ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И ИОННЫХ

НАРУШЕНИЙ В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ

А.Г. Коробейников, В.Л. Ткалич, Д.В. Кузьмин, Хоанг Зянг Санкт-Петербургский Государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Россия

В технологическом цикле изготовления интегральных схем пластина арсенида галлия подвергается операциям ионного легирования и обработки в плазме. Эти операции создают на пластинах нарушенные слои, которые должны быть устранены последующими операциями термического отжига и химического травления. Кроме того, нарушенные слои имеются и на исходных пластинах. Они должны быть удалены начальной полирующей обработкой. Методом эллипсометрии с послойным травлением можно получить профили нарушений после ионной имплантации и после отжига. При этом величиной, характеризующей степень разупорядоченности материала, является либо угол у (азимут восстановленной линейной поляризации), либо значение поглощения х, полученное из приближения эффективной подложки.

Чтобы определить неразрушающим методом более двух параметров отражающей системы, необходимо варьировать условия измерения - угол падения или коэффициент преломления внешней среды. Так, измерения в m средах дают m пар значений у и х, что позволяет трактовать нарушенный слой как m - слойную систему, задав толщины слоев и подобрав m пар значений у_т и x_m.

При m = 2 и m = 3 подходят для задач отработки режимов ионного легирования и отжига, поскольку форму профиля и глубину залегания максимума после ионного легирования можно оценить заранее, зная дозу и энергию ионов. В случае двух измерений, если поверх нарушенного слоя имеется прозрачная пленка, то двухслойная модель позволяет учесть ее, измерив заранее ее толщину и коэффициент преломления. Практически это означает, что можно учесть влияние естественного оксида, или, что еще более ценно, отрабатывать режимы термического отжига под защитой слоя SiO₂ или Si₃N₄, не удаляя защитный слой.

Были исследованы следующие типы образцов: исходные пластины арсенида галлия марки АГП-1: после имплантации ионами фтора, серы, протонами в диапазоне

энергий 50 - 150 кэВ дозами 0.1 - 10 мкКл/см²; после термического отжига под защи-

0

той SiO₂ в течении 15 минут при температуре 850 С; после удаления 300 A материала методом анодного окисления. Коэффициенты преломления иммерсионных жидкостей (воды и этилового спирта) измерялись на рефрактометре ИРФ-5 в свете гелий - неонового лазера. Эллипсометрические измерения проводились на автоматическом эллипсометре Auto E1 III фирмы Rudolph Research при угле падения 70⁰ в стеклянной кювете с гранями, перпендикулярными падающему свету.