SU828057A1 - Method of dielectric film quality control - Google Patents
Method of dielectric film quality control Download PDFInfo
- Publication number
- SU828057A1 SU828057A1 SU792726178A SU2726178A SU828057A1 SU 828057 A1 SU828057 A1 SU 828057A1 SU 792726178 A SU792726178 A SU 792726178A SU 2726178 A SU2726178 A SU 2726178A SU 828057 A1 SU828057 A1 SU 828057A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- film
- dielectric
- dielectric film
- thickness
- quality control
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
1one
Изобретение относитс к области электронной техники и может быть использовано дл контрол качества тонких диэлектрических пленок в интегральных схемах.The invention relates to the field of electronics and can be used to control the quality of thin dielectric films in integrated circuits.
Тонкие диэлектрические пленки широко примен ютс в микроэлектронике в качестве изолирующих и пассивирующих покрытий , диэлектриков тонкопленочных конденсаторов , элементов МДМ и МДП - структур и других приборов.Thin dielectric films are widely used in microelectronics as insulating and passivating coatings, dielectrics of thin-film capacitors, elements of MDM and MIS structures, and other devices.
Такие дефекты диэлектрических пленок, как загр знени инородными веществами, микротрещины, мки, замкнутые и сквозные поры, ухудшают электрофизические свойства пленок и привод т к катастрофическим отказам приборов, изготовленных на их основе.Such defects in dielectric films as contaminants with foreign substances, microcracks, microcores, closed and through pores, degrade the electrophysical properties of the films and lead to catastrophic failures of devices made on their basis.
Контроль качества диэлектрических пленок позвол ет осуществл ть способы контрол , основанные на определении характера и величины электрического тока, протекающего через исследуемую пленку.The quality control of dielectric films allows control methods based on the determination of the nature and magnitude of the electric current flowing through the film under study.
При осуществлении таких способов к исследуемой диэлектрической пленке, нанесенной на провод щую подложку, создаетс контакт либо механически (зондом), либо напылением пленки металла; о качестве диэлектрической пленки суд т по величине и характеру тока, протекающего через полученную МДМ н .МДП - структуWhen such methods are carried out, the contact dielectric film deposited on the conductive substrate is created to make contact either mechanically (by probe) or by sputtering a metal film; the quality of the dielectric film is judged by the magnitude and nature of the current flowing through the obtained MDM n. MDP - structure
РУ RU
При осуществлении таких способов контрол определ етс суммарна дефектность МДМ и МДП-структуры, в .которую могут вносить вклад как дефекты исследуемой диэлектрической пленки, так и дефекты металлизации или несовершенства контакта «зонд-пленка.When implementing such methods of control, the total defectness of the MDM and MIS structures is determined, to which both the defects of the dielectric film under study, and the metallization defects or imperfections of the probe-film contact can contribute.
Необходимость нанесени металлической пленки на исследуемую диэлектрическую пленку делает способ контрол разрушающим , так как подложка с исследуемой пленкой выбывает из технологического цнкла изготовлени конкретного прибора или интегральной схемы.The need to apply a metal film on the dielectric film under study makes the control method destructive, since the substrate with the film under study is eliminated from the process group of a specific instrument or integrated circuit.
При изготовлении и исследовании диэлектрических пленок актуальной вл етс задача неразрущающего контрол качества,In the manufacture and study of dielectric films, the task of non-destructive quality control,
пр мого обнаружени дефектов в диэлектрической пленке.direct detection of defects in the dielectric film.
Р1звестен снособ обнаружени капилл рных отверстий в диэлектрической пленке , заключающийс в том, что диэлектрическую пленку нанос т на провод щую подложку , на пленку накладывают перемещающийс щуп и подключают щуп и подложку через резисторы к источнику питани . К измерительному резистору подключаютIt is known to detect capillary holes in a dielectric film, which implies that a dielectric film is applied to a conductive substrate, a moving probe is applied to the film and the probe and the substrate are connected through resistors to the power supply. Connect to the measuring resistor
фильтры ннжиих и верхних частот и измер ют величину высокочастотного и низкочастотного сигналов, проход щих через диэлектрическую пленку. Отношение указанных сигналов представл ет собой нелинейность диэлектрика. О дефектности пленки суд т но велнчнне низкочастотного сигнала. Возникновение высокочастотного сигнала объ сн етс разр дом между щупом и подложкой .low and high pass filters and measure the magnitude of high frequency and low frequency signals passing through a dielectric film. The ratio of these signals is the dielectric nonlinearity. The defectiveness of the film is judged by a well low frequency signal. The occurrence of the high frequency signal is explained by the discharge between the probe and the substrate.
