扩展电阻技术测试外延片外延厚度误差分析

2015-03-11 09:57:58   来源:eechina   

关键字: 电阻  厚度  扩展  误差

扩展电阻技术(spreading resistance profile,SRP)由于其优越的空间分辨率越来越广泛地应用在外延片和IC 图形片测试中。SRP 技术既可以测量外延片纵向电阻变化,也可以测量外延层厚度、过渡区及夹层宽度等。四探针最小的测量体积约为5 ×10-8 cm3,而最新发展的扩展电阻探针法的最小纵向分辨深度可达0.3 nm,可以测量的区域体积达10-24 cm3。由于这么高的分辨率,测试外延片厚度值理论上应非常精确,但事实并非如此,在生产过程中经常发生外延片SRP 测试厚度与实际外延厚度(红外线干涉法测量数据)对不上的问题,误差最大可达1μm,究其原因,主要存在于测试样品制备过程,本文从几个方面深入分析了误差原因并修正计算公式。 

1 样品制备及测量原理 

将外延片样品粘贴在具有固定角度的垫块上,研磨出一个斜面,如图1 所示。 

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该斜面水平放置,与外延层界面角度为α(垫块的固定角度),SRP 一对探针在斜面上按照一定的步距l测量其扩展电阻值,探针运行到外延层与高掺杂浓度的衬底界面上时,扩展电阻值R 迅速降低,达到衬底时数值变化不再明显,此时对应的深度x即为外延层厚度,扩展电阻值迅速变化的区间称为过渡区。如图2 曲线所示。 

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假设测试到达衬底时水平运行距离是nl,n为探针对测量点数。此时对应的外延厚度H为 
H = nlsinα= nh (1) 

式中H = lsin被称为扩展电阻探针的深度分辨率。 

垫块的特殊性在于其α值具有固定的几个角度,角度值越小,其深度分辨率越高。可依据不同的外延厚度选择不同角度的垫块,如表1 所示。 

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2 厚度误差分析 

通过大量的SRP 厚度测量结果分析,误差主要在于以下几个方面。 

2.1 样品研磨角度引起的误差 

在实际样品研磨过程中,实际的研磨角度β由于研磨不平衡而出现大于或者小于垫块角度α的情况,如图3 所示。 

在图3(a)情况下,研磨斜面长度 
L = ml/cos(β-α)= mlsec(β-α) (2) 
H = Lsinβ (3) 
Htest = mlsinα (4) 
ΔH = H - Hc (5) 

将式(2)、(3)和(4)代入式(5)得 
ΔH = ml[sinβsec(β-α)- sinα] (6) 

式中:α为垫块角度;β为外延片实际研磨角度;L 为外延层实际研磨长度; m为探针对测量外延层点数; L 为探针水平步距; H 为实际外延厚度;Htest为探针测量厚度;ΔH 为厚度误差。 
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0311/article_10980.html
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