тандартами величина отклонения плоскости торцевого среза от заданной ориентации должна составлять * 3*.

Определение кристаллографических индексов плоскости торцевого среза (и, естественно," отклонения от заданной ориентации) осуществляется оптическими и рентгеновскими методами. При использовании оптического метода торец монокристалла травят в растворе щелочи.

из

от заданной кристаллографической плоскости. Ориентацию монокристаллов оценивают по максимальному отклонению утах. Для этого на торцевую поверхность монокристалла наносят две взаимно перпендикулярные оси X и Y. Монокристалл устанавливают так, чтобы ось X была параллельна оси гониометра. Затем монокристалл поворачивают вокруг оси X на угол 8hfc; и, поворачивая его относительно этого положения, находят максимум отражения и регистрируют угол А1 по шкале гониометра. Повернув монокристалл вокруг оси на 180 °, таким же образом находят угол А2. Затем устанавливают монокристалл так, чтобы параллельной оси гониометра стала ось У, и, выполнив те же операции, находят значение углов Јj и Б2. После этого находят угол разориенти-ровки а (в плоскости, перпендикулярной оси X) и угол В (в плоскости, перпендикулярной оси У):а=(А1~ А2)/2; В »(Б1 - Б2)/2.

Если углы я и В составляют < 7°, то ?тах = \/а*+ В2 .

При отклонении > 7°: ymax = arctg v tg2 а + tg2 6 .

(Ш) 14"13'

При контроле монокристаллов кремния обычно используют рентгеновскую трубку с медным анодом (Cu-иэлучение, к « 1,54 • 10"1 нм). Для этих условий углы отражения &hkl имеют следующие значения:

Ш.

(110) (100) (211) (013)

чш »и 23°38' 34°33' 44-00' 65°45'

Погрешность измерения рентгеновским методом "S 20'.

Дефекты структуры

Первоначально в монокристаллах кремния контролировали только нарушения монокристалличности (образование двойников), затем плотность и распределение дислокаций и, наконец, начали контролировать плотность и распределение микродефектов в беэдислокационных монокристаллах.

Нарушение монокристалличности можно обнаружить визуально по изменению отражения света тех участков поверхности монокристалла, где появились двойники. Однако часто оксидная пленка на поверхности монокристалла затрудняет выявление этого вида дефекта. В этом случае пленку снимают травлением в смеси фтористоводородной и азотной кислот в соотношении 1 : (2-4). После травления четкость выявления нарушений монокристалличности резко повышается.

Плотность и распределение дислокаций выявляют методом избирательного травления. Как уже указывалось, в месте выхода дислокационной линии на поверхность образуется ямка. Обычно используют травитель, состоящий из смеси фтористоводородной кислоты и водного раствора хромового ангидрида в соотношении 1:1. Плотность ямок травления подсчитывают с помощью микроскопа; характер распределения определяют визуально. При выявлении дислокаций методом

избирательного травления следует иметь в виду, что при оседании примесей на дислокации могут существенно изменяться ее энергия и связанный с ней электрохимический потенциал в месте выхода дислокации на поверхность. При этом изменение может быть таким, что ямка при травлении в выбранной смеси кислот образовываться не будет [59]. Поэтому при коренных изменениях технологии кремния, связанных с варьированием состава и концентрации примесей, следует, пойимо метода травления, использовать рентгенотопографический метод. Только убедившись, что плотность дислокаций, выявленных рентгеновским способом, совпадает с таковой, выявленной травлением, можно пользоваться последним методом. Если такового совпадения не получено, следует перейти к опробованию других травителей.

Состав травителей для выявления структурных дефектов в монокристаллах следующий:

Медленное химическое полирование. Выявление дислокаций, двойников и р—л-переходов

Выявление дислокаций на плоскостях (111), (110), (100). Выявление микродефектов

Выявление дислокаций и микродефектов на плоскости (111)

Выявление дислокаций и микродефектов; наилучшие результаты для поверхностей с ориентацией (100) Выявление дислокаций и микродефектов на плоскостях (111)

Состав травителя и соотношение компонентов

HN03 + HF + CHaC00H; 5:3:3 (СР-4А) [60]

HN03+HF + CH3COOH;

3:1:10 (травитепь Дзша) [60]

HF + водный раствор СгОз (250-300 г/л); 1:1 (траншей, Сиртла) [58]

HF + К3Сг307; 2:1 (травитель Секко) [58]

HF + HN03 + СгОэ+ Cu(N03)2 ? ЗНгО + + СНзСООН + НаО 2:1:1: (2 г): 2:2 (травитель Райта)[58]

HF + HN03; 100 : (0,1-0,5) [60]

HF + водный раствор СгОз

(250-300 г/л); 3 :4

HF + водный раствор СгОэ

(1200 г/л); 1: 4

HF + водный раствор СгОз

(300 г/л) +НгО; 3:2:3

HF + HN03; 155 :1 (травитель

Шимшеля) [60]

Окрашивающий травитель. Выявление р- и п-областей; материал р-типа темнеет больше, чем материал л-типа Выявление микродефектов на плоскости (111)

То же, на плоскости (100)

То же, на плоскости (013)

Выявление дислокаций и микродефектов в монокристаллах р-типа

Наиболее распространенное распределение дислокаций в поперечных! сечениях монокристаллов кремни