поля. Порівнюючи інтерферограми до та після виливу магнітного поля проводять відбраковування потенційно ненадійних гомоепітаксійних структур, виключаючи їх із технологічного процесу на початкових станах виготовлення мікроелектронних приладів. Даний спосіб має наступні відмінності від найближчого аналога: - для виявлення структурно-нерівноважного стану епітаксійних структур останні піддаються обробці в слабкому магнітному полі (В=50-70мТл, =1,0-4,0мс, f=10-20 Гц, t=1-6хв.): - ступінь дефектної неоднорідності міжфазних границь може бути оцінена по відносній зміні інтерферограф, знятих до та після магнітопольової обробки, одної і тої ж епітаксійної структури: - при проведені відбраковування потенційно ненадійних структур немає необхідності виготовлення еталонної структури. Якщо спектр оптичного відбиття гомоепітаксійної структури не зазнав змін або ж ці зміни не суттєві, то з максимальною ступінню ймовірності можна стверджувати про високу структурну досконалість міжфазних границь багатошарової структури, оскільки метастабільні 5 комплекси, що розпадаються під впливом слабкого магнітного поля відсутні, або ж їхня кількість є незначною. Суттєві зміни в осциляційних залежностях оптичного відбиття (зміна кількості інтерференційних максимумів, їхніх напівширин, частотного положення, амплітуди, тощо), зумовлені магнітно-польовою обробкою, свідчитимуть про недостатню структурну довершеність такого матеріалу через існування зазначених метастабільних дефектних утворень у великій кількості в міжшаровій області. Ступінь структурної недосконалості оцінюється з величини відносних відхилень параметрів інтерферограми від вихідних значень. Таким чином, запропоноване нами технічне рішення є більш дешевим, оскільки не потребує еталону, виготовлення якого є достатньо коштовним і в той же час дозволяє здійснити відбраковування гомоепітаксійних структур з більшою ступінню надійності та точності через вплив слабкою імпульсного магнітного поля на приховані дефекти структури, що в подальшому може призвести до трансформації спектрів оптичного відбиття, а також оцінити ступінь структурної недосконалості міжфазних границь по величині відносних відхилень, параметрів інтерферограм від початкових. Приклад конкретного виконання Запропонований спосіб відбраковування був реалізований на приладових гомоепітаксійних структурах на основі InР та GaAs, отриманих газофазовою епітаксією. Параметри структур представлені в таблиці. На Фіг.1 та 2 приведені спектри оптичного відбивання до (Фіг.1, а; Фіг.2, с) та після (Фіг.1, b; Фіг.2, d) обробки епітаксійних структур імпульсним магнітним полем з індукцією 60мТл, частотою 65586 6 10Гц, тривалістю одного імпульсу 1,2 мс, протягом часу 5 хв. гомоепітаксійних структур на основі GaAs та ІnР, відповідно. Як слідує з представлених результатів магніто-польова обробка призводить до суттєвої зміни інтерференційної картини гомоепітаксійних структур на основі ІnР (Фіг.2) і практично повному зникненню інтерференції в епітаксійних структурах на основі GaAs (Фіг.1) в спектральній області 900-1200нм. Це вказує на те, що вирощені структури характеризуються високим ступенем структурної нерівноважності і є потенційно ненадійними. Причому концентрація локальних метастабільних комплексів дефектів, виявлених магнітно-польовою дією, в структурах на основі GaAs більша (відсутність інтерференції) ніж у випадку структур на основі ІnР (слабка інтерференція присутня). Відсутність ж змін у інтерферограмах свідчила б про високу структурну досконалість міжфазних границь та про потенційну стабільність такої структури. Джерела інформації: 1. Арсенид галлия в микроэлектронике / У.Уиссмен, У.Френсли, У.Дункан и др. / под ред. Н.Айнспрука, У.Уиссмена / пер. с англ., под ред. В.Н.Мордковича. -М.:Миp. 1988.-555с. 2. Бідник Д.І., Ілюк І.Є., Молчанов К.В… Пенцак І.Б. Спосіб відбраковувани інтегральних схем. Пaтeнт України на винахід № 6595, Бюл. №8, 1994р. 3. Новиков M.M., Теселько П.О., Сушко В.Г., Ремешок П.І. Спосіб інтегральної оцінки структурної досконалості кристалів. Патент України на корисну модель №42618, 2001. 4. Батавин В.В… Концевой Ю.А., Федорович Ю.B. Измерения параметров полупроводниковых материалов и структур. - М.: Радио и связь. 1985.254с. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 65586 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601