SU947791A1

SU947791A1 - Device for non-destructive checking of semiconductor structures

Info

Publication number: SU947791A1
Application number: SU802987882A
Authority: SU
Inventors: Николай Александрович Дроздов; Алексей Алексеевич Патрин; Эдуард Ионович Подольный; Юрий Иванович Савотин
Original assignee: Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.В.И.Ленина
Priority date: 1980-10-03
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1982-07-30

Description

Изобретение относитс к технике неразрушаютего контрол и может быть использовано при контроле параметров полупроводниковых структур, например кремниевых, на стгщи х входной и пооперационной разбраковки их в технологическом процессе .изготовлени полупроводниковых приборов и интегральных схем по пла нарной технологии.The invention relates to a technique of non-destructive testing and can be used to control the parameters of semiconductor structures, such as silicon, at the input and operational screening of them in the process of manufacturing semiconductor devices and integrated circuits according to plan technology.

Известно устройство контрол параметров полупроводниковых структур в приповерхностном слое методом измерени фото-ЭДС, содержащее источник света, систему фокусировки светового п тна на пластину полупроводника (исследуемую структуру ) устройство сканировани .дветрвого п тна по поверхности структуры , электроды съема фото-ЭДС, одним из которых служит сама структура, сйнхродетектор и устройство регистрации Cl A device is known for monitoring the parameters of semiconductor structures in the surface layer by measuring photo-emf containing a light source, a system for focusing a light spot on a semiconductor plate (structure under study) a scanning device for turning a wind spot on the surface of a structure, and photo-emf electrodes, one of which the structure itself, the sensor detector and the Cl recording device

Однако известному устройству присущи существенные недостатки, контроль большой поверхности структуры возможен при перемещении охранного кольца, которое приклеиваетс к структуре и наполн етс электролитом.However, the known device has significant drawbacks, the control of a large surface of the structure is possible when the guard ring is moved, which is glued to the structure and filled with electrolyte.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство неразрушающего контрол , содержащее источник света, систему фокусировки луча, блок сканировани луча, кювету с электролитом, в которую помещена контролируема структура) и блок регистрацииТЗ.Closest to the proposed technical entity is a non-destructive testing device containing a light source, a beam focusing system, a beam scanning unit, an electrolyte cell containing the monitored structure and a TZ registration unit.

Недостатком -этого устройства вл етс погрешность измерени , вызванна тем, что электрод съема фото-ЭДС выполнен в виде платиновой пластины, расположенной в стороне от The disadvantage of this device is the measurement error caused by the fact that the photo-emf removal electrode is made in the form of a platinum plate, located away from

15контролируемой структуры. Это приводит к тому, что электрическа длина пути возбужденного фототока оказываетс различной в зависимости от положени светового п тна, что вносит 15 controlled structure. This leads to the fact that the electric path length of the excited photocurrent is different depending on the position of the light spot, which contributes

20 существенную погрешность в измер емую величину из-за пропорциональной вариации внутреннего сопротивлени источника фото-ЭДС. Дл снижени этой- Погрешности требуетс снижать 20 a significant error in the measured value due to the proportional variation of the internal resistance of the photo emf source. In order to reduce this, the errors need to be reduced.

25 сопротивление электролита, т.е. повышать его концентрацию, что приводит к частичному разрушению поверхности полупроводника и его загр знению . Это, в свою очередь, также 25 electrolyte resistance, i.e. increase its concentration, which leads to partial destruction of the semiconductor surface and its contamination. This in turn also

