Рентгенотопографический способ выявления дефектов структуры кристаллов

 

Изобретение относится к области исследования реальной структуры монокристаллов методом рентгеновской топографии . Цель изобретения - получение неискаженного изображения дефектов кристаллической структуры субмикронных слоев и рельефа поверхности монокристалла. Для осуществления способа необходимо в качестве отражающей выбрать плоскость, составляющую угол разориентации по отношению к входной поверхности, близкий углу дифракции используемого отражения, и реализовать косоасимметричную брэгговскую дифракцию с малым углом входа падающего пучка в кристалл и большим углом выхода дифрагированного пучка путем вращения кристалла вокруг вектора дифракции выбранной системы плос- ® костей. 1 ил. W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

В ОП%

РЕСПУБЛИК

@ц g G 01 N 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ме2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPHTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4642850/25 (22) 27.01.89 (46) 23.05.91. Бюл. М- 19 (71) Черновицкий государственный университет. (72) С.А.Кшевецкий и Ю.П.Стецко (53) 621.386(088.8) (56) Уэбб У. Рентгеновская дифракционная топография. В кн. Прямые методы исследования дефектов в кристаллах. — M.: Мир, 1965, с. 7-25.

Авторское свидетельство СССР

1226209, кл. G 01 N 23/20, 1986. (54) РЕНТГЕНОТОПОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ

ВЬИВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к области исследования реальной структуры моноИзобретение относится к рентген- . дифракционным методам выявления дефектов структуры монокристаллов и может быть использовано в полупроводни-. ковом приборостроении для исследования дефектов структуры тонких, порядка долей микрона, приповерхностных слоев монокристаллов и эпитаксиальных пленок, а также контроля качества обработки поверхности монокристаллов.

Целью изобретения является уменьшение искажений изображения дефектов кристаллической структуры субмикронных слоев и повышение чувствительносг! ти к рельефу поверхности монокристалла...SUÄÄ 1651173 А 1

2 кристаллов методом рентгеновской топографии. Цель изобретения — получение неискаженного изображения дефектов кристаллической структуры субмикронных слоев и рельефа поверхности монокристалла. Для осуществления способа необходимо в качестве отражающей выбрать плоскость, составляющую угол разориентации по отношению к входной поверхности, близкий углу дифракции используемого отражения, и реализовать косоасимметричную брэгговскую дифракцию с малым углом входа падающего пучка в кристалл и большим углом выхода дифрагированного пучка путем вращения кристалла вокруг вектора дифракции выбранной системы плос-костей. 1 ил.

На чертеже представлена геометри- © ческая схема дифракции. фч

Способ реализуют следующим обра- >" зом, Рентгеновское характеристическое излучение от точечного источника 1 ф } коллимируется щелью 2, падает на исследуемый кристалл 3 под углом Р и, отражаясь от него под углом Р<, па дает на фотопленку 4. Угол входа изменяется при азимутальном повороте вокруг вектора дифракцииН. При этом брэг- говский угол g не изменяется и кристалл остается в положении отражения.

Вследствие того, что 9 Q при азимутальном повороте кристалла существует область реализации произвольно малых значений угла входа 8 и соот0

f651173

4 в свою очередь, увеличивает точность их экспериментального определения.

Угол входа в этом случае равен

5 .. Щ

P «» $g sin((P-Q) sin(((+9)+ — — singcosg, о (3) ветственно больших значений угла выхода Р„.

При дифракции рентгеновских лучей в геометрии Брэгга на фотопленке регистрируется изображение дефектов монокристалла на глубине порядка длины экстинкции

10 где 1, 1 — действительная часть Фу ИР! рье-компоненты поляризуемости кристалла; — длина волны используемого 15 излучения;

,=.ыФ„ н "" н

Из выражения (1) следует, что глубина проникновения рентгеновских лу- 20 чей в кристалл тем меньше, чем мень, ше подкоренное выражение. Для < - Po P„длина зкстинкции уменьшается до долей микрона.

Для косоасимметричной брэгговской 25 дифракций углы входа Р и выхода ф, связаны с углами 9, $ и азимутальным углом () следующим соотношением;

sinP =sing cosфсоз 8singсоз, (2)

O,í 30 где знак -" относится к P, а "+"— Н

Значения азимутального угла Р =0 и (f =180 соответствуют асимметричной о дифракции, когда йлоскость дифракции

1 перпендикулярна входной поверхности кристалла. Из соотношения (2) следует, что угол падения Р мал (Pg 9< ) вблизи аэимутального положения кристалла (Я,, для котоРого сов(й80 сайф 40

Из всевозможных отражающих плоскостей и отражений предпочтение следует отдавать тем, для которых углы О и (1) отличаются незначительно.

Такими примерами для монокристал- 45 лов кремния, германия и теллурида кадмия с входной поверхностью (III), которые широкоприменяются в микроэлектронике соответственно, являются 9 =60 50,$ =61 52 для отражения 422 и Ре1 - излучения, О 34 55 (=35 16 для отражения 220 и СгК излучения и g =38©29, $ "-38 57 для отражения 511 и СиК (,-излучения. Та1 кой выбор отражающих плоскостей и отражений приводит к увеличению до нескольких градусов ширины области азимутального положения кристалла с малыми значениями угла входа Рр, что, 50

Ь

-1 ек q (%ив I > Дд) jfrr/ р где Ц =(-g,.

С уменьшением угла падения в косоасимметричной геометрии дифракции происходит уширение волнового фронта дифрагированной волны по сравнению с фронтом падающей на величину sink< t

/sinP . В области изменения азимутального угла Ч с малыми f It) значениями угла входа, это позволяет получать рентгеновские топограммы от всей поверхности кристалла и отказаться от традиционного, в таких случаях, линейного сканирования поверхности кристалла. Малый угол входа Рд при большом угле выхода Р< может быть реализован также в случае асимметричной брэгговской дифракции, если выполняется достаточно жесткое условие

gl e g с точностью до Р . Однако для длин волн характеристического спектра и заданной входной поверхности этс условие выполняется очень редко. Поэтому использование асимметричной дифракции для выявления дефектов структуры тонких приповерхностных слоев серийно выпускаемых ориентированных монокристаллических пластин в общем случае нецелесообразно, поскольку требуемое при этом сошлифование входной поверхности кристалла для выполнения условия g = g делает такой способ контроля дефектов Разрушающим.

Путем аэимутального вращения кристалла вокруг вектора дифракции способ позволяет проводить исследование дефектов структуры непрерывно по толщине приповерхностного слоя в широком диапазоне толщин - от нескольких микрон в кососимметричном случае, когда

@о=У», до долей микрона в косоасимметричном случае при (-г О.

Формула изобретения

Рентгенотопографический способ выявления дефектов структуры кристаллов, заключающийся в том, что исследуемый кристалл облучают коллимированным пучком рентгеновского излучения от точечного источника, устанавливают кристалл в отражающее положение и вращаСоставитель О.Алешко-Ожевский

Редактор О.Головач Техред C. èãóíoâà Корректор Н.Ревская

Заказ 1602 Тираж 410 Подписное

ВНИК1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР

113035, Нос.ква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производствснно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101, 16511 ют вокруг вектора дифракции так, чтобы угол входа падающего пучка в кристалл был близок углу полного внешнего отражения, и фиксируют дифракционную картину на фотопленку, 5 отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений изображения деФектов кристаллической струк73

6 туры субмикронных слоев и повышения

I чувствительности к рельефу поверхности монокристалла, в качестве отражающих выбирают плоскости, составляющие угол разориЮнтации по отношению к входной поверхности кристалла, близкий углу дифракции используемого отражения.