RU2461091C1 - Method of determining irregularities in semiconductor material - Google Patents
Method of determining irregularities in semiconductor material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461091C1 RU2461091C1 RU2011106340/28A RU2011106340A RU2461091C1 RU 2461091 C1 RU2461091 C1 RU 2461091C1 RU 2011106340/28 A RU2011106340/28 A RU 2011106340/28A RU 2011106340 A RU2011106340 A RU 2011106340A RU 2461091 C1 RU2461091 C1 RU 2461091C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solid
- semiconductor material
- location
- color
- film
- Prior art date
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для контроля качества проводящих слоев и поверхностей полупроводниковых пленок, применяемых при изготовлении изделий микроэлектроники, например светоизлучающих диодов и фотодетекторов.The invention relates to the field of electronic technology and can be used to control the quality of conductive layers and surfaces of semiconductor films used in the manufacture of microelectronics products, for example light-emitting diodes and photodetectors.
Известны способы определения неоднородностей в полупроводниковых материалах, обусловленных дефектами их структуры, посторонними включениями, наличием участков с неравномерным легированием, которые основаны на электрохимическом оксидировании поверхности исследуемой пленки.Known methods for determining inhomogeneities in semiconductor materials due to defects in their structure, foreign inclusions, the presence of areas with uneven doping, which are based on electrochemical oxidation of the surface of the investigated film.
Известен способ определения неоднородностей в полупроводниковых пленках [JP 57056941], который включает формирование тонкой проводящей пленки на исследуемой полупроводниковой пленке и последующее проведение электролиза в растворе фосфорной, уксусной, азотной кислоты с использованием исследуемой полупроводниковой пленки в качестве анода. В процессе электролиза происходит образование оксидной пленки на тех участках сформированной тонкой проводящей пленки, которые расположены поверх мест расположения неоднородностей, присутствующих в исследуемой пленке, поскольку указанные участки обладают более высокой электропроводностью. При этом одновременно под воздействием используемой в качестве электролита кислоты происходит вытравливание участков тонкой проводящей пленки, не защищенных оксидной пленкой. Затем визуально определяют локализацию неоднородностей в исследуемой полупроводниковой пленке, которая соответствует локализации на ее поверхности участков, покрытых пленкой оксида.A known method for determining inhomogeneities in semiconductor films [JP 57056941], which includes the formation of a thin conductive film on the studied semiconductor film and subsequent electrolysis in a solution of phosphoric, acetic, nitric acid using the studied semiconductor film as the anode. In the process of electrolysis, an oxide film is formed in those parts of the formed thin conductive film that are located on top of the locations of the inhomogeneities present in the test film, since these areas have a higher electrical conductivity. At the same time, under the influence of an acid used as an electrolyte, etching of sections of a thin conductive film that is not protected by an oxide film occurs. Then, the localization of inhomogeneities in the studied semiconductor film is visually determined, which corresponds to the localization on its surface of the areas covered by the oxide film.
Рассматриваемый способ является сложным, что связано с необходимостью предварительного нанесения на исследуемую пленку тонкой проводящей пленки.The method under consideration is complex, which is associated with the need for preliminary application of a thin conductive film to the studied film.
Известен способ определения неоднородностей в полупроводниковом материале, в частности в кристаллической пленке из карбида кремния [JP 63025943], который выбран авторами в качестве ближайшего аналога.A known method for determining inhomogeneities in a semiconductor material, in particular in a crystalline film of silicon carbide [JP 63025943], which is selected by the authors as the closest analogue.
Рассматриваемый способ включает анодное оксидирование поверхности полупроводниковой пленки в водном растворе электролита. В качестве водного раствора электролита используют водный раствор фтористоводородной кислоты, процесс электролиза ведут в течение от 30 с до 10 мин при постоянном напряжении от 5 до 15 В. Одновременно под воздействием используемой в качестве электролита фтористоводородной кислоты происходит вытравливание образующейся пленки оксида. Затем осматривают протравленную поверхность исследуемой полупроводниковой пленки с помощью оптического микроскопа и визуально определяют места расположения в ней неоднородностей.The method under consideration includes anodic oxidation of the surface of a semiconductor film in an aqueous electrolyte solution. An aqueous solution of hydrofluoric acid is used as an aqueous electrolyte solution, the electrolysis process is carried out for 30 s to 10 min at a constant voltage of 5 to 15 V. At the same time, the formed oxide film is etched under the influence of hydrofluoric acid used as an electrolyte. Then examine the etched surface of the investigated semiconductor film using an optical microscope and visually determine the location of inhomogeneities in it.