Указанный способ, прин тый за прототип, позвол ет вы вл ть дефекты, вызывающие протекание токов утечки через диэлектрическую пленку.This method, adopted as a prototype, permits the detection of defects causing leakage currents to flow through the dielectric film.
Однако точность оценки дефектности невелика из-за несовершеиства контакта «щуп-пленка. Скорость процесса контрол ограничена скоростью механического перемещени щупа. Кроме того, существует возможность механических повреждений пленки неремещающимс щупом.However, the accuracy of the assessment of defects is low due to the lack of contact “probe-film. The speed of the control process is limited by the speed of the mechanical movement of the probe. In addition, there is the possibility of mechanical damage to the film by an unshifting probe.
Цель изобретени - повыщенне точности и скорости процесса контрол качества диэлектрических пленок за счет осуществлени бесконтактного контрол протекающего через пленку тока.The purpose of the invention is to increase the accuracy and speed of the process of controlling the quality of dielectric films by implementing non-contact control of the current flowing through the film.
Это достигаетс тем, что перед регистрацией тока диэлектрическую пленку облучают импульсным электронным лучом.This is achieved by the fact that, before registering the current, the dielectric film is irradiated with a pulsed electron beam.
Параметры электроннолучевого воздействи выбирают, исход из электрофизических свойств н толщины исследуемой пленки.The parameters of the electron-beam effect are chosen based on the electrophysical properties and the thickness of the film under study.
Дл этого необходимо, чтобы глубина пробега электронов в материале пленки была много меньще толщины иленки, т. е.For this, it is necessary that the electron path in the film material be much smaller than the thickness of the film, i.e.
..
где б - глубина пробега электро;юв; Л - толщииа пленки.where b is the depth of run of electro; L - thick film.
А напр женность нол в диэлектрике, обусловлеиного накапливающимс за врем действи импульса облучени зар дом, была много меньще нробивной напр женности диэлектрической пленки, т. е.And the zero voltage in the dielectric, caused by the charge accumulating during the action of the irradiation pulse, was much less than the intrusive strength of the dielectric film, i.e.
пр,etc,
где Е - напр женность пол в диэлектрике;where E is the field voltage in the dielectric;
пр - пробивпа иаир женность диэлектрической иленки.pr - probippa dielectric filament.
Импульсный характер электроннолучевого воздействи необходим дл того, чтобы зар д, наканливающийс за врем действи импульса, нейтрализовалс во врем паузы между импульсами за счет инжекции электронов из провод щей иодложки.The pulsed nature of the electron-beam effect is necessary so that the charge applied during the pulse action is neutralized during the pause between the pulses due to the injection of electrons from the conductive and the substrate.
Соблюдение услови облучени б-С необходимо дл того, чтобы не было «сквозного прострела иленки электронами пучка.Compliance with the irradiation condition bc is necessary so that there is no end-to-end shot through the electrons of the beam.
Соблюдение услови Е С fnp необходимо дл исключени возможности электрического пробо иленки. Напр л енность пол Е определитс разностью потенциалов Д ИThe observance of the condition Е С fnp is necessary to exclude the possibility of electrical breakdown of the filter. The intensity of the field E is determined by the potential difference D And
между иоверхностью пленки и подложкой и толщиной диэлектрика.between the surface of the film and the substrate and the thickness of the dielectric.
Точиость современных методов измерени толщины тонких пленок позвол ет утверждать, что при соблюдении условий рThe accuracy of modern methods for measuring the thickness of thin films suggests that subject to the conditions of
10 ten
) :10 «СКВОЗНОЙ прострел и): 10 "through the chamber and
электрический пробой иленки толщиной h будут исключены. Локальиые уменьщенн толщины пленки соответственно в 10 и более раз ( мки) при этом будут идентифицированы как дефекты.Electrical breakdown and h of thickness h will be excluded. Local reduced film thickness by 10 times or more (mk), respectively, will be identified as defects.
