Способ определения кристаллографической полярности поверхностей полупроводников

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ ПОЛЯРНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, основанный на помещении образца в жвдкость и визуальном наблюдении на его поверхности фигур, отличающийся тем, что, с целью упрощения , повышения экспрессности и достоверности, образец помещают в диэлектрическую жидкость с удельным сопротивлением р Ю - 10 Ом-см и диэлектрической проницаемостью S 4-20 с помощью электрода, выполненного в виде иглы, к образцу дрикладывают импульс напряжения, имеющий амплитуду 10-100 кВ, а о кристаллографической полярности поверхности полупроводника судят по 9 k/) картине поверхностных стримерных разрядов. 2. Способ по п.1,о т ли ч а ю щ и и с я тем, что в качестве диэлектрической жидкости исполИзуют этиловьй э4ир уксусной кислоты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (! !) !

H%llN 1 <"

ЮИИО С)(А

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3389616/ 18-25 (22) 20.01.82 (46) 15.08.85. Бюл, В 30 (72) В.П.Грибковский, В.В.Зубрицкий и Г.П.Яблонский (7 1) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН Белорусской

CCP (53) 621.382 (088.8) (56) 1. Warekois Е.P. Lavine NC, Nariano АЧ Catos Н.С. Grystallographic polority in the II-UI Сошpounds I ° Appl. Phys. 33 )) 29 р. 690-696, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

У 79793, кл. G 01 N 21/23, 1947 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ ПОЛЯРНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, основанный (5!)4 Н 01 L 21/66 С 01 N 27/62 на помещении образца в жидкость и визуальном наблюдении на его поверхности фигур, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью его упрощения, повьппения экспрессиости и достоверности, образец помещают в диэлектрическую жидкость с упельным сопротивлением Р 10 — 10 Ом.см ! и диэлектрической проницаемостью с = 4-20 с помощью электрода, выполненного в виде иглы, к образцу прикладывают импульс напряжения, имеющий амплитуду 10-100 кВ, а о кристаллографической полярности поверхности полупроводника судят по картине поверхностных стримерных р азрядов.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве диэлектрической жидкости используют этиловый эфир уксусной кислоты.

1045785

Изобретен ае оаносится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения кристаллографической полярности поверхностей полупроводниковых пластин, ис- 5 пользуемых для изготовления полупроводниковых приборов.

Известен способ определения полярности поверхностей полупроводников (1), основанный на измерении интенсивности отраженных от поверхности рентгеновских лучей и сравнении этой интенсивности с расчетным значением .

Недостатком этого способа явля- 15 ется его сложность„низкая экспрессность и достоверность, обусловленные необходимостью теоретического расчета интенсивностей.

Наиболее близким к изобретению 20 является способ определения кристаллографической полярности поверхностей полупроводников (2), основанный на помещении образца в жидкость и визуальном наблюдении на его поверх- 25 ности фигур.

Недостатком этого способа является eIo сложность и низкая достоверность, связанная с необходимостью

- наблюдения травления фигур астеризма. 3О с помощью зрительной трубы.

Другим недостатком этого способа. является низкая экспрессность, связанная с необходимостью травления поверхности.

Целью изобретения является упрощение способа, повышение экспрессности и достоверности.

Цель достигается тем, что в способе определения кристаллографической 4О полярности поверхностей полупроводников, основанном на помещении образца в жидкость и визуальном наблюдении на его поверхности фигур, образец помещают в диэлектрическую жидкость с 45 удельным сопротивлением Р = 10 !

10 Ом см и диэлектрической проницаемостью Я = 4-20, с помощью электрода, выполненного в виде иглы, к образцу прикладывают импульс напряжения, имеющий амплитуду 10-100 кВ, а о кристаллографической полярности полупроводника судят по картине поверхностных стримерных разрядов. В качестве жидкости используют этиловый эфир уксус-55 ной кислоты.

Способ поясняется чертежом, где

1 — полупроводниковая пластина, 2— стеклянная п.ысTHHH." 3 .- электрод, выполненный в виде иглы.