Недостатком рассматриваемого способа является необходимость использования специального оптического оборудования, а именно микроскопа, что усложняет способ. Кроме того, для вытравливания пленки оксида в рассматриваемом способе используется агрессивный химический агент - фтористоводородная кислота, которая относится к вредным соединениям.The disadvantage of this method is the need to use special optical equipment, namely a microscope, which complicates the method. In addition, for the etching of the oxide film in the considered method, an aggressive chemical agent is used - hydrofluoric acid, which refers to harmful compounds.
Задачей заявляемого изобретения является создание нового способа определения неоднородностей в полупроводниковом материале.The task of the invention is the creation of a new method for determining inhomogeneities in a semiconductor material.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе определения неоднородностей в полупроводниковом материале, включающем анодное оксидирование поверхности твердого тела из полупроводникового материала в водном растворе электролита и последующее визуальное определение мест расположения неоднородностей на поверхности твердого тела, согласно изобретению в качестве водного раствора электролита используют водный раствор фосфорной кислоты с концентрацией от 0,05 до 0,1 М, процесс электролиза ведут в течение от 0,5 до 5,0 с при постоянном напряжении от 30 до 130 В, при этом о местах расположения неоднородностей в твердом теле из полупроводникового материала судят по местам расположения на его поверхности участков, цвет или цветовой тон которых отличается от цвета или цветового тона остальной поверхности твердого тела.The essence of the claimed invention lies in the fact that in the method for determining inhomogeneities in a semiconductor material, comprising anodic oxidation of a solid surface of a semiconductor material in an aqueous electrolyte solution and subsequent visual determination of the location of inhomogeneities on the surface of a solid, according to the invention, an aqueous electrolyte solution is used phosphoric acid solution with a concentration of from 0.05 to 0.1 M, the electrolysis process is carried out for from 0.5 to 5.0 s at tinuous voltage of from 30 to 130, wherein the irregularities on the locations of the solid body of semiconductor material is judged by its location on the surface portions, the color or color tone is different from the color or hue of the remaining surface of the solid.
В заявляемом способе в результате электролиза на поверхности исследуемого твердого тела из полупроводникового материала образуется пленка оксида. В ходе проведения экспериментальных исследований авторами были подобраны электролит и режимы анодного оксидирования, при которых на поверхности твердого тела образуется оксидная пленка небольшой толщины (не более 1 мкм). Цвет указанной тонкой оксидной пленки определяется ее оптической толщиной, прямо пропорциональной толщине пленки. Участки поверхности с более высокой электропроводностью, соответствующие местам расположения неоднородностей в исследуемом твердом теле, окисляются быстрее, оксидная пленка над этими участками имеет большую толщину и, соответственно, отличается по цветовому тону от цветового тона оксидной пленки на остальной части поверхности. При этом оксидная пленка, образовавшаяся над неоднородностями, представляющими собой включения вещества другой химической природы, может иметь иной цвет, чем цвет оксидной пленки над остальной частью поверхности.In the inventive method, as a result of electrolysis, an oxide film is formed from the semiconductor material on the surface of the solid under study. In the course of experimental studies, the authors selected an electrolyte and anodic oxidation regimes in which an oxide film of small thickness (not more than 1 μm) is formed on the surface of a solid. The color of said thin oxide film is determined by its optical thickness, which is directly proportional to the film thickness. The surface areas with higher electrical conductivity corresponding to the locations of inhomogeneities in the solid under study oxidize faster, the oxide film above these areas has a greater thickness and, accordingly, differs in color tone from the color tone of the oxide film on the rest of the surface. In this case, the oxide film formed over inhomogeneities, which are inclusions of a substance of a different chemical nature, may have a different color than the color of the oxide film over the rest of the surface.