На фиг. 1 изображена схема устройства дл осуществлени способа; на фиг. 2 - зависимость дефектности нленки от толщины; на фиг. 3 - зависимость тока сквозной проводимости от толщины пленки.FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for carrying out the method; in fig. 2 - thickness dependence of the defect thickness; in fig. 3 - dependence of the current through conduction on the film thickness.
Устройство содержит электронную нущку 1, питаемую от источника питани 2 через фильтр нилших 3 частот, исследуема диэлектрически иленка 4 установлена на токопровод щей подложке 5. Сигнал, проход щий через диэлектрическую пленку 4, снимаетс с измерительного резистора 6, к которому подключены фильтры 7 и 8 нижних и верхних частот. Выход фильтра 7 нижних частот через регулируемый аттенюатор 9 подключен к иидикатору 10. Выход фильтра 8 верхиих частот через избирательный усилитель 11 подключеи к индикатору 12.The device contains an electronic nyushka 1 fed from a power source 2 through a filter of lower 3 frequencies, the dielectric 4 under study is installed on a conductive substrate 5. The signal passing through the dielectric film 4 is removed from measuring resistor 6 to which filters 7 and 8 are connected low and high frequencies. The output of the low-pass filter 7 through an adjustable attenuator 9 is connected to the speaker 10. The output of the filter 8 is upper frequencies through the selective amplifier 11 connected to the indicator 12.
Прехчлагаемым способом производилось определепие зависимости дефектности пленки GeO от толщины. Пленка GeO получалась термическим иснарением в вакууме. В качестве провод щего подсло использовалась пленка А1, напыленна на стекл нную подложку. Напыление пленок А1 и GeO производилось на установке вакуумного напылени УВН-2М-1.By the detailed method, the dependence of the thickness of the GeO film on defects was determined. The GeO film was produced by thermal isolation in vacuum. An Al film deposited on a glass substrate was used as the conducting sublayer. The A1 and GeO films were sprayed on a UVN-2M-1 vacuum deposition unit.
Режимы напылени приведены в таблице.The spray patterns are listed in the table.
Т а б л и ц аT a b l and c a
Образец дл исследовани имел вид, показанный на фиг. 2. Образец помещалс в вакуумиую камеру и подвергалс облучению.The test specimen was as shown in FIG. 2. The sample was placed in a vacuum chamber and irradiated.
Источником электронов вл лась электроннолучева трубка типа 8 Л029И, питание и унравление которой осуществл лось от импульсного синхроскопа С 1-5. Экран трубки был обрезан и электронный луч направл лс на контролируемую структуру.The source of electrons was an electron beam tube of type 8 L029I, which was powered and controlled from a C 1-5 pulsed synchroscope. The screen of the tube was cut off and the electron beam was directed to a controlled structure.
Расчетным путем были выбраны следующие параметры режима облучени :The following irradiation parameters were selected by calculation:
ускор ющее напр жение Ууск. 1 кВ ток луча/ 5 мкАaccelerating voltage 1 kV beam current / 5 μA
диаметр луча в плоскостиbeam diameter in the plane
пленкиuf 5 ммfilm 5 mm
длительность импульсаТи pulse duration
частота следовани импульсов / 40 Гцpulse frequency / 40 Hz
При данных параметрах электроннолучевого воздействи соблюдаютс услови , гарантирующие , что дл бездефектной пленки отсутствует «сквозной прострел электронами пучка и исключаетс возможность электрического пробо .With these electron-beam effect parameters, the conditions are met to ensure that for a defect-free film there is no "through chamber of the beam electrons and the possibility of electrical breakdown is excluded.
Применение предлагаемого изобретени позволило, регистриру протекающий через пленку ток, определить нелинейность диэлектрика , а по величине нелинейности-ток сквозной проводимости, обусловленный провод щими дефектами и сквозными парами в диэлектрической пленке.The application of the invention made it possible, by detecting the current flowing through the film, to determine the dielectric nonlinearity, and the through conduction current caused by conductive defects and through pairs in the dielectric film from the nonlinearity value.
Зависимость тока сквозной проводимости от толщины пленки приведена на фиг. 3, крива 1.The dependence of the current through conduction on the film thickness is shown in FIG. 3, curve 1.