К одной полярной поверхности полупроводника, помещенного в диэлектрическую жидкость с удельньп сопротивлением / = 10 — 10 Ом см и ди—

8 электрической проницаемостью E = 2-20 прикладывают высоковольтный импульс электрического поля амплитудой 10100 кВ известной полярности. При этом длина разрядного промежутка составляет 150-600 мкм B зависимости от типа жидкости и величины электрического поля.

Нижний предел по напряжению (10 кВ) определяется порогом возникновения разрядов, а верхний (100 кв)-разрушением кристаллов. При удельном сопротивлении жидкости Р менья е

4

10 Ом см и разрядном промежутке меньше 150 мкм крутизна импульса электрического поля на полупроводниковом кристалле недостаточна для воз-. буждения стримерных разрядов на IIQ

iz верхности. Если „О > 10 Ом. см,. à ра=-рядньй промежуток длиннее 600 мкм, не происходит пробой разрядного про. межутка электрод — кристалл или же в канале искры недостаточно высокая концентрация носителей заряда и он обладает высоким сопротивлением.

Это приводит к уьеличению падения напряжения на разрядном промежутке и уменьшению переноса потенциала на кристалл. Поверхностные стримерные разряды не возникают., когда используется жидкость с диэлектрической проницаемостью меньше 4, например трансформаторное масло (C = — 2,2), Ограничение верхнего предела по диэлектрической проницаемости не достигнуто. поскольк÷ используе— мые жидкости — серный эфир, этиловьй эфир уксусной кислота и ацетон имели диэлектрическую проницаемость

4, 2, 6 и ?О соответственно.

Поверхностные стримерные разряды возникают либо на основе A атомов металла при отрицательной полярности,. либо на стороне 8 атомов металлоица при пОлОжительнОЙ полHpHОсTvi имп5ль сов подаваемого напряжения„ т,е. по местоположению наблюцаемой визуально картины поверхностных стримерньгх ,разрядов судят о кристаллографической полярности полупроводников.

Реальная поверхность получается в результате обработки кристалла

1045 в химически полирующем тра?зь?те«?е или химико-механическим способом.

В качестве диэлектрической жидкости использу?от этиловый эфир уксусной

КИСЛОТЫ.

Пример. Полупроводниковую пластину из кристалла сульфида кадмия вырезают перпендикулярно направлению (0001), механически шлифуют, обрабатывают в химически по- 10 лирующем травителе (0,5 K>Cr OII. в

16 NH SO ) при температУРе 95 С или химико-механически в потоке соляной кислоты, укрепляют на стеклянной пластине и помещают в диэлектрическую жидкость — этиловый эфир уксусной кислоты (i! = 10 Ом ° см и

)

Е = 6) . С помощью электрсда, выполненного в виде иглы 3, через разрядный промежуток длиной 200-300 мкм >g к полупроводниковому кристаллу подают импульс электрического напряжения. Источником напряжения служит импульсный трансформатор на ферритовом кольце, через первичную обмотку которого разряжают конденсатор емкостью 0,01-0,i мкФ, заряженный ДО HpcKoriüKHõ килсВОльт.

При подаче на игловсй электрод. расположенный от -поверхности СаВ на расстоя????и 200-300 .мкм„импульса напряжения 0 = 35 кВ отрицательной полярности в разрядном промежутке электрод - кристалл возникает искра,.

В момент прихода искры на кристалл на Й -I!o?I="ðõíocTH. -dS (плотность атомов Сд)появляетсясетка ярко светя.— щихся разрядов, распространяющихся в приповерхностном слое кристалпа.

Зти системы наблюдаются в виде длин-. ных нитей, идущих по поверхнссти полупроводника, на всем протяжен -H от которых отходят более коротки стримеры. В дальнейшем этот вид ра

Ряда будем называть "елочкой". а

При перекл?очении полярности на обратную в возбуждении со стороны

Д "елочка" на ? -поверхности исч-зает и появляется на противопслсх;??ОГ

8-стороне (плоскость атомов 5 ). Со Бб стороны Д при этом наблюдаются объемные стримеры в виде шестилу ?евой звезды. На поверхности A CriS ".;!очка" Г!ОЯВляется и при всзбуждечии с «вЂ” рицательнсй полярностью сс стороны 55 а "елочка на о -поверхности при этом появляется -.олько при подаче

Hа КРИСТаЛЛ «Я?Пжлъеа»ЛОЛО»жИТЕЛЬ ?Ст!

