Определение толщины оксидного слоя

Определение толщины пленки является важной технологической операцией при изготовлении полупроводниковых интегральных схем, так как от толщины слоя оксида зависят его маскирующая способность, диэлектрические свойства, а также целый ряд электрических характеристик изготавливаемых интегральных схем. Для измерения толщины оксидных пленок может быть использовано несколько методов, основные из которых:

• 1. методы двухлучевой и многолучевой интерференции;
• 2. цветовых оттенков;
• 3. метод шарового шлифа;
• 4. метод конденсатора;
• 5. эллипсометрия.

Кроме перечисленных методов, существуют и другие, например метод микробалансового взвешивания, расчетный и фотометрический методы. Однако они в практике производства ИС почти не применяются. Наиболее широкое применение получил метод цветовых оттенков. Главное достоинство метода — быстрота определения толщины оксидного слоя. Метод основан на наблюдении интерференционных цветов в отраженном свете, возникновение которых обусловлено двойным отражением и преломлением белого света, проходящего через прозрачную пленку и отражающегося от непрозрачной подложки. Цветность пленок зависит только от их толщины х и показателя преломления п:

?= 2 n x sinб, где ?- разность хода лучей; б — угол отражения.

Для определения толщины пленки оксида составлена таблица цветов. Так как цвета повторяются, необходимо знать порядок цвета. Для этого на пластине-спутнике стравливают часть оксида на клин. Таким образом, становится видна вся серия цветовых оттенков, причем зеленые полосы служат для отметки порядка цвета. Относительная ошибка при этом методе в большинстве случаев составляет меньше 5% от исходной толщины, однако точность определения цвета сильно зависит от индивидуальных особенностей наблюдателя.