Контроль рельефа поверхности

Для измерения толщины слоев <1 мкм методом интерференции следует уменьшить длину волны, что для гомоэпитаксиальных слоев не дает полезного эффекта, так как на границе с подложкой при малых длинах волн коэффициент отражения столь мал, что интерференционной картины не наблюдается. Однако для гетероструктур типа кремний на сапфире, поликристаллический кремний-диэлектрик-кремний, эпитаксиальные феррит-гранаты метод интерферометрии в видимой области эффективен. Этим методом можно определить толщины полупроводниковых слоев до (0,2 ÷ 0,3) мкм в гетероструктурах с диэлектрической подложкой. Верхний предел ограничивается поглощением света в слое, что приводит к исчезновению интерференционного контраста. Для кремния этот предел составляет несколько микрометров. Погрешность метода - около 5%.

Для определения рельефа структур (ступенек травления, глубины и ширины разделительных канавок в структурах с диэлектрической изоляцией, рельефа травления диэлектрических слоев, показателя преломления диэлектрических пленок, толщины и рельефа слоев поликристаллического кремния) используют микроинтерферометры Линника (МИИ-4, МИИ-9) и другие.

Этим методом определяют и толщину диэлектрических слоев. Например, в слое SiO₂ на Si создается ступенька. На всю поверхность, включая ступеньку, наносится отражающая свет пленка металла, например, алюминия. Она исключает прохождение лучей через SiO₂, что может привести к дополнительному отражению на границе диэлектрик-кремний.

Для ступеньки непрозрачного диэлектрика глубина рельефа , а для ступеньки прозрачного диэлектрика , где k ₁ и k ₂ - числа полос, характеризующие их изгиб; n - показатель преломления, λ – длина волны света.

Высоту ступеньки измеряют по смещению полос (линий) Физо (рис.6.9). Верхние линии образованы из-за отражения от металлизированной поверхности кремния, а нижние обусловлены отражением от металлизированной поверхности диэлектрика. Смещение составляет около 3.4 полосы, и высота ступеньки равна h =3.4·0.5· λ.

Разрешающая способность МИИ-4, то есть минимальная высота ступеньки, регистрируемая прибором, около 30 нанометров. В современных конструкциях микроинтерферометра разрешающая способность может быть доведена до единиц нанометров. Таким образом, микроинтерферометрия применима для контроля рельефа поверхности наноструктур.

Дата добавления: 2014-01-07