1 Изобретение относитс к измерител рой технике,в частности к оптоэлекронным устройствам контрол качест незагерметизированных полупроводни ковых приборов и структур. Известно устройство 1 дл вы лени дефектов полупроводниковых приборов и структур по фотоответно изображению, полученному при зонди ровании образца сканирующим светов лучом. Устройство содержит формировател светового растра, фокусирующую микрооптику , усилитель фотоответного сигнала и электронно-лучевую трубку дл индикации фотоответного изображени . Недостатком этого устройства вл етс невозможность анализа двумерного распределени физических параметров полупроводников. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению вл етс сканирующий лазерньм микроскоп , содержащий лазер и установленные последовательно по ходу излучени сканер и микрооптику и элек ронньй блок, включающий усилитель фотоответа и электронно-лучевую труб ку. Дефектоскопию указанным устройством осуществл ют качественно путем визуального сравнени фотоответного изображени годной структуры с фотоответным изображением исследуемой структуры Г2. С помощью этого устройства невоз можно получить двумерное распределение характерного физического параметра полупроводника., вы сн ющего роль поверхностных влений при образовании дефектов, что уменьшает его диагностические возможности. Цель изобретени - расширение диагностических возможно.стей сканирующего лазерного микроскопа. С этой целью в известный сканируюп;ий лазерньй микроскоп, содержащий лазер и установленные последова тельно по ходу излучени сканер и микрооптику и электронньй блок, включающий усилитель фотоответа и электронно-лучевую трубку, дополнительно введены второй лазер, пол ри задионна призма, электрооптическа чейка и пол ризаторы, в электронный блок введены логарифмический усилитель, дифференцирующий каскад, преобразователь и генератор пр моугольных импульсов, причем пол ри392 . зационна призма установлена между первым лазером и .сканером, так что ее рабоча грань проходит через точку пересечени оптических осей первого и второго лазеров, первьй пол ризатор - между первым лазером и пол ризационной призмой, электроннооптическа чейка и второй пол ризатор установлены последовательно между пол ризационной призмой и сканером, третий пол ризатор - между пол ризационной призмой и вторым лазером, выход генератора пр моугольных импульсов подключен к элект рооптической чейке, а логарифмический усилитель, дифференцирующий каскад и преобразователь последовательно подсоединены между усилителем, фотоответа и электронно-лучевой трубкой Сущность изобретени по сн етс чертежом, на котором показана схема предложенного сканирующего лазерного микроскопа. Устройство содержит лазеры 1, 2, отличаюгциес по длине волны излучени пол ризаторы 3, 4, 5j пол ризационную призму 6, электроннооптическую чейку 7, сканер 8, микрооптику 9, усилитель 10 фотоответа, логариф мический усилитель 11, диффе.ренцирующий каскад 12, преобразователь 13, электронно-лучевую трубку 14, генератор 15 пр моугольных импульсов. Сканирующий лазерньй микроскоп работает следующим, образом. Лучи от лазера 1 и 2 проход т через пол ризаторы 3 и 4 соответственно , совмещаютс пол ризационной призмой 6, при этом направлени по- л ризации лучей после призмы взаимно перпендикул рны и совпадают с нап- ; равлени ми ее пол ризаций. Совмещенные лучи проход т через электрооптическую чейку 7, пол ризатор 5 и развертываютс в растр сканером 8. Сформированный световой растр фокусируетс микрооптикой 9 на исследуемьй образец 16, Пол ризационна призма с электрооптической чейкой и пол ризатором 5 составл ют модул тор интенсивности дл проход щих через них лучей, причем при отсутствии напр жени на чейке 7 они пропускают только луч одного из лазеров. а при наличии на чейке полуволнового напр жени (электрооптическа чейка при наличии на ней полуволнового напр жени поворачивает направление пол ризации на 90 ) пропускают излучение другого лазера, задержи ва при этом луч первого. К электрооптической чейке подключен выход генератора пр моугольных импульсов 15 с напр жением, равным полуволновому напр жению электрооптической чейки. Это позвол ет направить на сканер лучи первого и второго лазеров поочередно и в результате этого периодически мен ть длину волны зондирующего излучени . Частота изменени длины волны совпадает с частотой следовани импульсов генератора . Последн св зана с характерными частотами сканировани так, что за врем сканировани разрешаемого элемента на образце зондирующие ,лучи переключаютс более чем в 10 раз. Последнее условие аналитичес ки выражаетс следующим образом: Юль iT , где &i- врем следовани импульсов генератора пр моугольных импульсов. Т- врем сканировани разрешаемого элемента на поверхности образца: частота строк растра, п- число разрешаемых световым п тном элементов на строке. Фотоответный сигнал, индуцированный под действием зондирующего света усиливаетс усилителем фотоответа 10 и логарифмируетс логарифмическим усилителем 11. Дифференцирующий каскад фиксирует изменение логарифма фотоответного сигнала, происход щее в результате изменени длины волны зондирующего света. Преобразователь 13 преобразует Амплитуду изменени логарифма фотоответного сигнала в квазипосто нный (т.