То есть, по наличию и местам расположения участков оксидной пленки, цветовой тон или цвет которых отличается от цвета или цветового тона остальной поверхности оксидной пленки, можно визуально судить о наличии и местах расположения имеющихся в исследуемом твердом теле неоднородностей. При этом визуальное определение неоднородностей можно осуществлять невооруженным глазом или, в случае исследования твердых тел относительно малого размера, с использованием оптического микроскопа.That is, by the presence and location of sections of the oxide film, the color tone or color of which differs from the color or color tone of the remaining surface of the oxide film, we can visually judge the presence and location of heterogeneities present in the studied solid. In this case, the visual determination of inhomogeneities can be carried out with the naked eye or, in the case of studies of relatively small solid bodies, using an optical microscope.
При времени электролиза более 5,0 с оптические свойства образующейся оксидной пленки выравниваются по ее объему, что снижает чувствительность визуального определения неоднородностей.When the electrolysis time is more than 5.0 s, the optical properties of the resulting oxide film are equalized by its volume, which reduces the sensitivity of the visual determination of inhomogeneities.
При величине напряжения свыше 130 В может наступить пробой оксидной пленки, что ведет к нарушению процесса анодного оксидирования.If the voltage exceeds 130 V, breakdown of the oxide film may occur, which leads to disruption of the anodic oxidation process.
При времени проведения электролиза менее 0,5 с оксидная пленка, доступная для наблюдения, на поверхности исследуемого твердого тела не успевает образоваться.When the electrolysis time is less than 0.5 s, the oxide film available for observation does not have time to form on the surface of the investigated solid.
Важным в заявляемом способе является выбор в качестве электролита водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией 0,05 до 0,1 М, которая обеспечивает достаточную для протекания электрохимического процесса проводимость и при этом не оказывает разрушающего действия на оксидную пленку.Important in the claimed method is the choice as an electrolyte of an aqueous solution of phosphoric acid with a concentration of 0.05 to 0.1 M, which provides sufficient conductivity for the electrochemical process and does not have a destructive effect on the oxide film.
При концентрации фосфорной кислоты в водном растворе менее 0,05 М проводимость электролита становится слишком низкой. При концентрации фосфорной кислоты в водном растворе более 0,1 М из-за повышения вязкости электролита замедляется движение реагентов вблизи поверхности оксидируемого твердого тела, и за указанное время электролиза оксидная пленка не успевает образоваться.When the concentration of phosphoric acid in the aqueous solution is less than 0.05 M, the electrolyte conductivity becomes too low. At a concentration of phosphoric acid in an aqueous solution of more than 0.1 M, due to an increase in the viscosity of the electrolyte, the movement of reagents near the surface of the oxidized solid slows down, and the oxide film does not have time to form during the indicated electrolysis time.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является создание нового способа определения неоднородностей в полупроводниковом материале, основанного на визуальном определении на поверхности исследуемого твердого тела участков, цветовой тон или цвет которых отличается от цветового тона или цвета остальной поверхности твердого тела.Thus, the technical result achieved by using the claimed invention is the creation of a new method for determining inhomogeneities in a semiconductor material based on the visual determination on the surface of the investigated solid body of areas whose color tone or color differs from the color tone or the color of the rest of the solid surface.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.The inventive method is as follows.
Проводят электрохимический процесс оксидирования исследуемого твердого тела из полупроводникового материала в растворе электролита, в качестве которого используют водный раствор фосфорной кислоты с концентрацией от 0,05 до 0,1 М, при этом испытуемое твердое тело служит анодом. В качестве материала катода могут быть использованы, например, платина, графит. Процесс ведут при постоянном напряжении 30-130 В в течение 0,5-5,0 с. В ходе электролиза на поверхности испытуемого твердого тела образуется оксидная пленка.An electrochemical process is carried out to oxidize the test solid from a semiconductor material in an electrolyte solution, which is used as an aqueous solution of phosphoric acid with a concentration of from 0.05 to 0.1 M, while the test solid serves as an anode. As the cathode material, for example, platinum, graphite can be used. The process is conducted at a constant voltage of 30-130 V for 0.5-5.0 s. During electrolysis, an oxide film forms on the surface of the test solid.
