DE69003760T2

DE69003760T2 - Spektroskopiesysteme bei der Elektroreflexionsmessung.

Info

Publication number: DE69003760T2
Application number: DE90114222T
Authority: DE
Inventors: Claude Alibert
Original assignee: CSELT Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: IT1232420B; EP0410404A2; IT8967630A0; EP0410404B1; DE410404T1; DE69003760D1; EP0410404A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Materialcharakterisierungssysteme und speziell auf Verbesserungen an Elektroreflexions- Spektroskopiesystemen.
Die Elektroreflexionstechnik ist in der Analyse und Charakterisierung von Halbleitermaterial weit verbreitet und besteht aus dem Anlegen eines elektrischen Feldes an die Oberfläche eines getesteten Probestücks, Modulieren des elektrischen Feldes und Bestimmen der durch die Feldmodulation induzierten relativen Veränderungen in der Reflexion der Oberfläche. Auf diese Weise kann eine Information über optische Übergänge im Material erhalten werden, die eine weitere Information über die Materialzusammensetzung, die Struktur eines aus dem Material hergestellten Körpers u.s.w. ergibt.
Gegenwärtig wird zur Durchführung von Messungen mit dieser Technik das modulierte elektrische Feld an das Probestück über eine transparente Schottky-Sperrschicht oder über eine MOS- oder PIN- Diodenstruktur angelegt, die an einer bestimmten Zone der Probestückoberfläche erhalten wird, wobei diese Zone dann von einem Lichtstrahl abgetastet wird, der von der Oberfläche zu einem Detektor reflektiert wird, welcher mit einem Meß- und Datenverarbeitungssystem verbunden ist. Als Alternative kann ein Elektrolyt an diese Zone herangebracht werden. Ein Beispiel einer auf diese Weise arbeitenden Vorrichtung ist in dem Papier "Modulation Spectroscopy as a Tool for Electronic Material Characterization" von N.Bottka, D.K.Gaskill, R.S.Sillmon, R.Henry und R.Glosser, Journal of Electronic Materials, Band 17, Nr. 2, 1988, Seiten 162 und folgende beschrieben.
Diese bekannte Vorrichtung weist einen zweifachen Nachteil auf:
- die Probestück-Oberfläche muß präpariert werden, was die Arbeitszeit verlängert und die Meßkosten erhöht;
- die in die Messung einbezogene Zone ist relativ breit, was eine beschränkte Auflösung bei der durchgeführten Messung mit sich bringt und die Flexibilität der Verwendung der Vorrichtung begrenzt, die nur mit relativ großen Probestücken verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren, daß keine Präparierung der Probestückoberfläche erfordert und die Analyse selbst von sehr kleinen Probestücken ermöglicht.
Die Erfindung schafft ein Verfahren, bei dem ein an die Oberfläche eines Probestücks des Materials angelegtes variables elektrisches Feld eine Änderung in der Oberflächenrefiexion bewirkt und durch eine punktartige Elektrode angelegt wird, die nahe an der Probestückoberfläche oder in Berührung mit dieser angeordnet wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einer Quelle einer variablen elektrischen Spannung, einer Quelle einer monochromatischen Strahlung, die diese Strahlung auf die Oberfläche eines Probestücks sendet, einem die Strahlung, die von dieser Oberfläche reflektiert wird, sammelnden Detektor und mit einer Meßeinrichtung, die die relativen Veränderungen der Oberflächenreflexion, die vom variablen elektrischen Feld induziert werden, bestimmt, wobei diese variable elektrische Spannungsquelle mit einer punktförmigen Elektrode verbunden ist, die die Quelle des elektrischen Felds ist und die nahe dieser Oberfläche oder in Kontakt mit ihr am Einfallpunkt der Lichtstrahlung angeordnet wird.
Ein Beispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung ist schematisch in der anhängenden Zeichnung dargestellt.
Ein Probestück 1 des getesteten Materials wird durch einen monochromatischen Lichtstrahl beleuchtet, der von einer Quelle 2 emittiert wird, und reflektiert diese Strahlung zu einem Fotodetektor 3, der mit einer geeigneten Meß- und Datenverarbeitungsausstattung 4 verbunden ist (beispielsweise mit einem Einfangverstärker und einem mit einem Sichtschirm verbundenen Verarbeitungsgerät).
In Übereinstimmung mit dem Einfallpunkt des Lichts ist eine punktförmige Elektrode 5 vorhanden, die mit einer Quelle 6 einer modulierten elektrischen Spannung verbunden ist (speziell mit einer Kaskade eines Gleichspannungs- und eines Wechselspannungsgenerators), nahe der Probestückoberfläche oder in Kontakt mit dieser angeordnet ist und die gewünschte Reflexionsveränderung bewirkt.
Beispielsweise ist der Abstand nicht größer als etwa 1nm.
Falls es für die durchzuführende Messung erforderlich ist, können Einrichtungen zum Weiterbewegen der Elektrode 5 (und damit auch des Einfallpunkts des Lichtstrahls) im Bezug zum Probestück 1 geschaffen sein, um so das Probestück selbst abzutasten.
Durch einen Betrieb gemäß der Erfindung ist ein Präparieren der Probestückoberfläche nicht mehr notwendig. Außerdem wird durch eine passende Bearbeitung der punktartigen Elektrode die in die Reflektionsveränderung einbezogene Fläche extrem klein, so daß genaue Messungen auch bei miniaturisierten Bauelementen, eventuell auch durch eine Oberflächenabtastung, durchgeführt werden können.

Claims

1. Verfahren zum Analysieren von Halbleitermaterialien durch Elektroreflexion, wobei ein an die Oberfläche eines Probestücks (1) des Materials angelegtes variables elektrisches Feld eine Veränderung der Reflexion der Oberfläche selbst bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß man das variable elektrische Feld durch eine punktartige Elektrode (5) anlegt, die man nahe bei der Oberfläche oder in Kontakt mit der Oberfläche des Probestücks (1) anordnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die punktartige Elektrode (5) in Bezug zur Oberfläche des Probestücks (1) ortsveränderlich ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Quelle (2) einer monochromatischen Lichtstrahlung, die sie auf die Oberfläche eines Probestücks (1) richtet, einem die von der Oberfläche reflektierte Strahlung aufnehmenden Detektor (3), einer Quelle (6) einer variablen elektrischen Spannung und einer Meßeinrichtung (4), die die vom variablen elektrischen Feld induzierten relativen Veränderungen der Oberflächenreflexion bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (6) des variablen elektrischen Felds mit einer punktartigen Elektrode (5) verbunden ist, die in der Nähe der Oberfläche oder in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Probestücks (1) am Einfallpunkt der Lichtstrahlung angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Ändern der Position der punktartigen Elektrode (5) in Bezug zum Probestück (1) und des Einfallpunkts der Lichtstrahlung am Probestück (1) umfaßt.