Przedmiotem wynalazku jesit sposób wyznacza¬ nia przestrzennych rozkladów koncentracji domie¬ szek iw materialach pólprzewodnikowych, zwla¬ szcza w monokrystalicznym krzemie czy arsenku galu. Jest on szczególnie uzyteczny w odniesieniu do warstw homoepitaksjaJlnych, stosowanych do produkcji przyrzadów pólprzewodnikowych, a tak¬ ze przy mierzeniu grubosci polozenia zlacz p-n o- raz 1-h w pólprzewodnikach.Obecnie w celu wyznaczenia przestrzennych roz¬ kladów koncentracji domieszek w pólprzewodni¬ kach uzywanych jest wiele róznych sposobów, co swiadczy o ich ograniczeniach i niedostatkach. Naj¬ dokladniejsze metody pomiaru ilosci domieszek, o- parte o wlasnosci ich atomów, z powodu zlozonos¬ ci niezbednej aparatury i pracochlonnosci pomia¬ rów, moga byc realizowalne tylko w specjalistycz¬ nych laboratoriach,,, jako 'testy dla metod mniej precyzyjnych. Ponadto ikaizda z tych metoicj musi byc uzupelniana sposobem kontrolowanego, cza¬ sochlonnego usuwania bardzo cienkich warsltw ba¬ danego materialu. t Grupe metod wykorzystujacych wplyw domie¬ szek na wlasnosci pólprzewodnika stanowia meto¬ dy . fotoelektryczne, elektryczne pojemnosciowe i elektryczne oparte na pomiarach konduktancji, na¬ piec przebicia i sily elektromotorycznej ogniwa ter¬ moelektrycznego^ Metody te w wyniku wielkiego zróznicowania zakresów pomiarów i koniecznosci wykonania struktur pomlianoiwych stwarzaja trud- nosci zastosowania lufo interpretacji wyników. Z kolei fotoelektryczna metoda wykrywania niejed¬ norodnosci wykazuje nie wystarczajaca dokladnosc pomiaru malych grubosci Zasadniczym brakiem znanych metod ujawnia¬ nia niejednorodnosci domieszkowania przy pomo¬ cy chemicznej obróbki materialów pólprzewodni¬ kowych jest wylaczbie jakosciowy charakter tych metod w zakresie wyznaczania przestrzennych roz¬ kladów koncentracji domiieszek, co prowadzi do niedokladnego okreslenia na przyklad elektrycznie uzytecznych grubosci pólprzewodnikowyioh warstw homoepitaksjalnych, stosowanych przy wytwarza¬ niu licznych przyrzadów pólprzewodnikowych.Celem wynalazku jest siposólb wyznaczania prze¬ strzennego rozkladu wairitosci lacznej koncentracji zjonizowanych domieszek w materialach pólprze- wodinikowych wykorzystujacy technike selektyw¬ nego trawienia pólprzewodników, odznaczajacy sie duza czuloscia pomiarów w zakresie malych kon¬ centracji zjonizowanych domieszek i ich gradien¬ tów oraz latwoscia dokonania pomiarów eiektirycz' nie uzytecznych grubosci bardzo cienkich warstw epitaksjalnych albo glebokosci polozenia plytkich zlacz p-n i 1-h z wieksza, niz 'innymi znanymi metodami dokladnoscia przy zachowaniu (prostoty srodków technicznych, wlasciwej dla chemicznych metod ujawniania niejednorodnosci.Cel ten zostal osiagniety przez sposób wedlug wynalazku. Przestrzenny rozklad wartosci lacz- 93 48993489 4 nej koncentracji zjonizawamych domieszek iw ma¬ terialach pólprzewodnikowych wyznacza sie na podstawie dwóch pomiarólw topografii powierzchni bryly badanego materialu wykonanych przed i po traJwieiniu czesci powierEChini tej bryly oraz