SU935845A1

SU935845A1 - Способ определени толщин мертвого сло спектрометрического детектора ионов

Info

Publication number: SU935845A1
Application number: SU802991456A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Усиков; Владимир Владимирович Темный
Original assignee: Институт космических исследований АН СССР
Priority date: 1980-10-04
Filing date: 1980-10-04
Publication date: 1982-06-15

Description

в зависимости от структуры их атомных обсшочек.

Известен способ определени толщины мертвого сло ШЩ, или окна, с помощью измерени спектральной зависимости фототока ПОД от коэффициента поглоще ш в области длин волн 4000-6000 А. При одинаковой ркости дл каждой дли«л волны производитс измерение фототока ПОД и по известным дл материала окна коэффициентам поглощени определ етс толщина Мертвого сло ШЩ. Этот способ пригоден дл измерени тслщиш в цределах 0,3-4 мкм р.

Таким образом, спектрально-оптический способ измерени толщины м твого сло пригоден только дл ПОД, эффективен дл достаточно толстых слоев, дл тонких слоев может лишь оценить верхний предел толщины и требует точного знани химического состава материала окна.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ определени толщины мертвого сло спектрометрического детектора (ШТД) в энергетических единицах путем измерени амплитуд сигналов при регистрации конкретного иона, например ионов гели (двухзар дных , т.е. ot-частиц) и cj aBHeни этих амплитуд при нормальном и наклонном падении этих ионов на ли .цевую поверхность ПОД 2J.

Этот способ позвол ет измер ть толщины в пределах 1-0,01 мкм с точностью 7-14%, однако позвол ет при его доступности определить толщину мертвого сло только дл оС-частиц .

Цель изобретени - расширение диапазона определ емых толщин мертво го сло в сторону их меньшиа значений (измерени толщины производ т дл множества конкретных ионов в. энергетических единицах).

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу определени толщин мертвого сло спектрометрического детектора ионов в энергетических единицах путем измерени амплитуд сигналов при регистрации конкретного иона, производ т последовательно облучение детектора атомарными и молекул рными ионами требуемого элемента с одинаковыми на-чальными энерги ми, измер ют амплитуды сигналов от этих ионов и по результатам измерений суд т о толщине мертвого сло одного из множества необходимых элементов непосредственно в энергетических единицах.

Измерени толщины производ т дл множества конкретных ионов в энергетических единицах (кэВ), поскольку задачей спектрометрического детектора вл етс измерение полной энергии иона, одна часть которой Е регистрируетс детектором, а друга Efji тер етс в мертвом слое и, таким образом, не регистрируетс . Последн величина, может быть переведена в метрические единицы,-урапример $ микрометры, путем делени Е кэВ на dEf,/dx кэВ/мкм (величину удельных потерь энергии Ер иона в толщине вещества х).

Однако при этом точность определени толщины мертвого сло значительно ухудшаетс вследствие того, что величина определ етс энергией иона и веществом, в котором происход т потери, а значени 5 dE/dx лежат в пределах 200-600 кэВ/мкм. Дл ШЩ погрешность максимальна, так как в нем невозможно отделить потери в слое металлического контакта Аи от потерь в поверхностном д слое полупроводника SIO. Детектор облучают последовательно выход щими из ускорител пучкаго атомарных и .молекул рных ионов (например и Н-) требуемого элемента с одинаковой начальной экер шей (Ео, ). По измеренным энерги м Е этих двух сортов ионов, зарегистрированных детектором (Ец и Е) определ етс толщина мертвого сло детектора непосредственно в энергетических единицах.

Предлагаемый способ пригоден дл измерени толщины мертвого сло дл всех детекторов с энергетическим откликом (слектрсмметрнческих детекто ров).