30 снижает точность измерени . Цель изобретени - повьшение точ ности измерений. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл неразрушающего контрол полупроводниковых структур, содержащем оптически соединенные источник света, оптический Юйул тор и отклон ющую призму с объективом,соединенную через механизм перемещени с электрической кю ветой дл размещени контролируемой структуры, выполненной в виде корпуса с прозрачной стенкой, размещен |иой перед объективом отклон ющей призмы, синхродетектор один выход которого соединен с клеммой дл под кпючени контролируемой структуры, а второй - с электродом съема фотоЭДС , размещенным в электролитической кювете, вьпсод синхродетектора соединен с входом блока регистрации первый, второй, третий и четвертый выходы блока управлени соединены соответственно с управл ющими входами оптического модул тора, механизма перемещени , синхродетектора и блока регистрации, электрод съема фото-ЭДС нанесен -на внутреннюю поверхность прозрачной стенки элект ролитической кюветы и выполнен в виде сетки, шаг которой выбран крат ным шагу скрайбировани контролируемой структуры. Функциональна схема устройства приведена на чертеже. Устройство содержит источник 1 света, луч которого проходит через оптический модул тор 2, блок 3 управлени , отклон ющую призму 4 с объективом 5, которые синхронно перемещаютс по горизонтали механизмом б перемещени , электролитическу кювету 7, состо щую из прозрачного стекла 8 с нанесенным на него элект родом 9 съема фото-ЭДС в виде сетки и заполненного электролитом 10 корпуса 11, в котором фиксируетс контролируема структура 12. Кювета 7 перемещаетс механизмом.6 в ве тикальном направлении. Синхродетектор 13 подключен к структуре 12 кле мой 14 и к электроду съема фото-ЭДС клеммой 15, блок 16 регистрации, кл му 17 Пуск. Устройство работает следующим об разом. Блок 3 по сигналу запуска от опе ратора вырабатывает частоту, котора управл ет модул тором 2 и служит опорной частотой синхродетектора 13 Промодулированный луч отклон етс призмой 4 и через объектив 5 и сето ный электрод 9 попадает на поверхность структуры 12. Между точкой за ветки cfpyKTyjxa (точкой возбуждени и электродом 9 возникает модулированна фото-ЭДС, котора прикладыва етс к детектору 13 Одновременно включаетс механизм 6, который синхронно перемещает по горизонтали призму 4 и объектив 5, сканиру тем саным точку возбуждени между горизонтальными лини ми скрайбировани структуры 12. Скорость сканировани выбираетс из услови . at где Лх ширина штриха сетки, ut - период частоты модул ции модул тора 2. Одновременно на блок 16 поступает разрешение от блока 3 и выходной сигнал с детектора 13 заноситс в блок 16 в цифровой или анало- . говой форме. По окончании сканировани по горизонтали, блок 3 управлени переключает механизм 6 на В1ертикальное перемещение и запрещает занесение информации в блок 16 регистрации. Механизм 6 смещает кювету 7 таким образом, что точка возбуждени оказываетс между двум другими дорожками скрайбировани . При этом блок 3 переключает механизм 6 в режим перемещени призмы 4 и объектива 5 и далее цикл повтор етс . Точность измерени в предлагаемом устройстве повышаетс вследствие того, что электрод съема оказываетс удаленным на одинаковое рассто ние от точки возбуждени н поверхности структуры. Это позвол ет примен ть высокоомные электролитг; , чем достигаетс меньша степень взаимодействи электролита с материалом структуры. Ввиду того, что Ыаг сетки выполн етс кратным шагу скрайбировани и выбираетс равным максимальному рассто нию между вертикальными лини ми скрайбировани , а также тому, что структура и сетка жестко за.фиксированы друг относительно друга, теневые зоны сетки оказываютс совмещенными с лини ми скрайбировани и не оказывают вли ни на точность измерени . Формула- изобретени Устройство дл неразрушающего контрол полупроводниковых структур, содержащее оптически соединенные источник света, оптический модул тор и отклон ющую призму с объективом, соединенную через механизм перемещени с электролитической кюветой дл размещени контролируемой структурй , .выполненной в виде корпуса с прозрачной стенкой, размещенной перед объективом отклон ющей призмы, синхродетектор, один выход которого соединен с клеМмой дл подключени контролируемой структуры, а второй - с электродом съема фото-ЭДС, размещенным в электрической кювете, выход синхродетектора соединен с входом блока регистрации, первый, второй,, третий и четвертый выходы блока управлени соединены соответственно с управл ющими входами оптического модул тора, механизма перемещени , синхродетектора и блока регистрации, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений, электрод съема фотоЭДС нанесен на внутреннюю поверхность прозрачной стенки электролитической кюветы и выполнен в виде сетки, шаг которой выбран кратным шагу скрайбировани контрюлируемой структуры. 30 reduces the measurement accuracy. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements. The goal is achieved in that in a device for non-destructive testing of semiconductor structures containing an optically coupled light source, an optical Yuyultor and a deflecting prism with an objective lens connected through an electric mechanism to accommodate a controlled structure in the form of a housing with a transparent wall placed in front of the lens of the deflecting prism, the sync detector of one output of which is connected to the terminal for the controlled structure, and the second from the electrode The photo-emf removal meter placed in the electrolytic cell, the sync detector's out-switch is connected to the input of the recording unit; the first, second, third and fourth outputs of the control unit are connected respectively to the control inputs of the optical modulator, displacement mechanism, synchro-detector and recording unit; - on the