Рентгенографический способ выявления дефектов структуры кристаллов

 

Изобретение относится к Области исследования реальной структуры монокристаллов методом рентгеновской типографии . Способ позволяет выявлять -дефекты структуры в тонких приповерхностных слоях порядка долей микрона. Исследуемый кристалл выводят в положение дифракционного отражения в геометрии Лауэ для плоскостей, отклоненных от нормали к поверхности на угол 3-5°. Далее поворачивают кристалл вокруг вектора дифракции до положения , при котором падающий и отраженный рентгеновские пучки обра- .зуют малые углы с его входной поверхностью при сохранении условия дифракции для тех же кристаллографических плоскостей. Дифрагированный пучок при этом выходит с входной поверхности кристалла и фиксируется на фотопленке в виде штриха. Благодаря многократному уменьшению длины экстинкции на топограмме фиксируется изображение тонкого приповерхностного слоя порядка долей микрона. 2 ил. с 1р (Л N:) to а tsD

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 1511 G 01 N 23/20 о

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,".,- .

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ - -„

3 у

Г 1

0eek

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3722306/24-25 (22) 09.04.84 (46) 23.04.86. Бюл. 11- 15 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт кристаллографии им. А.В. Шубникова (72) А.M. Афанасьев, P.M. Имамов, Э.M. Пашаев и В.И. Половинкина (53 548.734.5(088.8) (56) Вадевиц Г. Рост кристаллов.

Сборник, т. 5. M. Наука, 1965, с. 309-320.

Несовершенства в кристаллах полупроводников. Сборник./Под ред.

Д.А. Петрова, M. 1964, с. 201-203. (54) РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ (571 Изобретение относится к области исследования реальной структуры монокриеталлов методом рентгеновской типографии. Способ позволяет выявлять дефекты структуры в тонких приповерхностных слоях порядка долей микрона.

Исследуемый кристалл выводят в положение дифракционного отражения в геометрии Лауэ для плоскостей, отклоненных от нормали к поверхности на угол 3-5 . Далее поворачивают крисо талл вокруг вектора дифракции до положения, при котором падающий и отраженный рентгеновские пучки обра. зуют малые углы с его входной поверхностью при сохранении условия дифракции для тех же кристаллографических плоскостей. Дифрагированный пучок при этом выходит с входной поверхности кристалла и фиксируется на фотопленке в виде штриха. Благодаря многократному уменьшению длины экстинкции на топограмме фиксируется изображе- .ние тонкого приповерхностного слоя порядка долей микрона. 2 ил.

1226209

Изобретение относится к рентгенографическим методам выявления дефектов структуры реальных кристаллов и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых приборов для неразрушающего контроля дефектов структуры в тонких (порядка долей микрона) приповерхностных слоях на различных стадиях обработки полупроводниковых пластин (эпитаксиальное наращивание, ионная имппантация,. диффузия и т.п.)

Целью изобретения является получение изображения дефектов структуры в тонких приповерхностных слоях кристалла.

ПРедлагаемый способ благодаря многократному уменьшению длины экстинкции позволяет выявлять дефекты струк туры в тонких приповерхностных слоях толщиной порядка долей микрона и применим к кристаллам, у которых кристаллографические плоскости с простыми индексами, обычно испопьзуемыми в рентгеновской топографии, отклонены от нормали к поверхности на малый. угол. Такими объектами являются широко применяемые в микроэлектронике полупроводниковые пластины Si, Ge, GaAs, вырезанные под углом 3-5 к плоскостям, перпендикулярным оси роста кристалла.

На фиг. 1 представлена схема хода лучей и поворота кристалла; на фиг. 2 — схема регистрации дифракционной картины.

Способ реализуется следующим образом.

Исследуемый кристалл ориентируют в положение дифракционного отражения в геометрии Лауэ для семейства плоскостей, отклоненных от нормали

N к поверхности кристалла на угол Ч (фиг. 1, положение кристалла I).

