Способ определения относительной деформации постоянной решетки полупроводниковых материалов группы а @ в @

 

Сущность: измеряют спектральную зависимость нормально отраженного излучения от полупроводникового материала группы АзВЬ в спектральном диапазоне 0,20 ,6 мкм, фиксируют максимальные значения дуплета коэффициента отражения RI и R2/ (R2 RI) и значение коэффициента отражения Rn на длине волны Ah и по величине AR R2 - R1 Rn определяют значение относительной , деформации постоянной решетки Да --, используя предварительно полученаную для данного материала зависимость Aa(AR , а а КГ) Значение An выбирают из спектрального диапа.зона Я2, Аз, где А2 соответствует значению коэффициента отражения Ra. Аз - спаду Ra до 0,5 R 2. 1 табл., 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

1 (21) 4913719/25 (22) 25,02.91 (46) 30,01.93. Бюл, Рв 4 (71) Научно-исследовательский институт механики и физики Саратовского государственного университета (72) Д.И,Биленко и О,Я,Белобровая (56) Палатник А.С, и др. Основы пленочного полупроводникового материаловедения.

M.: Энергия, 1973,.с, 15 — 20.

Vina С. Phys. Stat. Sol. (b), 1972, ч. 49, N 2, р.513 — 524. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПОСТОЯННОЙ

РЕШЕТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ГРУППЫ А В (57) Сущность: измеряют спектральную зависимость нормально отраженного излучения от полупроводникового материала группы АЗВБ в спектральном диапазоне 0,2Изобретение относится к области полупроводников, конкретно, к методам исследования структуры полупроводниковых материелов и процессов их получения, Известен рентгено-дифракционный GDo соб определения относительной деформации

ha решетки —., использующий отражение от а кристаллической решетки рентгеновских

ha лучей и определение — по кривой дифракд ционного отражения на основании решения обратной дифракционной задачи.

Недостатком данного способа является то, что он трудоемок, для совмещения с технологическим процессом требует специаль,, БЫ„, 1791761 А1 (я)э G 01 N 21/35, Н 01 . 21/66

0,6 мкм, фиксируют максимальные значения дуплета коэффициента отражения R> и

R2/(R2> RI) и значение коэффициента отражения R на длине волны i4 и по величине

hR R2 п1

= — — определяют значение относи оп Rn тельной. деформации постоянной решетки вЂ, используя предварительно полученЬа а ную для данного материала зависимость — — . Значение 5 выбирают иэ спекha hR а 7 трельного диапазона i(2, Аз, где Я2 соответствует значению коэффициента отражения R2 Ь вЂ” спаду Й2 до 0,5 И 2 . 1 табл., 3 ил.

О ееюЬ ной радиационной защиты. Интерпретация кривых дифракционного отражения рентгеновских лучей для тонких поверхностных ©" слоев связана с небднозначностью решения обратной дифракционной задачи, Наиболее близким техническим решением является способ определения относи- д тельной деформации решетки, основанный на измерении спектральной зависимости нормально отраженного излучения в спект. ральном диапазоне 0,2-0,6 мкм.

О состоянии кристаллической решетки судят по поведению абсолютных значений коэффициента отражения R> и R2 в направлении точек L и Х, соответственно. Точка L . имеет координаты (Ц, 1) спектрально распо1791761 ложена на Е =ЗэВ, точка Х имеет координаты (1,0,0) с E2 = 4,9 эВ.

Недостатком данного способа является низкая разрешающая способность по коэффициенту относительной деформации решетки и неконтролйруемый вклад нарушенного пове @Мост ногб слоя.

Целью изобретения является повышение точности определения —. а

Для этого измеряют спектральную зависимость нормально отраженного излучения в спектральном диапазоне 0,2 — 0,6 мкм, фиксируют максимумы коэффициента отражения Вг и Rj, далее измеряют значение коэффициента отражения Rn на длине волны il из спектрального диапазона

;15

Лз <4 <Лг

AR R2 =R1

Rn Rn определяют значение коэффициента относительной деформации постоянной решетки, используя предварительно полученную для

ha Ы

;данного материала зависимость— где Лг — длина волны, соответствующая максимуму R2, лз — длина волны, соответствующая коэффициенту отражения, равному.0,5 R2, . Измерение значения коэффициента отражения в области спектра чувствительной состоянию поверхности Rn в совокупности

ha hR полученной зависимостью — - иск а Кд лючает влияние поверхности на полученны результаты и повышает точность определе

ha ния —. а

Изобретение поясняется чертежами, гд на фиг.1 представлены характерные спектрь отражения R (в) при различной обработк поверхности. Энергия 2 — 6 эВ соответствуе спектральному диапазону 0,2-0,6 мкм.

На фиг.2,3 представлены эксперимен тально полученные зависимости Rj / — /

ha а

R2 / — / и — l для различных ОаАз

ha ha hR а а Rn соответственно.

Проведенное нами экспериментально изучение подложек GaAs с различной сте пенью обработки поверхйости и значениям коэффициента относительной деформаци решетки — обнаруМило следующую зако

ha а

30

Значения Rn определяются внутри диапазона Лг-Аз на длине волны Л, Лг, и Язв длины волн, соответствующие максимуму Вг и спаду Вг до 0,5 йг.