в качестве иллюстрации на чертеже приведен схематический процесс регистрации ППД ионов водорода H и 11. Атомарные ионы водорода Н испыты вают н гпроиз водит ел ьные потери энергии Еу.. при п огюждении через слой металлического контакта Аи, двуокиси кремни SiO и после этого попадают в чувствительный объем детектора 5 51, где измер етс их остаточна

энерги Е. Молекул рнь ион Н,. диссоциирует на два протона в поверхностном слое контакта Аи, движущиес в веществе детектора практически не зависимо, самосто тельно тер част энергии в мертвом слое. Измер рас пределение амплитуд сигналов регист рации этих двух сортов ионов можно восстановить наиболее веро тную энергию, тер емую в чувствительном объеме и по ней определить в глуби- ну мертвого сло (потери в нем) в энергетических единицах. Использу известную зависимость удельных поте энергии от скорости иона (и тот факт, что в скоростей 340 ... 710 сечение потерь максималь . но и практически посто нно можно определить величину потерь энергии ионом Еу, , Ч аХ/Ач,. aX/SiOa.,.4iO/... Энерги диссоциации молекул рного комплекса на фрагменты невелика, по р дка дес тков электрон-вольт, поэт му с достаточной точностью можно считать, что сумма кинетических эне гий фрагментов равна начальной энергии комплексного иона 1 Наиболее просто оценитьтолщину мер вого сло дл протонов с энергией л 180 кэВ. В этом случае сечение потерь 4 посто нно. Протон тер ет в мертвом слое энергию Еу,, равную

Е vlL,E-. а зарегистрированна часть энергии Е составл ет

H--Eo-t.. (1)

Принима во внимание, 4TO(JE dilпрактически посто нно в диапазоие энергий 45-250 кэВ/а.е.м« дл иона Н. с той же начальной энергией , величина потерь составл ет

./-«М «п„./е.Е„,,

VE

а зарегистрированна часть Ej.V . равна

. (2 .

Claims

Формула изобретени

Способ определени толщин медтво го сло спектрометрического детекто ,ра ионов в энергетических единицах путем измерени амплитуд сигналов при регистращш конкретного иона, от личающийс тем, что, с целью расшире да диапазона определ емых толщин мертвого сло в сторону их меньших значений, производ т последовательно облучение детектора атоMapmitNoi и молекул рными ионами требуемого элемента с одинаковыми начальными энерги ми, измер ют амплитуды сигналов от этих ионов и по результатам изнедений суд т о толщине мертвого сло одного из множе .Сравнива сгформулой U) толщину мертвого сло в энергетических едини- цах находи ,- . а начальна энерги Е равна i.. -п () Проще это выполн ть на ускорителе ионов, работающем в сверхслаботочном pexoiMe. Направл на детектор после довател но тpeбye вae ионы и измер амплитудное дспределение сигналов регистрации, легко получить значение Е„ и ЕО по формулам (З), (4), Изучались свойства ППД отечёет венного производства. Наилучаше образцы имели окна дл протонов 16 кэВ, что эквивалентно слою золота толщиной 0,03 мкм. Получив значение величнил потерь дл водорода, можно найти аналогичным способом толщину окна дл другого необходимого элемента , например F. Дл этого необходимо ускорить ионы HF и выполнить аналогичную процедуру. Предлагаемый способ позвол ет оценитьИ неоднородность мертвого сло по расашрению низкоэнергетическЬго кра линии спектрометра. Создание, более простого ускорител ,, совмещенного с камерой напыпе1ШЯ контактов, позволит контролировать тошцину сло непосредственно в процессе производства ППД и таким образом улучшить качество ППД, предназначенных дл регистрации низкоэнергетических т желых ионов. ства необходимых элементов непосредственно в энергетических единицах. Источники информации, прин тве во внимание при экспертизе $ 1.Дирнпи Дж, и Нортроп Д. Полупроводниковые счетчики дерных излучений . М., Мир, 1965, с. 184-,186.
2.ПТЭ, 1969, № 2, с. 223 (прототип ).