5.4. Методы исследования дефектов структуры эпитаксиальных плёнок

Структурное совершенство объёмных кристаллов и эпитаксиальных плёнок является важнейшим залогом высоких показателей качества и технологичности изготавливаемых на их основе полупроводниковых приборов и микросхем.

Объёмным кристаллам свойственны различные дефекты структуры: дислокации, границы под малыми углами, дефекты упаковки, двойники, двойниковые ламели, включения, микродефекты, кластеры и проч. Эти же дефекты присутствуют в полупроводниковых структурах, хотя к ним добавляется множество дефектов внутреннего и поверхностного строения, присущих именно плёнкам.

Таким образом, методические основы контроля дефектов структуры в эпитаксиальных плёнках и применяемые при этом технические средства практически едины как для объёмных кристаллов, так и для плёнок.

Следует, однако, учитывать, что при огромном разнообразии дефектов структуры по существу только плотность дислокаций является тем параметром, который фигурирует в технических условиях и стандартах, остальные структурные параметры контролируются либо выборочно, либо в сугубо исследовательских целях.

Поэтому метрология полупроводников, имеющая дело с массовыми производственными измерениями, естественно, сосредоточивает своё внимание почти исключительно на контроле плотности дислокаций.

Укажем основные методы выявления и подсчёта дислокаций:

1. Селективное травление с последующим подсчётом ямок травления с помощью оптических микроскопов.

2. Рентгеновская дифракционная топография.

3. Электронная микроскопия и электроннография.

Развитие этих методов идёт по пути совершенствования процессов выявления и декорирования дислокаций (травление, ионная бомбардирование, поверхностное диффузионное легирование, химико-термическая обработка и проч.).

Поскольку процесс выявления и подсчёта плотности дефектов структуры и их коэффициента вариации является длительным и кропотливым, создаются автоматизированные сканирующие системы с встроенными ЭВМ, которые позволяют точно и экспрессно выдавать необходимые данные. Работа автоматизированных измерительных систем основана на распознавании зрительных образов распределения дислокаций, которых согласно имеющейся классификации существует пять: равномерное распределение, "кольцо", "звезда-кольцо", "звезда", полосы скольжения.

Такие системы как у нас, так и за рубежом применяются преимущественно при приёмо-сдаточных испытаниях.

118