40 2-ой отличительный признак — использование калибровочной зависимости вида

ha Ь — — является мерой для определения а

ha е — a из оптических измерений, Использова45 ние относительной величины - существенно повышает точность измерений и исключает неконтролируемую однозначи 50 ность, связанную с наличием нарушенного поверхностного слоя.

Способ осуществляется следующим обр азом, Для определения йсследуемого типа по55 лупроводникового материала предварительно экспериментально получают и ha ЛВ зависимость типа — . Для этого для а ряда образцов независимым способом (электрохронографически либо рентгеноЛй В2 R1 и по рассчитанному значению - -— п номерность; зависимости R< (— ) и R2 (— )

ha ha а а

Носят неоднозначный характер, и порознь

ha мало чувствительны к значению —, как поа казана на фиг.2.

Проведенные исследования показали, что можно найти такую функциональную зависимость измеренных величин, которая обесйечит высокую чувствительность к искоha мому параметру —, практически.не измеа нит диапазона информативности по толщине, то есть обеспечит информацию о приповерхностных слоях исследуемого образца и в то же время будет нормированной.

Нормировка предусматривает освобождеwe от необходимости знания абсолютных значений коэффициентов отражения и от влияния на них постоянных факторов, найример, шероховатости поверхности. Такой функциональной зависимостью является

Если измеряемые значения R»< лйнейно связаны с истинными, то есть R»M = а аг R>cT, где а и аг — коэффициенты, практически постоянные в диапазоне длин волн Лг- Лз, то

1791761

ha структурно) определяют — . Для этих же а образцов снимаются спектры отражения

R (й в) в диапазоне 2 — 6 эВ, которые охватывают переходы эона-зона в окрестно- 5 сти точек L, Х зоны Бриллюэна для всех материалов группы А В, Измерения могут

3 5 проводиться как на скоростных спектрофотометрах, так и на интегральных фоточувствительных матрицах, время срабатывания 10 которых исчисляется 1 сек. Проводят регистрацию максимумов R< и Rz (см. фиг,1,2), далее измеряют значение R и íà i4 и строят зависимость полученных значений

ha hR 15 — от - . Дальнейшее определение а

ha — образцов того же материала основываа ется на полученной зависимости

ha hR 20 — . Процедура измерений сводится

3 Кп к снятию спектров R (11 в) в диапазоне 2-6 эВ, определений R), Rg, и Rn. По полученhR ному значению - отыскивается искомое 25 лп

ha значение — no заранее полученной завиа

ha hR слмости — . Способ совместим со а всеми технологическими процессами, радиационного чист, может использоваться в экспресс-измерениях.

Пример конкретной реализации.

Экспериментально изучались образцы

GaAs различных марок, используемых в качестве подложек. Предварительно для этих образцов рентгенодифракционным способом определялся коэффициент относитель40 ной деформации постоянной решетки — с а погрешностью 2.10 . В таблице приведены

hR полученные значения - для каждого исследуемого образца.

Для этих же образцов снимались спектры отражения R (Е) в диапазоне 2-6 эВ на . спектрофотометре М-400, характеризующимся точностью определения коэффициента отражения 0,5 и разрешением по длине волны 1 нМ, По полученным спектрам отражения определялись значения макси- .. мумов В1Я2, проводили измерения R> íà i4

ha hR и строилась зависимость — —, преда ставленная на фиг,З. При использовании полученной градуи рова н ной зависимости разрешение в определении составляет 4 х

10-5 при йогрешности определения коэффициента отражения 0,5;4.

Описанная процедура получения завиha hR симости — - является предварительа ной. Данным способом определялось значение образца баАз марки АГП-2.

Спектр отражения снимался в диапазоне

2 — 6 эВ на спектрофотометре — М вЂ” 400. По

ha ЬВ градуировочной зависимости — - — найhR денному значению - — = 0,28 соответствует значение —.— 14 х 10 . По независимому Й -5 а

ha и з м е р е н и ю — рентгенодифракцион н ым

3 методом получено значение — = 12 х 10, . ha что в пределах погрешности измерений совпадает со значением, полученным из измерения предлагаемым способом, Ф ормула изобретения

Способ определения относительной деформации постоянной решетки полупроводниковых материалов группы А В, заключающийся в том, что измеряют спект- ральную зависимость нормально отраженного излучения в спектральном диапазоне

0,2-0,6 мкм от исследуемого материала, о тлича ющийся тем,что,сцельюповышения точности определения —, фиксируют

ha д максимальные значения дуплета коэффициента отражения R< и Й2 и значение коэффициента отражения R< на длине волны л по

hR ha величине - — определяют значение —, иса пользуя предварительно полученную для

ha hR данного материала зависимость—

8, при этом значение k выбирают из спект- . рального диапазоне(Ж, ib). гдей2, Яз длина волны, при которых коэффициент отражения равен R2 и 0,5 R2 соответственно,а ЛВ=Кг — R>, 1791761

0,6

1791761

Редактор

Заказ 149 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ф.l дм аг

4л

Составитель Н.Назарова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Густи