u- przednio wyznaczonej zaleznosci szybkosci trawie¬ nia danego materialu pólprzewodnikowego od je¬ go lacznej koncentracji domieszek, odpowiedniej do stosowanego sposobu i warunków trawienia.Mierzac zmiany krzyiwdziny powienzdhni przekroju ukladu: podloze—warstwa epitaksjalna po trawie¬ niu okresla sie elektrycznie uzyteczna grubosc pól¬ przewodnikowych warstw homoepdtaksjalhych, szczególnie o jednakowym jak ich podloza typie przewodnictwa, oraz grulbosc obszaru przejscio¬ wego: warstwa epitaksjalna-podloze. Traiwienie wedlug wynalazku wykonuje sie w wodnym roz¬ tworze, zawierajacym 20-HWP/o bezwodnika kwasu chromowego i 4-H16*/o fluorowodoru, przy tempe¬ raturze 10-r-30°C, braku oswietlenia i przy zastoso¬ waniu konwekcji roztworu.Sposób wedlug wynalazku zostanie blizej ob¬ jasniony w przykladzie wykonania przedstawio¬ nym na rysunku, którego fig. 1 i fig. 2 pokazuja przekrój plytki epitaksjalnej n-n+ przed i po tra¬ wieniu, fig. 3 — wzorcowa krzytwa zaleznosci szyb¬ kosci trawienia od koncentracji domieszek dla za¬ stosowanych warunków tirajwLenia, fig. 4 — iloscio¬ wy rozklad koncentracji w badanej Epitaksjalnej plytce n-n+, a fig. 5 — rozklad elektrycznie u- zyteeznej grubosci warstwy epitaksjalnej wzdluz srednicy plytki. Plytka krzemowa z warstwa epi¬ taksjalna EL *v-n+ osadzona na podlozu B o pla¬ skiej optycznie gladkiej powierzchni po wykona¬ niu na niej szlifu o kacie a i zamaskowaniu PR powierzchni w otoczeniu krawedzi* ks szlifu jest przygotowana do trawienia, jak to pokazano na fig. 1. Do trawienia stosuje sie wodny roztwór zawierajacy 20-^60°/o bezwodnika kwasu chromo¬ wego i 4-r-H5e/o fluorowodoru. Trawienie wykonuje sie przy pokojowej temperaturze roztworu i braku oswietlenia stosujac konwenkcje roztworu. Nieza- maskowana czesc plytki trawi sie selektywnie w zaleznosci od wartosci koncentracji na róznych glebokosciach. Czas trawienia dobiera sie tak, aby strawieniu ulegala nie wieksza niz 1/3 czesc prze¬ widywanej grubosci warstwy epitaksjalnej. W wy¬ niku trawienia plytki n-n+ otrzymuje sie profil przedstawiiony na fig. 2. Dla innych warstw, na przyklad p-p+ rodzaj profilu trawienia bedzie in¬ ny. Topografie plytki mierzy sie przed i po tra¬ wieniu, najkorzystniej przy pomocy mikroskopu interferencyjnego z fotograficzna rejestracja obra¬ zów interferencyjnych^ zapewniajacego pomiar dHiugosci tz bledem ±5-Hnm- Znajac rozklad glebokosci wytrawienia ds ,...dsn <*sn+i plytki na podstawie pomiarów topografii, od¬ twarza sie po odpowiednich obliczeniach rozklad geometrycznej szybkosci trawienia wzgledem któ¬ regos z obszarów odniesienia C o stalej lub zna¬ nej koncentracji domieszek. Glebokosci wytrawie¬ nia dsn mierzy sie jako odleglosci powierzchni Ss i Sso lub SL i SLO, Nastepnie korzystajac z wzorcowej zaleznosci geometrycznej szybkosci tra¬ wienia VR krzemu od lacznej koncentracji zjonizo¬ wanych domieszek pokazanej na fig. 3 okresla sie poszukiwany rozklad tej koncentracji w badanej plytce1, który przedstawiono na fig. 4 linia ciagla.Zaleznosc wzorcowa pozostaje stala dla