е. посто нный за врем сканировани разрешаемого элемента) пропорциональньй сигнал. Таким образом, на электронно-лучевой трубке, развертка которой синхрониз рована с разверткой лазерного луча, регистрируетс сигнал, пропорционал ньй величине - En Ч, где значение фотостветного сигнала. Далее по кажем, что эта величина пропорциональна скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей зар да в приповерхностной области полупроводника при условии, что световыми лучами осуществл етс приповерхност на генераци носителей, и интенсив ности генерации носителей лучами обеих -длин волн равны. Общее число неравновесных носителей dP в приповерхностном слое полупроводника определ етс выражением др Ь где G - интенсивность фотоионизации ( G t N , здесь N - мощность зондирующего света в единицах фотон/с, 1, - квантовый выход фотоиониза- - глубина генерации носителей, f - врем жизни носителей дл однородного полупроводника -ч где 5 - скорость поверхнос,тной рекойбинации неравновесных носителей;; - диффузионна длина ( D - коэффициент диффузии). Фотоответный сигнал пропорционален числу неравновесных носителей .p(-i-jj, (4, где К - коэ.ффициент пропорциональнос;ти , завис щий от геометрии исследуемой полупроводнико вой структуры. Предположим, что в данной локальной точке происходит изменение длиньГ волны зондирующего излучени , причем мощность излучени , на новой длине волны такова, что интенсивность генерации носителей не мен етс . Тогда, в соответствий с вьфажением (4), будет происходить изменение фотоответного сигнала. Это изменение св зано с изменение -глубины зондирова-; ни . Вьиислим изменение логарифма фо тоответного сигнала, исход из выражени (4) : -(-У ( Дл приповерхнос ного зондировани ( О) последнее выражение с учетом соотношений (2) и (3) даст или же s-D4vbI W -0 Поскольку изменение длины волны зондирующего излучени и происход щее в результате этого изменение глубины зондировани осуществл етс за конечное врем , вьфажение (5) можно записать в следующем виде D а Учитыва , что величина вл е с посто нной величиной дл данной установки и конкретного типа образца , из последнего соотношени получим выражение дл скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей: где С- посто нна величина. Следует отметить, что выражение (6) дл скорости поверхностной рекомбинации вл етс правильным, ког да период переключени длин волн зондирующего излучени значительно превышает врем жизни неосновных носителей зар да в полупроводнике ( 4-fc 7 10й)о Таким образом, описанный сканирующий лазерный микроскоп позвол ет зондировать образец в каждой локаль ной точке световым излучением с периодическим переключением длины вол ны излучени . Фотоответный сигнал при этом периодически мен етс по величине, что вл етс результатом изменени глубины зондировани . Аналогова система обработки фотоответного сигнала, содержаща логарифмический усилитель, дифференцирующий каскад и преобразователь, обрабатьгеает фотоответныйсигнал согласно алгоритму-тт- п D , что в соответствии с соотношением (6) дае величину, пропорциональную скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей. В процессе сканировани вычисленные значени скорости прверхностной рекомбинации ре гистрируютс на электронно-лучевой трубке 14 в виде ркостного или Y-модулированного изображени . В пе вом случае выход преобразовател Iвариант: лазер 1 гелий-неоновьй лазер 2 гелий-кадмиевый IIвариант: лазер 1 гелий-неоновый лазер 2 ионный-аргоновый IIIвариант: ионный-аргоновый лазер 1 лазер 2 гелий-кадмиевый 9 подключаетс к модулирующему злектродгу трубки; при этом на экране трубки формируетс изображение, ркость которого в каждой точке пропорциональна скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей на соответствующей точке образца. Во втором случае вместе с пилообразным сигналом к вертикально отклон ющей системе трубки-подаетс также сигнал с выхода преобразовател , при этом на экране трубки строка в каждой точке смещаетс пропорционально величине скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей зар да на соответствующей точке образца . Дл обеспечени услови равенства интенсивностей генераций носителей излучени ми обеих длин волн в сканирующем лазерном микроскопе применены пол ризаторы 3 и 4, установленные на пути лучей лазеров 1 и 2 соответственно . Поворотом пол ризаторов 3 и , 4 регулируют интенсивности лучей так, чтобы соблюдалось соотнор1ение - квантовые выходы фотоионизации лучами первбго и второго лазеров соответственно; и мощности излучений лазеров в области зондировани в единицах фотон/с, Дл калибровки сканирующего лазерного микроскопа в соответствии с условием (7) вместо образца 16 устанавливаетс калиброванный фотодетектор и провод тс измерени и регулиовка морщостей Лазеров. Условие приповерхностного зондиовани и необходимое изменение глуины зондировани вьтолн ют выбором лин волн излучени лазеров, причем тот выбор осуществл етс дл каждоо типа образца отдельно. Так, дл ремниевых структур примен ют один з нижеперечисленных вариантов подобанньк пар лазеров (Л - длина волны злучени ): 0,63 мкм, 3 мкм. ,44 мкм, Г 0,2 мкм 0,63 мкм, 3 мкм ,55 мкм, 1 мкм ,55 мкм. 1 мкм 7( 0,44 мкм. 0,2 мкм
Дл полупроводйиковых структур на германиевьк пластинах примен ют два гелий-неоновых лазера, излучающих на длинах волн Д 1,15 мкм ( 1 мкм) и . 7( 0,63 мкм ( ,0,1 мкм) соответственно.
Основным техническим показателем и преимуществом описанного сканирующего лазерного микроскопа вл етс его возможность дать двумерное распределение скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей зар да исследуемого полупроводникового образца.
Получение двумерного распределени скорости поверхностной рекомбинации сканирующим лазерным иикроскопом расшир ет его диагностические возможности, позвол ет оценить роль поверхностных влений при образовании дефектов и определить чистоту обработки полупроводниковых пластин со структурами.
Расширение диагностических возможностей описанного устройства позвол ет более четко вы снить причины образовани дефектов и примен ть эффективные меры дл их устранени . Это приводит к уменьшению технологических потерь, увеличенто выхода годных приборов и, в конечном итоге, снижению себестоимости выпускаемых годных изделий и повьппению их надезкности .