Способ контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ , включающий облучение контролируемого объекта потоком позитронов и регистрацию параметров аннигиляционного излучения, по которым судят о дефектности объекта, о тличающийся . тем, что, с целью повышения чувствительности, перед измерением параметров аннигиляционного излучения контролируемый объект облучают потоком легких заряженных частиц, вызывающих изменение зарядного состояния дефектов объекта, причем энергия указанных частиц не превышает порог смео.ения § атомов из узлов решетки кристаллов, а доза облучения не превышает (Л ( 2-8)-10- 5см-2. ел to со ел ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(50 G 0 1 N 2 3 / 1 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21) 3411492/18-25 (22) 23.03.82 (46 ) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) С.A. Воробьев, П.В. Кузнецов и А.Д. Погребняк (71 ) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С,М. Кирова (53) 621.382 (088,8) (56) 1. Патент СНА М 3593025, кл. 250-83.3, опублик. 1968.

2, Воробьев С.А., Дубицкий Л.Г., Кузьминых В.А., Пехановский И.А.

Применение позитронной дефектоскопии для контроля сложных изделий.

"Электронная техника", 1974, сер. 8, вып.12, с. 81-82 (прототип), (54) (57) СПОСОБ KOHTPOJIJI ДЕФЕКТНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ИОННЫХ КРИСTAJIJIOB включаюШий облучение контролируемого объекта потоком позитронов и регистрацию параметров аннигиляционного излучения, по которым судят о дефектности объекта, о тл и ч а ю щ и и c R тем, что, с целью повышения чувствительности, перед измерением параметров аннигиляционного излучения контролируемый объект облучают потоком легких заряженных частиц, вызываюших изменение зарядного состояния дефектов объекта, причем энергия укаэанных частиц не превышает порог смешения атомов из узлов решетки кристаллов, а доза облучения не превышает (2 — 8) 10(см 2,. 1052955

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к способам контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов с памощью позитронов, и может быть использовано, например, для контроля примесной дефектности полупроводников.

Известен способ контроля дефектности материалов, включающий облучение контролируемого объекта потоком10 позитронов, измерение времени жизни позитронов до их аннигиляции, по результатам которого судят о дефектности объекта (,1 ).

Недостатком способа является низкая чувствительность контроля дефектности полупроводниковых материалов„

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов, включающий облучение контролируемого объекта потоком позитронов и регистрацию параметров аннигиляционного излучения, по которым судят о дефектности объекта (2 ), Однако такой способ характеризуется низкой чувствительностью контроля дефектности полупроводниковых и ион ных кристаллов, что обусловлено низкой вероятностью захвата позитронов дефектами.

Цель изобретения — повышение чув— ствительности.

Поставленная цель достигается согласно способу контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов,,включающему облучение контролируемого объекта потоком йоэитроноэ

4 регистрацию параметров аннигиляционного излучения, по которым су- 40 дят о дефектности объекта, перед измерением параметров аннигиляционного излучения контролируемый объект облучают потоком легких заряженных частиц, вызывающих изменение зарядового состояния дефектов объекта, причем энергия указанных частиц не превышает порог смещения атомов из узлов решетки кристаллов, а доза облучения не превышает (2-8/ 10" см .

На фиг.1 изображены кривые угло50 вой корреляции аннигиляционных квантов для необлученных образцов с примесью (кривая 1) и без примеси (кривая 2), на Фиг. 2 — то же, для предварительно Облученных образцов.

Предварительное облучение легкими заряженными частицами контролируемого материала приводит к изменению зарядового состояния положительно заряженных дефектов за счет 60 захвата ими электронов, а также к комплексообразованию радиационных дефектов с дорадиационными дефектами, т.е. к увеличению сечения захвата позитронов. 65

Эти чва процесса ведут к увеличению концентрации позитрончувствительных дефектов. При последукщем облучении образца позитронами и измерении параметров аннигиляции увеличивается относительное число позитронов аннигилирующих с электронами в дефектных местах контролируемого образца. Это ведет к изменению функции импульсного распределения аннигилирующих электроннопозитронных пар, что вызывает соответствующие изменения параметроэ аннигиляций. Это позволяет повысить чувствительность метода контроля дефектности материала. Энергия заряженных частиц для предварительного облучения не должна превышать порог смещения атома из регулярного узла решетки контролируемого кристалла. Для ряда бинарных полупроводниковых соединений, таких как ZnS, CdS, CdTe.„ эта энергия лежит в интервале 115340 КэВ.

Величина интервала радиационной дозы электронного облучения выбираетcs. из таких соображений: концентрация дефектов наведенных предварительным.облучением должна быть ниже уровня 10 см, т.е. ниже порога чувствительности метода аннигиляции позитронов; суммарная концентрация дорадиационных позитрончувствительных дефектов должна преBHLàòü порог чувствительности метода аннигиляции позитронов, что и должно обеспечить возможность контроля дефектности на более низком уровне по сравне— нию с прототипом. Этим требованиям удовлетворяет интервал доз (?-8) 10"см э, подобранный- экспериментально.

Пример. Производится контроль примесной дефектности образца

CdTe, содержащего примесь хлора.

Контрольным образцом-эталоном служит

"безпримесный" образец CdTe. Образцы представляют собой плоские пластинки размерами 1.15 20 ммз. Для измерения используют у-спектрометр совпадений с разрешающим временем " 1 мкс. Источником позитронов служит ралиактивный изотоп 2Na активностью - 8 м Кюри с граничной энергией позитронов равной 540 КэВ. Образцы облучают позитронами и измеряют скорость счета совпадений, соответствующих регистрации двумя детекторами у-квантов с энергией 51.1 КэВ в зависимости от угла поворота одного из детекторов относительно оси, соединяющей детекторы и проходящей через образец.

Полученные кривые углового распределения аннигиляционных квантов (УРАФ) несут информацию об импульсном распределении электронов вещества, которое оказывается чувствительным к наличию в нем дефектов. Кривые для

1052955

Р 2 4 Ю / 10 12 Рйб Ю

Our. Г

Составитель H. Валуев

Техред С.Мигунова Корректор д. Зимокосов

Редактор О. Сопко

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 88б0/40

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная,4 кристаллов CdTe u CdTe с примесью хлора не отличаются в пределах экспериментальной.погрешности. Это означает, что концентрация позитрончувствительных дефектов., обусловленных наличием примеси хлора в кристалле находится за пределами .чувствительности метода.

Производят предварительное облучение контролируемых образцов пучком электронов с энергией 170 КэВ дозой 1О, 7,4.10" см 2, и затем измеряют снова кривые угловой корреляции. Наблюдается увеличение ширины кривой для об-. разца CdTe с примесью хлора, тогда как для беспримесного образца CdTe 15 изменений ширины кривой нет. Концентрация наведенных радиацией дефектов лежит за пределами чувствительности метода, о чем свидетельствует отсутствие изменений в кри- 20 вых УРАФ для облученного безпримесsara кристалла CdTe.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что предварительное облучение кристаллов CdTe с примеськ хлора пучком электронов дозой 7,4.-10" част./см приводит к иэг менению зарядового состояния примеси в кристалле, что позволяет обнаруживать дефектность на более низком уровне, лежащем за пределами чувствительности мЕтода позитронной аннигиляции, а это приводит к повышению чувствительности способа контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов.

Преимушество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в снижении нижнего уровня контролируемой дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов в 5-8 раз, т.е. в расширении диапазона контролируемой дефектности.