По окончании процесса электролиза визуально определяют участки поверхности исследуемого твердого тела, цвет или цветовой тон которых отличается от цвета или цветового тона остальной поверхности твердого тела, и по наличию и местам расположения указанных участков судят о наличии и местах расположения имеющихся в исследуемом твердом теле неоднородностей. При этом визуальное определение неоднородностей можно осуществлять невооруженным глазом или, в случае исследования твердых тел относительно малого размера, с использованием оптического микроскопа.At the end of the electrolysis process, surface areas of the solid under study are visually determined, the color or hue of which differs from the color or color tone of the remaining surface of the solid, and the presence and locations of these sections are used to judge the presence and locations of heterogeneities present in the solid under study. In this case, the visual determination of inhomogeneities can be carried out with the naked eye or, in the case of studies of relatively small solid bodies, using an optical microscope.
Возможность реализации заявляемого способа показана в примерах конкретного выполнения.The possibility of implementing the proposed method is shown in examples of specific performance.
Пример 1Example 1
Определяли наличие неоднородностей в арсениде галлия.The presence of heterogeneities in gallium arsenide was determined.
Осуществляли анодное оксидирование испытуемого образца в водном растворе фосфорной кислоты с концентрацией 0,05 М.Anodic oxidation of the test sample was carried out in an aqueous solution of phosphoric acid with a concentration of 0.05 M.
Процесс электролиза вели при постоянном напряжении 30 В в течение 0,5 с. В ходе электролиза на поверхности испытуемой пленки твердого тела образовалась оксидная пленка. По окончании процесса визуально исследовали оксидированную поверхность испытуемой пленки. Обнаружили, что большая часть поверхности пленки имела светло-синий цвет, при этом наблюдались участки поверхности, имеющие желтый цвет. По наличию и местам расположения участков с желтым цветом судили о наличии и местам расположения неоднородностей, присутствующих в пленке арсенида галлия.The electrolysis process was conducted at a constant voltage of 30 V for 0.5 s. During electrolysis, an oxide film formed on the surface of the test solid film. At the end of the process, the oxidized surface of the test film was visually examined. It was found that most of the surface of the film had a light blue color, while surface areas having a yellow color were observed. The presence and location of sites with yellow color were used to judge the presence and location of heterogeneities present in the gallium arsenide film.
Пример 2Example 2
Определяли наличие неоднородностей в образце из антимонида галлия.The presence of heterogeneities in the gallium antimonide sample was determined.
Осуществляли анодное оксидирование испытуемой пленки в водном растворе фосфорной кислоты с концентрацией 0,05 М.Anodic oxidation of the test film was carried out in an aqueous solution of phosphoric acid with a concentration of 0.05 M.
Процесс электролиза вели при постоянном напряжении 130 В в течение 0,5 с. В ходе электролиза на поверхности испытуемой пленки твердого тела образовалась оксидная пленка. По окончании процесса визуально исследовали оксидированную поверхность испытуемой пленки. Обнаружили, что большая часть поверхности пленки имела голубой цвет, при этом наблюдались участки поверхности, имеющие более темный синий цвет. По наличию и местам расположения участков с более темным синим цветом судили о наличии и местах расположения неоднородностей, присутствующих в образце антимонида галлия.The electrolysis process was conducted at a constant voltage of 130 V for 0.5 s. During electrolysis, an oxide film formed on the surface of the test solid film. At the end of the process, the oxidized surface of the test film was visually examined. It was found that most of the surface of the film was cyan, with surface portions having a darker blue color being observed. The presence and location of areas with a darker blue color were used to determine the presence and location of heterogeneities present in the gallium antimonide sample.
Пример 3Example 3
Определяли наличие неоднородностей в образце из антимонида индия.The presence of heterogeneities in the sample of indium antimonide was determined.
Осуществляли анодное оксидирование испытуемой пленки в водном растворе фосфорной кислоты с концентрацией 0,1 М.Anodic oxidation of the test film was carried out in an aqueous solution of phosphoric acid with a concentration of 0.1 M.