okreslonych • warunków trawienia, umozliwiajac okreslenie kon¬ centracji zjonizowanych domieszek w zakresie 1019 —1025 m-3.Jak przedstawiono na fig. 4 linia przteiryiwana zakres metod pojemnosciowych okreslenia rozkla- dóiw koncentracji jest znacznie wezszy zairóiwno w odniesieniu do koncentracji jak i odleglosci.Elektrycznie uzyteczna grubosc XEL badanej plyt¬ ki n-n+ odpowiada odleglosci XEL linii Lt od po- 1 wierzchni SLO warstwy. Jako linie Lj przyjmuje sie linie zalamania powierzchni Sso» jak na fig. 2.Grubosc warstwy epitaksjalnej badanej plytki n-n+ odpowiada odleglosci pumkfcu Lj, od p/)WierzChni Slo» Grubosc obszaru przejsciowego n-n+ odpo¬ wiada róznicy odleglosci XB—XEL linii Lq i Lla Stwierdzono, ze zakres mierzonych jak wyzej gru¬ bosci warstw epitaksjalnych rozpoczyna sie juz od grulbosci rzedu 0,1 ,uim, zas dokladnosc pomiaru znacznie przewyzsza dokladnosc metod znanych.Ukazano to na fig. 5, gdzie linia ciagla zaznaczo- no rozklad elektrycznie uzytecznej grubosci XEL krzemowej warstwy qpiltaksjalnej n-n+ wzdluz srednicy plytki 0 < y < D, wyznaczony wedlug wynalazku, zas linia przerylwana zaznaczono wy¬ nik znanej metody ujawniania zlajcz 1-h przy po- «o mocy chemicznego osadzania metali dla tej sa¬ mej plytki krzemowej.S|pos6b bedacy przedmiotem wynalazku pozwa¬ la na ilosciowe okreslenie przestrzennych rozkla¬ dów lacznej koncentracji zjonizowanych domieszek zachowujac prostote srodków technicznych wlas¬ ciwa dla technik ujalwniania niejednorodnosci ma¬ terialów pólprzewodnikowych przy pomocy trawie¬ nia. Szczególne zalety wynalazku — to latwosc mierzenia elektrycznie uzytecznych grubosci war- 40 stw homoepitaksjalnych przy dokladnosci pomia¬ ru wiekszej od osiagnietej innymi metodami 0- raz wyznaczania profilów lacznej koncentracji zjo¬ nizowanych domieszek tych warstw oraz wiekszym zakresem pomiaru grubosci. Dalsze zalety wyna- 45 lazku — to mozliwosc analizowania zmian profilu domieszkowania i uzytecznej grubosci homoepliitak- sjalnych warstw wzdluz wybranych kierunków 0- raz dokladnosc pomiarów topografii powierzchni i prostota rejestracji wynikójw tych pomiarów, szcze- 50 golnie w przypadku stosowania interferometrii.Z&ist rzez en ia pa, teiut-o w e Sposób wyznaczania przestrzennych rozkladów 55 koncentracji domieszek w materialach pólprzewod¬ nikowych, znamienny tym, ze osadzona na plas¬ kim podlozu plytke z warstwa epitaksjalna, po wykonaniu na plytce szlifu katowego i zamasko¬ waniu czesci jej powierzchni poza szlifem, trawi 60 sie selektywnie w czesci niezamaskowanej wod¬ nym roztworem bezwodnika kwasu chromowego i fluorowodoru oslaniajac przed oswietleniem i imiiestoagac roztwór, przy czym przez dobór czasu uzyskuje 6ie strawienie nie wiejcej niz 1/3 pirzewi- W dywanej warstwy epitaksjalnej oraz profil plyitki o93 489 6 topografii, wyznacza/jacej rozklad koncentracji do- wlenia przy ustalonym obszarze odniesienia zna- mieszek przez rozklad glebokosci i szybkosci tra- nej koncentracji. fi9 i SLo ,*m0 fi92!:! 48!) \0-i2nm/s f9 lo393 489 /4f7? jjrn l + *tt 20 30 fi* 5 PL PL