7 ?т 4 псля! лсстп, аким образом, независиIro от расположения пластины полупроводника относительно электрода разря,"и на поверхности & возникают при положительной полярности, а на поверхности 1 — при отрицательной полярнссти ьь?пульса электрического поля.

Стримерные разряды возбуждают !

». :пульсами напряжения амплитудой 0

i0,0 КВ при разрядном промежутке

150 мкм в эт??Лсвсы эфире уксусной к??слоты.

Стри rep!I :е ь.зряды возбуждают !

:и??ульсах?н нипряжения 0 = 50 кВ при разрядном промежутке 250 мкм в ацетоне (3 =- 10 0:. см, б = 20,7).

?!

Стр?мер»нь?е разряды возбуждают импульсами напряжен??я о = I00 кВ гри разрядном промежутке 600 мкм в серном эфире (!! = i 0 " С??? см, E = 4, 22) .

Если поверхность образца обработана только механически, то при напряжении LI = 10-100 кВ, длине разряднсгс громежутка 100-2500 мкм и любой полярности и?:пульса в объеме образца

В С З Н;Гт тт Ю т р Я и .—:.? Ит дз Э Э Ид Е T O B K H X ярко свет! щкхся линий — стримеры, расхс,,яш??еся пад углом 6(, друг к другу ст точк?! т??. илсжснич электрическбго

ic.-«ÿ» Зт?! Разряды распространяются в обh .!!Р криста-! ?а под углами )+2 и

45 2" K rosepx!rocòè пластинки в плоскостях I 0 — 1О?1 протст?!.-: ?Р???.:?rт способ определ r;:ë::-. ..кристалл:-. графической поляр::с; ти пслу?!Рсводниксв, Основанныи

??а ".те оде рентге;--:свской дифракции.

Специ??о?жа р абсты с рен ГгенсВсхим ,::.зл.;«,.е??ием н необходимость проведе>ас ?ета сгоеделяют cJIoF?IocTb с.—,особ,: . :: значите ьные затраты вре-. т

-;е-;.-!.:, > ) . С;абое различие оТ«! ÿæÿíÿbrõ рентге

Н <-;, » —, —;! y — Ет". С Т ??Рот ИВ опслсжНЫХ

ВНЕ:,» ". г,иCТВПЛ-! повышает версят;-?Ост-= св??-:;.. .-к?! Лр., определении нолярН т С !.! Н С В Е«-,,"; С С Т Ей?, :.io;.;Лагае:?Ый =-..ocoá но сравне?н с;,:звестн-«и обладает следующ??ии

?! е??х?„лт !естi» а«?? гвостстсй обусловленной визуальньг:::. наблюдение.: поверхностных разрядо,. Всзникающ.-с» н; Д вЂ” либо В -по";"å=:÷."ê!rocTÿK пол- .--;Рсвсд??Иковой кристин..ическсй пластинки> экс??Ресс Ioc ью — затраты времени для с.—.ределения крис" аллографичес1045785

Редактор О.Вркова корректор Л.Пилипенко

Техред A.Áàáèíåö

Заказ 5764/2 Тираж 679 Подписное

ВНШ1ПИ I осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35,. Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная„. 4 кой полярности образца составляет

10 с, что в 300-400 раэ меньше по сравнению с известным, 5 высокой достоверностью — при известной полярности импульсов напряжения способ позволяет с вероятностью 100Х проводить иден— тификацию полярных поверхнос— тей.

Способ не требует дорогостоящих приборов„ он позволяет также определять кристалпографическую полярность образцов площадью меньше десятых долей миллиметра, что невозможно известным способом.

Возникновение поверхностного разряда не сопровождается повреждением кристаллов, когда величина напряжения порядка 10-60 кВ.