Способ определения кристаллографической неоднородности полупроводниковых кристаллов

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения кристаллографической неоднородности полупроводниковых кристаллов. Цель изобретения - повышение информативности путем определения блочной структуры кристалла. Ориентируют кристаллографические поверхности кристалла и погружают его в диэлектрическую жидкость. С помощью двух электродов, один из которых иглообразный, к которым прикладывают импульсы высокого напряжения, возбуждают в кристалле стримерные разряды, которые регистрируют визуально или путем фотографирования. Регистрацию осуществляют одновременно со стороны двух поверхностей кристалла. О наличии, расположении и размерах блоков судят по углам излома и координатам точек излома траекторий стримерных разрядов, полученных при разных положениях пилообразного электрода над поверхностями кристалла.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения кристаллографической неоднородности полупроводниковых кристаллов. Цель изобретения повышение информативности путем определения блочной структуры кристалла. П р и м е р 1. Одну поверхность монокристалла CdS (образец N 1) ориентируют в плоскости0001} а другую в плоскости100} Стримерные разряды возбуждают одиночными импульсами напряжения с амплитудой U 5 кВ, подводимыми к поверхности110} образца. Разряды регистрируют одновременно со стороны двух поверхностей0001} и100} со стороны поверхности0001} наблюдают заметные локальные отклонения разрядов от прямолинейности, в то время как со стороны грани100} те же разряды представляются прямыми. Это свидетельствует о том, что наблюдаемые в первой плоскости искажения вдоль кристалла, в которых разряды отклоняются от прямолинейности, разделены на три участка a, b и с, соответствующие наличию в кристалле трех блоков. Сильные искажения претерпевают разряды преимущественно в левой половине кристалла и в меньшей степени ближе к правой его грани. Поэтому размер блока, соответствующий участку "с" поперек кристалла (Δ Y_c), равен примерно половине его размера в этом же направлении, а именно ΔY_c ≈ 1 мм. Размеры двух других блоков в этом же направлении определяют исходя из того, что при смещении в обе стороны от точки приложения иглового электрода на ± Y 0,1 мм отклонение стримера от прямолинейности практически исчезает, т.е. ΔY_a ≃ Δ Y_в 0,2 мм. Размеры блоков вдоль образца составляют: Δ X_a ≃ 0,5; Δ Х_в ≃ 2; Δ Х_с ≃ 1 мм. Таким образом, блоки, соответствующие участкам а-с, примыкающие один к другому, при наблюдении со стороны0001} имеют различную форму: блоки, соответствующие участкам а и b, вытянуты узкой полосой вдоль кристалла, а блок, соответствующий участку с, имеет примерно квадратную форму. Блок, соответствующий участку а, расположен на расстоянии Х_а ≃ 0,5 мм от верхней грани кристалла и Y_a ≃ 1 мм от его левой грани, следующий блок на расстоянии Х_в Х_а + Δ Х_а ≃ 1 мм и Y_a ≃ 1 мм и последний Х_с Х_в + Δ Х_в ≃ 3 мм в левой части образца. По углу отклонения стримеров от первоначального направления или их направления вдали от блоков в каждом из участков а-с определяют величину разориентации соответствующих блоков: Δα₁^a≃Δα₁^c≃5^o;Δα₁^в≃ 3^о. П р и м е р 2. В том же образце возбуждают поверхностные разряды типа елочки, прикладывая импульсы напряжения отрицательной полярности амплитудой U 7 кВ к поверхности (0001) путем изменения разрядного промежутка электрод-кристалл в диэлектрической жидкости этилацетате. Со стороны этой поверхности наблюдают отклонения стримеров от прямолинейности в тех же областях кристалла, что и в случае объемных стримеров. Образец повернут на 180^о относительно горизонтали по сравнению с примером 1. Стример, распространяющийся в средней части образца, проходит через область с размером Δ Х₁ ≃ 2 мм, меняющую его направление на угол Δα₁¹ ≃ 3^о и, следовательно, соответствующую участку b в примере 1. Два параллельных стримера, идущие ближе к левой грани образца, меняют свое направление на Δα₁²≃ 5^о в области с Δ Х₂ ≃ 0,5 мм, которая соответствует участку "а" из предыдущего примера. Отсюда можно заключить, что