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《X射线回摆曲线定量检测SIGaAs抛光晶片的亚表面损伤层厚度》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第19卷第8期 半 导 体 学 报 Vol.19,No.81998年8月 CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSAug.,1998X射线回摆曲线定量检测SI-GaAs抛光晶片的亚表面损伤层厚度曹福年 卜俊鹏 吴让元 郑红军 惠 峰 白玉珂 刘明焦 何宏家(中国科学院半导体研究所 北京 100083)摘要 本文通过测量SI2GaAs抛光晶片及其本体(腐蚀了晶片的亚表面损伤层)的X射线回摆曲线FWHM,与抛光晶片的TEM观测相结合,作出晶片回摆曲线FWHM的
2、比率R与TEM观测的晶片亚表面损伤层厚度D的关系曲线,建立了一种定量检测SI2GaAs抛光晶片的亚表面损伤层厚度技术,文中将对这种技术进行描述并作讨论.PACC:6820,68451 引言随着GaAs器件和电路的发展,对于作为直接离子注入工艺应用的基体材料和MBE、MOCVD外延用的衬底材料的SI2GaAs晶片,不仅要求高质量的抛光表面,而且要求非常薄的晶片亚表面损伤层.尤其诸如GaAs高速数字集成电路、微波单片集成电路及许多重要器件是在SI2GaAs抛光晶片上直接离子注入制作的,通常其离子注入深度在晶片表面下～
3、100nm范围,SI2GaAs晶片的亚表面损伤层就在这个范围内,因此,亚表面损伤层将对器件和电路性能造成损害.事实表明,亚表面损伤降低了离子注入层电阻率的均匀性和电子迁移[1]率;降低了源漏饱和电流的均匀性和器件的成品率等.所以,研究和制备超薄亚表面损伤层的SI2GaAs晶片是十分重要的.国际上80年代就开展这方面的研究,采用了多种方法对[2][1]GaAs晶片的亚表面损伤层进行了检测,如化学腐蚀法、光子背散射法(PBS)、低穿透X[3][4]射线回摆曲线技术和TEM技术等,这些方法都各有优点,也存在着专用设备昂
4、贵或测量结果不能定量等不足之处.本文采用通用的X射线双晶衍射测量SI2GaAs抛光晶片及其本体的回摆曲线FWHM,并与抛光晶片的TEM观测相结合,建立一种X射线回摆曲线FWHM定量检测GaAs抛光晶片亚表面损伤层厚度的方法.2 实验优质非掺SI2GaAs晶体是用高压LEC技术生长的,并经常规退火处理,最后用不同工曹福年 男,1940年出生,高级工程师,长期从事GaAs单晶研制和晶体性质研究卜俊鹏 男,1965年出生,高级工程师,从事GaAs单晶研制和晶片加工工艺研究1997212216收到,1998203225定
5、稿636 半 导 体 学 报 19卷艺加工成52″直径的(100)抛光晶片.样品选取:52″直径的(100)抛光晶片,厚度～600Lm,沿〈110〉解理成两半,并在带主定位边的半片中,在中心沿〈110〉方向解理成宽6mm,长约24mm的窄条做X射线测试样品,相邻的52″片约四分之一作透射电镜样品.透射电镜样品制备:将透射电镜用的抛光晶片样品沿〈110〉方向解理成约1mm宽的的小窄条,每四条的(100)面用胶粘合,然后用金钢砂研磨减薄至约80Lm,再解理成约215×215mm的小片,用氩
6、离子减薄至约100nm后,制成剖面样品,要求样品薄区大于晶片厚度600Lm.X射线回摆曲线使用高精度高分辨率的日本SLX2IAL双晶衍射仪,使用CuKA(004)进行测量.透射电子显微镜使用日本TEM2200CX分析透射电子显微镜进行观测.X射线检测:对于不同抛光工艺研制的具有不同亚表面损伤层的抛光晶片样品,先测其X射线回摆曲线FWHM值为Fp;然后用H2SO4∶H2O2∶H20=5∶1∶1溶液将原样品腐蚀掉约10Lm(完全去除亚表面损伤层)再测量其FWHM值FB.TEM观测:对不同晶片的剖面样品,用透射电镜进行
7、明场或暗场观测,在确认表面后进行拍照.根据观测的放大倍数和洗印照片的放大倍数即可确定标尺.3 结果及讨论3.1X射线测试对不同抛光工艺研制的多个晶体的抛光晶片的X射线样品,先测得抛光晶片(含亚表面损伤层)的X射线回摆曲线的FWHM值,定其为Fp,再测各个样品本体(不含亚表面损伤层)的FWHM值,定为FB,求出其比率R,R=[Fp-FB]öFp,结果列于表1.表1X射线回摆曲线FWHM的Fp、FB及比率R样品Fpö(″)FBö(″)Rö%样品Fpö(″)FBö(″)Rö%A11.39.3617.17H9.459.0
8、54.23B10.799.0616.03I9.699.363.41C10.498.7516.60J9.939.603.32D10.469.212.00K9.819.681.34E10.719.3611.21L9.048.782.88F9.628.689.77M10.3510.211.35G10.229.546.653.2 透射电镜测量用TEM明场或暗场观测SI2GaAs抛