Дл проверки объективности предлагаемого способа контрол была определена зависимость плотности сквозных пор от толщины пленки дл того же образца методом отравливани подсло .To verify the objectivity of the proposed control method, the dependence of the density of through pores on the film thickness for the same sample was determined by poisoning the underlayer.
На диэлектрическую пленку наносилс травитель (3% р-р КОП), который, не разруша диэлектрик, проникал в сквозные поры и стравливал подслой алюмини . Режим травлени подбиралс таким, чтобы алюминий ие растравливалс под пленкой .диэлектрика и в метамической пленке образовывались отверсти , соответствующие порам в диэлектрике. После травлени и промывки образцы наблюдались в микроскопе An etchant was applied to the dielectric film (3% pF solution), which, without destroying the dielectric, penetrated through through pores and strained the aluminum underlayer. The etching mode was chosen such that the aluminum was etched under the dielectric film and holes formed in the metamic film corresponding to the pores in the dielectric. After etching and washing, the samples were observed under a microscope.
МИМ-8М. на просвет и определ лась плотность сквозных пор. Зависимость плотности сквозных пор / от толщины пленки диэлектрика показана на фиг. 3, крива 2. Как видно , кривые эквидистантны, что говорит об объективности предлагаемого способа контрол .MIM-8M. penetration density was determined. The dependence of the density of through pores / on the thickness of the dielectric film is shown in FIG. 3, curve 2. As can be seen, the curves are equidistant, which indicates the objectivity of the proposed control method.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792726178A SU828057A1 (en) | 1979-02-14 | 1979-02-14 | Method of dielectric film quality control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792726178A SU828057A1 (en) | 1979-02-14 | 1979-02-14 | Method of dielectric film quality control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU828057A1 true SU828057A1 (en) | 1981-05-07 |
Family
ID=20810841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792726178A SU828057A1 (en) | 1979-02-14 | 1979-02-14 | Method of dielectric film quality control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU828057A1 (en) |
-
1979
- 1979-02-14 SU SU792726178A patent/SU828057A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101355728B1 (en) | Controlling plasma processing using parameters derived through the use of a planar ion flux probing arrangement | |
Collins | Measurement of charge distribution in electrets | |
JP3732738B2 (en) | Semiconductor device inspection equipment | |
JPH09120962A (en) | Sticking of insulator using focused ion beam | |
RU2737515C1 (en) | Method of controlling winding insulation defectiveness | |
SU828057A1 (en) | Method of dielectric film quality control | |
Bamji et al. | Phase-resolved pulsed electro-acoustic technique to detect space charge in solid dielectrics subjected to AC voltage | |
US5097214A (en) | Method and apparatus for determining the properties of an insulation layer by maintaining an output current ratio generated by directing ions at the insulation layer | |
US5359282A (en) | Plasma diagnosing apparatus | |
CN110398672B (en) | Sample structure and method for measuring ionization and charge transfer parameters of insulating material | |
CN111044505A (en) | Method for detecting hygroscopic filthy aluminum phosphate | |
RU2737511C1 (en) | Method of controlling winding insulation defectiveness | |
RU2613571C1 (en) | Method for controlling dielectric coating continuity on elements of radio-electronic equipment | |
JP2002043269A (en) | Laser cleaning completion judging apparatus and method | |
JP3190158B2 (en) | Method for detecting insulator defects or impurities | |
JPS6113638A (en) | Inspection for surface configuration of semiconductor device | |
WO1983003143A1 (en) | Electrical testing | |
Choi et al. | Analysis of acoustic signals generated by partial discharges in insulation oil | |
RU2821217C1 (en) | Electron work function determination device | |
RU1822972C (en) | Method for local measuring resistivity of semiconductors and device for implementation of said method | |
Aaradhi et al. | Partial discharge in Gas Insulated substations (GIS): A development and engineering perspective | |
Cselko et al. | Examination of the partial discharge activity of medium voltage insulators during the tracking wheel test | |
SU1188621A2 (en) | Method of inspecting defects of material layers | |
RU2072587C1 (en) | Method for checking non-uniformity of film | |
JP2003188150A (en) | Semiconductor process monitoring method and semiconductor process monitoring system |