Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Электрофизические параметры современных изделий микроэлектроники в значительной степени определяптся химическим составом и распределением легирующих примесей в приповерхностных слоях, толщина которых составляет доли
микрометра Ионная-—имплантация является в настоящее время
основным способом внедрения таких примесей в процессе создания полупроводниковых структур. Ключевым процессом здесь является отжиг имплантированных подложек, необходимый для устранения радиационных - дефектов, созданных в процессе имплантации. Перераспределение примеси после проведения такого отжига должно быть минимальным. Поэтому аналитические методы, позволяющие количественно контролировать распределение имплантированных примесей в приповерхностных слоях полупроводниковых структур ( как до, так и после отжига ) ,чрезвычайно важны для отработки технологии и в процессе серийного производства интегральных полупроводниковых схем. Для решения подобных задач чаще всего используются такие методы послойного анализа как вторично-ионная масс-спектрометрия (ВИМС) и электронная оже-спектросісопия (ЭОС). Количественная интерпретация результатов , полученных данными методами , основана на использовании стандартных образцов , аттестованных независимым способом. Традиционно в качестве таких стандартов 'Используют ионно-имплантированные образцы с известной дозой внедренной примеси. Однако погрешность в определении дозы в ічких образцах может достигать 20 % и выше [1].
Использование ионной имплантации для создания областей "сток" и "исток" в МОП-транзисторах , "эмиттер" и "база" - в биполярных транзисторах интегральных схем, требует доз легирования 10 -10 см" . Существующий метод рентгеноспектрального микроанализа ( РСМА ) позволяет детектировать данные количества атомов примеси в кремнии. Данный метод , основанный на измерении интенсивностей характеристического рентгеновского излучения (ХРИ) атомов определяемых элементов на образце и эталоне при одном сначеник ячзргии первичных электронов, традиционно используется для количественного анализа однородных по обьему образцов, либо для анализа систем "тонкая пленка на массивной подложке". Использование вариации энергии первичных электронов позволяет плавно изменять глубину области генерации характеристического рентгеновского излучения атомов примеси от ~ 100 Я до 1-2 дт . По полученной зависимости интенсивности излучения атомов примеси от
энергии первичных электронов возможно определение профиле
распределения примеси в приповерхностном слое анализируемогс
образца. Успех решения данной задачи в значительной степени будет
определяться тем. насколько функции генерации рентгеновскогс
излучения атомов - примеси по глубине , используемые в расчетах ,
будут соответствовать реальным. '
ЦЕЛЬ РАБОТЫ . Целью данной работы являлось разработка системного подхода, позволяющего использовать РСМД для количественной анализа фосфора (F), мышьяка (As) и сурьмы (Sb) с неоднородны! глубинным распределением в кремнии. Выбор данных примесеі обусловлен тем, что они наиболее часто используются в современно! технологии микроэлектроники.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ . 1). Разработан способ, количественного анализа примесей, основанный на совместном применении послойного анализа и РСМД ; на способ получено авторское свидетельство № 1368747. 2). Обнаружена зависимость от вида ионов инертного газа( аг, Ne коэффициента относительной элементной чувствительности пр: послойном оже-анализе.
3). Разработан метод рентгеноспектрального определения доз ионноимплантированной примеси при одном значении энерги первичных электронов:
4). Разработан метод. неразрушающего экспресс-анализ
ионноимплантированной примеси, позволяющий определять параметр гауссовского распределения и дозу по РСМД измерениям при тре значениях энергий первичных электронов.
5). Разработан новый метод определения функции Ф(р2) генераци ХРИ атомов примеси по глубине.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Полученные в данной работе результат
делают возможным определение дозы ионноимплантированной примеси
градуировку результатов послойного анализа по РСЫА измерениям пр
одной энергии первичных электронов. Разработанный мете
экспресс-анализа позволяет по РСМА измерениям при трех значения
энергии первичных электронов оценить глубинное распределена
примеси и может быть использован для контроля процессов отжиг
имплантированных примесей. Предложенный новый мете
позволяет экспериментально определить функцию Ф(р2) ДЛЯ НИЗК! значений энергии первичных электронов, что левозможно бьи
сделать при использовании ранее известных методов.
НА ЗАШИТУ ВЫНОСЯТСЯ : 1). Способ количественного анализа примесей, основанный на совместном применении послойного анализа и РСМД. 2). Метод определения дозы ионноимплантированной' примеси по измерениям интенсивности ХРИ атомов примеси при одном значении энергии первичных электронов.
3). Метод неразрушающего экспресс-анализа ионноимплантированной примеси, позволяющий определять параметры гауссовского распределения и дозу по РСМА измерениям при трех значениях энергий первичных электронов путем минимизации специально разработанной целевой функции.
4). Метод определения функции Ф(р2) генерации ХРИ атомов примеси по глубине, основанный на измерении интенсивности ХРИ примеси, как функции толщины удаленного слоя на образце с известным глубинным распределением примесных атомов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ . Материалы диссертации докладывались на :
-
їх Всесоюзной Конференции "Локальные рентгеноспектральные исследования и их применение", г. Ижевск, 1985.
-
хх Всесоюзной Конференции по Эмиссионной Электронике, г. Киев. 1987.
3. 7-ом Семинаре Социалистических Стран по Электронной
Спектроскопии. Бургас, Болгария. 1988.
4. 11-ом Международном Вакуумном Конгрессе. Кельн, ФРГ. 1989.
5. 12-ом Международном Конгрессе по Рентгеновской Оптике и
Микроанализу. Краков, Польша. 1989.
-
8-ой Международной Конференции по Технологии Ионной Имплантации. Гилдфорд, Англия. 1990.
-
7-ой Европейской Конференции по Аналитической Химии. Вена, Австрия. 1990.
-
2-ой Европейской Конференции по Микрозондовому Анализу. Дубровник, Югославия. 1991.
-
4-ой Европейской Конференции по Анализу Поверхности и Границ Раздела. Будапешт, Венгрия. 1991.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ : Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы. Во "введении обоснована .актуальность проведения исследований, сформулированы
