Введение к работе
Актуальность темы. В современных технологических процессах производства изделий микроэлектроники имеется необходимость исследования » контроля диэлектрических слоев различной толщины,состава и структуры. Качество диэлектриков оказывает влияние и на электрофизические параметры, и на срок служба приборов.Наличие примесей и нарушения стехиометрии ведут к увеличению токов утечки, изменению коэффициента диффузии в пленках, уменьшению времени хранения заряда в ячейках ЭУ, увеличению дефектности границ раздела в ЦЩ1~структурах. Тенденции и перспективы развития производства новых поколений СВИО связаны с применением все болче тонких слоев подватворных диэлектриков. Еыявлено большое еначение сверхтонких окисиыя пленом, образующихся при многочисленных промежуточных операциях очистки подлолек. В то ле время интенсивно развивается направление, связанное с технологией создания кремниевых слоев на иеолкрующих подложках, что способствует увеличению плотности компоновки приборов в КО. В связи с отим возрастает КПК научная,так и практическая важность работ, направленных на развитие методов исследования тонких и массивных диэлектриков.
Метод электронной оже-спектроскопии (ЭОО) стал в технологии СБИС одним из основных источников информации при определении элементного состава слоев. Однако накопленный к настояиему времени опыт применения ЭОС показал, что в анализе диэлектрических материалов имеется ряд нерешенных проблем, которые существенно ограничивает область применения и вогможности метода. Поэтому весьма актуальны исследования, направленные на развитие новых методических подходов к оже-аналигу диэлектрических объектов и технических средств их реализации.
Цель работы заключалась в решении следующих основных вадвч:
1.Создание методики количественного анализа тонких окисных пленок переменного состава.
'2.Исследование параметров вторігчной вмиссни и воспроиеводи-мостя оже-спектров при подборе условий воебуидения, соответствующих минимальной зарядке поверхности диэлектрических объектов.
Э.Сойдание ниексволвткой злектронкой пушки с техническими характеристиками, обеспе^ипаююиии яогмопностъ ее применения в качестве всп"могательного источника для компенсации поверхностно-
го электростатического гаряда.
1. Определение условий постановки эксперимента, режимов возбуждения, регистрации и обработки оже-спектров с применением пушки нейтралиеацяи.
Научная новивна работы заключается в следующем;
Предложен и раевит метод количественного определении влемент-нсго состава ненісьпг,енньіх окислов кремния с испольвсванием перекрывающихся оде-линий в нивкоэнергетической части оже-спектра.
Покьвана воеможность расширения сферы применения методики определения толщины пленок по ватухонию оие-тока. на тонкие (менее 3 ям) пленки ненасыщенных окислов.
Предложена методика совмещения основного и нейтрализующего пучков по изменению энергии упругоотражениых электронов без ис-польеованин отсчетов механического перемещения исследуемого объекта.
Реализован способ подбора тока пучка пушки нейтршгаеации на основе контроля энергетического положения эталонной оже-линий.
Показано,что создание нулевого потенциала на повзрхности диэлектрического объекта изменением угла падения первичного пучка не обеспечивает воспроиеводимости оже-линий.
Показано,что регистрация оже-епектров диэлектрических объектов в условиях нейтрализации положительного поверхностного еаряда нискоэнергетическим электронным пучком обеспечивает соответствие' интенсивностей оже-линий концентрациям компонентов.
Практическая ценность работы. Ревудьтаты диссертационной ра
боты в существенной степени внедрены.Иеготовлен и испытан опытный
обраеец пушки нейтралиеации с блоком питания,манипулятор, повволя-
ющий изменять угол падения первичного пучка беа смещения точки
аналива .Раврасотаны конструкторская документация и технические
условия на пушку нейтраливации,регламентирующие требования к обес
печению и контролю качества в процессе производства, хранения и
транспортирования, а также гарантии ивготовителя при поставке пуш
ки еакаэчику в качестве самостоятельного ивделия.В соответствии с
решением Государственной комиссии по приемке ОКР- пушка нейтрализа
ции встроена в вакуумную камеру оже-спектрометрв
09Ж»10-005"ШТЙГЕР", а также в установку комплексную РЭС-ЭОС
ІТОС.ОП.9-5-ООБ. Для предприятия ЦНИИ"КУРС" проведена модернизация
ранее поставленного электронного оже-спектрометра ,.в ходе которой
спектрометр был оснаден системой нейтрализации зарядки поверхности диалектриков, включающей низковольтную пушку с блоком питания и однопоэиционный манипулятор.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1.Измерение интенсивности LVV-перехода кремния в дифференциальном оже. -спектре по правой части оже-линии от отрицательного экстремума позволяет количественно оценивать элементный состав и толщину тонких пленок ненасыщенных окислов кремній.
2.Минимизация эффекта зарядки путем создания нулевого потенциала поверхности диэлектрического объекта изменением угла падения первичного пучка не обеспечивает воспроизводимости оже-линий.
З.При регистрации оже-спектров в условиях нейтрализации положительного поверхностного еврядо нивковнергетическим електронним пучком сохраняется соответствие интенсивностей оие-линий концентрациям компонентов, что дает возможность проведения корректных количественных оценок элементного состава поверхности исследуемых диэлектриков.
Апробация работы.Основные ревулвтаты работы докладывались на научно-технической конференции "Методы ч оборудование для фиеи-то-химических исследований материалов электронной техники" (Москва, 1983), на IV отраслевом семинаре "Аналитические методы исследования материалов и иеделий микроэлектроники" (Запорожье,1967), на III Всесоюзной конференции по перспективам раввития микроэлектронной техники (Минск,1989),на Всероссийском симпозиуме по эмиссионной электронике (Рязань,1990).
Публикации.Основное содержание работы изложено в девяти опубликованных статьях.
Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она содэржит 12S страниц, 52 рисунка, 12 таблиц. Список литературы включает 134 наименования.