использование поверхностных или объемных стримерных разрядов в примерах 1 и 2 приводит практически к одинаковым результатам при определении параметров блоков. Блочная структура образца N 1, определенная с помощью поверхностных разрядов, контролировалась способом избирательного травления поверхности0001} поскольку независимых способов определения разориентации областей кристалла в объеме не существует. После травления в местах искривлений стримеров проявляется блочная структура, а гексагональные ямки травления повернуты одна относительно другой в среднем на угол ≃ 4,5^о между проведенными параллельно граням ямок травления прямыми, принадлежащими различным блокам. Величина этого угла находится в пределах углов разориентации различных блоков образца N 1 (Δα₁ 3-5^о), определенных предлагаемым способом. П р и м е р 3. Одну поверхность кристалла СdS (образец N 2) ориентируют в плоскости110} другую в плоскости100} Стримеры возбуждают, как указано в примере 1. Со стороны поверхности 110} наблюдают искажение прямолинейности разряда в средней области кристалла, а со стороны поверхности100} тот же разряд прямолинеен. Это, как и в примере 1, указывает на то, что отклонения разряда от прямолинейности вызваны наличием блока в кристалле. Размер пересекаемого стримером блока составляет Δ Х ≃ 2 мм, а угол разориентации Δα₁ ≃ 5^о. Угол отклонения в плоскости 110} равен Δα₃ ≃ 4,5^о, ζ ≃ 45^о, где ζ угол отклонения стримерного разряда от оси "с" кристалла. П р и м е р 4. На поверхности0001} того же образца возбуждают разряды аналогично примеру 2. Заметно отклоняются от прямолинейности разряды, идущие от места приложения иглы вправо-вниз. Угол отклонения составляет Δα₁ ≃ 5^о, что совпадает с результатом для случая объемных разрядов (пример 3), а размер пересекаемого блока в данной проекции Δ Х ≃ 1 мм. Контрольным способом избирательного травления установлено, что угол разориентации блока в образце N 2 равен ≃ 5,5^о и близок к значению Δα₁ 5^о, определенному предлагаемым способом. П р и м е р 5. Поверхностные разряды возбуждают в образце N 3, имеющем форму пластины, ориентированной в плоскости0001} импульсами положительной полярности при U ≃ 10 кВ, как и в примерах 2 и 4. Наблюдают локальное изменение направления преимущественно разряда, распространяющегося от электрода влево вниз, на угол Δα₁ 4^о в области с размерами Δ Х и Δ Y ≃ 0,5 мм. В этом образце угол разориентации блоков, определенный контрольным способом, составляет 3,7-5^о, что также согласуется со значением Δα₁ 4^о, установленным данным способом, а размеры наибольшего блока совпадают со значениями Δ Х и Δ Y ≃ 0,5 мм. Таким образом, результаты определения блочной структуры настоящим и контрольным методами совпадают во всех образцах, что свидетельствует о пригодности и высокой достоверности (100%) предлагаемого способа, поскольку отклонение стримерных разрядов от прямолинейности однозначно связано с блочной структурой кристалла. Точность способа при определении угла разориентации блоков составляет ≃ 1^о. Ее можно повысить до значения ≃ 0,1^о и более при использовании микроскопа, вследствие чего появляется возможность определять структуру малоугловых границ блоков (фрагментов).

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ, основанный на погружении кристалла в диэлектрическую жидкость, возбуждения в кристалле стримерных разрядов одиночными импульсами напряжения с помощью электродов, один из которых выполнен игольчатым, а другой плоским, и регистрации траекторий стримерных разрядов в кристалле со стороны одной из плоскостей кристалла при перемещении игольчатого электрода над его поверхностью, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения блочной структуры кристалла, перед возбуждением стримерных разрядов ориентируют поверхности кристалла относительно его кристаллографических плоскостей, одновременно с регистрацией стримерных разрядов со стороны одной из поверхностей кристалла регистрируют стримерные разряды со стороны другой поверхности кристалла, а форму и расположение блоков определяют по координатам точек излома и углам излома траекторий стримерных разрядов.