Здесь К„ и Т вЂ” дифрагированный и прошедший рентгеновские пучки. Да ее кристалл поворачивают вокруг вектора дифракции К„ на угол н

--7/ >- -2 sin6 при котором падаю2 2 Б ший и отраженный R рентгеновские пучки образуют малые Углы Wð и с входной поверхностью при сохранении условия дифракции от того же семейства кристаллографических плоскостей (положение кристалла IL на фиг. 1). Падающий пучок от острофокусного источника коллимируется горизонтальной Я и вертикальной S г щелями. Вследствие конечного размера вертикальной щели Б, и малого угла падения f на кристалле засвечивается полоска AB длина которой опрецеляется размером ще-/и S/. и величиной угла падения,, а ширина полоски АВ определяется размером горизонтальной щели Е . Дифрагиро— ванный пучок выходит с ВхОднОЙ ПО верхности кристалла и фиксируется на фотопленке в виде штриха АВ (фиг. 2), Таким образом, по предлагаемому способу рентгеновской типографии реализуется брэгговская дифракция от лауэвских плоскостей, отклоненных на малый угол от нормали к поверхности кристалла.

При дифракционном отражении рентщ геновских лучей в стандартной брэгговской дифракции на фотопленке регистрируется изображение дефектов структуры кристалла на глубине порядка длины экстинкции ?„

,„=2 4 у./у,7/к/х,„l, / / где, и „ — направляющие косинусы падающей и дифрагированной волн;

2к

k=- â€, y -длина волны используемоЗО го излучения; (Х „1, — модуль действительной части Фурье-компоненты поляризуемости.

Из выражения(!) следует,. что уменьшение величины подкоренного выражения приводит к уменьшению длины экстинкции ° Углы падения У и отражения P1, связаны соотношением

91, "- Ф, -2уздпО (2) где 6 — брэгговский угол выбранно— го отражения, При выполнении условия 4 >Zqsin 8

Реализуется схема дифракции в геометРии Лауэ„а при Р— в гео— метрии Брэгга. Б реальных условиях эксперимента следует учитывать наличие вертикальной расходимости падающего излучения и тот факт, что величина Р, ограничена со стороны больших

О углов переходом в геометрию Лауэ.

В результате при дифракции в скользящей геометрии благодаря многократному уменьшению длины экстинкции на топограмме фиксируется изображение тонкого приповерхностного слоя толщиной порядка долей микрона. Например, в случае дифракционного отражения в скользящей геометрии для (,220) -стражения от кремния на СцК

1226209

Формула изобретения излучении при (3,"

L 0 136 мкм ех в то время как в стандартной брэгговской геометри трии для того же отражения L 2 16 мкм.

Линейное с разрешение предлагаемог о пособа такого же порядка, как и в традиционных методах рентгеновской топографии, составляет 5-10 мкм Де1 фекты структуры проявляются на топограммах областями как повышенной,, tO так и пониженной интенсивности.

Таким об разом, преимуществом предлагаемого способа является выявление дефектов структуры приповерхностных слоев тол олщинои порядка десятых f5 долей микрона в стандартных полупроводниковых пластинах у ко которых кристаллографические плоскости с малыми индексами, обычно используемыми в рентгеновской топографии отклонены от нормали к поверхности кристалла на малый угол, в то время как известные способы рентгеновской топографии не позволяют отличать дефекты структуры вблизи поверхности от де- Е5 фектов в объеме кристалла.

Кроме того, в микроэлектронной промышленности широко применяются полупроводниковые пластины, кристаллографическая геоме трия которых позволяет ле гко реализовать предл а.аемыи рентгенографический метод.

Рентгенографический способ выявления де ект д ов структуры кристаллов заключаю I дуемыи щийся в том, что иссле емь" кристалл облучают коллимированным рентгеновским пучком ом, выводят в отражающее положение и фиксируют дифракционную картину на фотопленку, о т л и ч а с целью получения изображения дефектов в тонких приповерхностных сло— ях, в качестве отражающих плоскостей выби ают р плоскости отклоненные от нормали к поверхности на малый угол 3-5

3 5, кристалл выводят в отражающее положение так что ы падаюб щий и от аже ч р енныи рентгеновские пучки составляли скользящие углы с входнои поверхностью кристалла при условии

Ф, -2ysin 8 где ВБ — угол Брэгга.

1226209

Составитель Т, Владимирова

Редактор Л. Гратилло Техред Н.Бонкало Корректор Т. Колб

Заказ 2!IS/36 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

Подписное

4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4