inner surface of the transparent wall of the electrolytic cell and is made in the form of a grid, the step of which is chosen as a multiple of the scribing step of the controlled structure. Functional diagram of the device shown in the drawing. The device contains a source of light 1, the beam of which passes through an optical modulator 2, a control unit 3, a deflecting prism 4 with a lens 5, which are synchronously moved horizontally by a moving mechanism b, an electrolytic cell 7 made of transparent glass 8 coated on it Electrode 9 of photo-emf removal in the form of a grid and body 11 filled with electrolyte 10, in which the controlled structure 12 is fixed. The cuvette 7 is moved by the mechanism.6 in the vertical direction. The synchronous detector 13 is connected to the structure 12 of glue 14 and to the photo-emf removal electrode by terminal 15, registration block 16, to the key 17 Start. The device works as follows. Block 3 generates a frequency that triggers modulator 2 and serves as the reference frequency of the synchronous detector 13 by the trigger signal from the operator. The modulated beam is deflected by the prism 4 and through the lens 5 and the network electrode 9 hits the surface of the structure 12. Between the point cfpyKTyjxa ( point of the excitation and electrode 9 occurs modulated photo-emf, which is applied to the detector 13. At the same time, the mechanism 6 is turned on, which synchronously moves the prism 4 and the objective 5 horizontally, scanning the excitation point between the horizons the on-line scribing lines of the structure 12. The scanning speed is chosen from the condition: at where Lx is the width of the grid stroke, ut is the modulation frequency modulation period 2. At the same time, block 16 receives the resolution from block 3 and the output signal from detector 13 is entered into block 16 digital or analogue. After the scan is completed horizontally, the control unit 3 switches mechanism 6 to В1 vertical movement and prohibits entry of information into registration unit 16. The mechanism 6 shifts the cuvette 7 in such a way that the excitation point is between two other scribing tracks. At that, the unit 3 switches the mechanism 6 into the mode of moving the prism 4 and the lens 5 and then the cycle repeats. The measurement accuracy in the proposed device is increased due to the fact that the removal electrode is removed by an equal distance from the excitation point on the surface of the structure. This allows the use of high-resistance electrolysis; which results in a lower degree of interaction of the electrolyte with the material of the structure. Due to the fact that the mesh grid is executed by a multiple of the scribing step and is chosen equal to the maximum distance between the vertical scribing lines, and also that the structure and the grid are rigidly fixed relative to each other, the shadow zones of the grid appear to be aligned with the scribing lines and not affect the accuracy of the measurement. Formula of the Invention A device for non-destructive testing of semiconductor structures comprising an optically coupled light source, an optical modulator and a deflecting prism with a lens, connected via a displacement mechanism to an electrolytic cell for housing a controlled structure, made in the form of a housing with a transparent wall placed in front of the lens a deflecting prism, a sync detector, one output of which is connected to the clamp to connect the controlled structure, and the second to the photo-emf removal electrode placed in an electric cell, the output of the sync detector is connected to the input of the registration unit, the first, second, third and fourth outputs of the control unit are connected respectively to the control inputs of the optical modulator, the displacement mechanism, the sync detector and the registration unit, characterized in that increase the accuracy of measurements, the electrode for removing the photo-emf is deposited on the inner surface of the transparent wall of the electrolytic cell and is made in the form of a grid, the step of which is chosen as a multiple of the scribing step th structure.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Авторское свидетельство СССР ( 171925, кл. G 01 N 15/00, 1964.1. Authors certificate of the USSR (171925, class G 01 N 15/00, 1964.

2.Патент США 4051437, кл. 324-158, 1977.2. US Patent 4051437, cl. 324-158, 1977.

Claims

The invention is a device for non-destructive testing of semiconductor structures, comprising optically coupled light source, an optical modulator and a deflecting prism with a lens, connected through a movement mechanism with an electrolytic cell to accommodate a controlled structure made in the form of a body with a transparent wall placed in front of the deflecting prism lens , a synchrodetector, one output of which is connected to a terminal for connecting a controlled structure, and the second one is connected to a photo-emf pickup electrode placed in an electric cuvette, the output of the synchrodetector is connected to the input of the registration unit, the first, second ,, third and fourth outputs of the control unit are connected respectively to the control inputs of the optical modulator, movement mechanism, synchrodetector and registration unit, characterized in that, in order to improve accuracy of measurements, the photoEMF pickup electrode is deposited on the inner surface of the transparent wall of the electrolytic cell and is made in the form of a grid, the step of which is selected as a multiple of the scribing step of the controlled 5 truktury. ι Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate No. 171925, cl. G 01 N 15/00, 1964.10

2. US patent! " 4051437, class 324-158, 1977.