Процесс электролиза вели при постоянном напряжении 100 В в течение 5,0 с. В ходе электролиза на поверхности испытуемой пленки твердого тела образовалась оксидная пленка. По окончании процесса визуально исследовали оксидированную поверхность испытуемой пленки. Обнаружили, что большая часть поверхности пленки имела светло-синий цвет, при этом наблюдались участки поверхности, имеющие более темный синий цвет. Кроме того, наблюдались точечные участки красного цвета. По наличию и местам расположения участков с более темным синим цветом и участков красного цвета судили о наличии и местам расположения неоднородностей, присутствующих в пленке антимонида индия.The electrolysis process was conducted at a constant voltage of 100 V for 5.0 s. During electrolysis, an oxide film formed on the surface of the test solid film. At the end of the process, the oxidized surface of the test film was visually examined. It was found that most of the surface of the film had a light blue color, while surface portions having a darker blue color were observed. In addition, dotted areas of red color were observed. The presence and location of areas with darker blue and red areas were judged on the presence and location of heterogeneities present in the indium antimonide film.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011106340/28A RU2461091C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Method of determining irregularities in semiconductor material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011106340/28A RU2461091C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Method of determining irregularities in semiconductor material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2461091C1 true RU2461091C1 (en) | 2012-09-10 |
Family
ID=46939068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011106340/28A RU2461091C1 (en) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | Method of determining irregularities in semiconductor material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2461091C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1010997A1 (en) * | 1981-08-17 | 1985-11-23 | Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе | Method of detecting defects with increased leakage currents in semiconductor structures |
| JP2003059988A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and equipment for detecting defect of semiconductor device |
| KR20030030634A (en) * | 2001-10-12 | 2003-04-18 | 삼성전자주식회사 | Method for analysing surface defect of a wafer |
-
2011
- 2011-02-18 RU RU2011106340/28A patent/RU2461091C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1010997A1 (en) * | 1981-08-17 | 1985-11-23 | Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе | Method of detecting defects with increased leakage currents in semiconductor structures |
| JP2003059988A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and equipment for detecting defect of semiconductor device |
| KR20030030634A (en) * | 2001-10-12 | 2003-04-18 | 삼성전자주식회사 | Method for analysing surface defect of a wafer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Egatz-Gomez et al. | Super-wetting, wafer-sized silicon nanowire surfaces with hierarchical roughness and low defects | |
| Stavis et al. | DNA molecules descending a nanofluidic staircase by entropophoresis | |
| TWI611489B (en) | Semiconductor substrate evaluation method and semiconductor substrate manufacturing method | |
| CN106531626A (en) | Novel method for improving uniformity of porous silicon radial physical microstructure | |
| RU2461091C1 (en) | Method of determining irregularities in semiconductor material | |
| RU2539120C1 (en) | Method of making silicon sensitive element for luminescent oxygen nanosensor | |
| Serrà et al. | Conductive microemulsions for template CoNi electrodeposition | |
| Ohtsuka et al. | Optical characterization of passive oxides on metals | |
| CN104165791A (en) | Ultrathin aluminum foil metallographic phase microscopic structure inspection method | |
| Salem et al. | Acceleration of groove formation in silicon using catalytic wire electrodes for development of a slicing technique | |
| CN107459264A (en) | A kind of method for preparing single nano-pore interface on the glass substrate | |
| CN102401633B (en) | Detection method for detecting thickness of barrier layer of porous alumina film | |
| JP3629694B2 (en) | Silicon wafer evaluation method | |
| US4436999A (en) | Structural defect detection | |
| RU2359359C1 (en) | Method for manufacture of nanosensor | |
| Thang et al. | Luminescence from micro-/nano-scale anodic aluminum oxide containing electrochemical etching derived nanoporous silicon | |
| EP1308998A2 (en) | Wafer including an In-Containing-compound semiconductor surface layer, and method for profiling its carrier concentration | |
| FR3069701A1 (en) | PERFECT PROTECTIVE MASK OF SEMICONDUCTOR MATERIAL FOR LOCALIZED ENGRAVING APPLICATIONS | |
| Saraf et al. | Hydrogen bubbles and formation of nanoporous silicon during electrochemical etching | |
| Lilov | Anodic oxide films on silicon carbide | |
| Gelloz et al. | In-Situ Monitoring of Luminescence and Oxidation of Porous Silicon in Liquid Electrolytes with Photoconduction | |
| Antunez et al. | Effect of magnetic field on the formation of macroporous silicon: structural and optical properties | |
| US20190120792A1 (en) | Hydrophilic Substrate, Measuring Instrument, Device, and Hydrophilicity Retention Method | |
| JPH08124986A (en) | Method of measuring thickness of crystal film | |
| Woon et al. | Structural characterisation of anodic SiO2 thin films on n-type Si |