Способ изготовления затравочных кристаллов

 

Использование: выращивание полупроводниковых монокристаллов. Сущность изобретения: на поверхности слитка определяют нахождение заданной кристаллографической плоскости, следы не менее двух плоскостей, параллельных заданному направлению. Затем устанавливают плоскость режущего инструмента по следам указанных плоскостей, определяют плоскости, параллельные заданному направлению не менее чем в двух точках каждой определяемой плоскости слитка. При этом слиток вращают вокруг точки, высвеченной рентгеновским лучом, обеспечивая постоянство точки высвечивания. 2 ил.

Изобретение относится к выращиванию полупроводниковых монокристаллов, в частности к технологии обработки полупроводниковых материалов. Известен способ изготовления затравочных кристаллов малых размеров из монокристаллов небольших диаметров, обладающих при выращивании малым поверхностным натяжением расплава. На этих кристаллах четко видна грань кристаллографической плоскости (КП), расположенная параллельно кристаллографическому направлению выращивания монокристалла. При изготовлении затравочных кристаллов режущий инструмент перемещают вдоль этой плоскости и второй раз под определенным углом к этой плоскости в зависимости от требуемой формы затравочных кристаллов. Однако этот способ не позволяет изготовить затравочные кристаллы с разориентацией КП от геометрической оси менее 30-40 мин, поскольку ориентация ведется только по одной КП и по стандартной рентгеноструктурной методике. Кроме того, способ пригоден только для выращивания затравочных кристаллов одного класса монокристаллов сапфира, причем небольших диаметров. Цель изобретения - сокращение потерь сырья, повышение точности характеристик полупроводниковых изделий, чувствительности и надежности при изготовлении изделий за счет уменьшения разориентации заданного кристаллографического направления затравочного кристалла от геометрической оси. В способе, включающем установку слитка на державке и обработку его режущим инструментом вдоль плоскостей, расположенных параллельно заданному кристаллографическому направлению, дополнительно определяют на поверхности монокристалла нахождение заданной КП, следы не менее двух плоскостей, устанавливают плоскость режущего инструмента по следам указанных плоскостей, проводят определение КП, параллельных заданному кристаллографическому направлению не менее чем в двух точках каждой определяемой плоскости слитка, при этом вращают слиток вокруг точки, высвеченной рентгеновским лучом с учетом обеспечения постоянства точки высвечивания. На фиг. 1 изображено устройство для резки на затравочные кристаллы, на фиг.2 - слиток, разрезанный на затравочные кристаллы (аксонометрия). Для осуществления способа используют стандартные станки прецизионной резки кристаллов типа "Алмаз-6М", "ГД-114" или аналогичные с отрезными дисками с внутренней режущей кромкой, предназначенные для резки слитков диаметром более 100 мм. По стандартной рентгеноструктурной методике определяют положение в кристаллах слитка плоскостей, параллельных заданному кристаллографическому направлению. На торце слитка наносят риски, указывающие следы плоскостей, параллельных заданному кристаллографическому направлению. Затем приклеивают слиток 1 клеем 2 к пятаку 3 таким образом, чтобы отверстия для фиксации совмещались с рисками-следами плоскостей. Фиксатор 4 державки 5 вставляют в одно из отверстий для фиксации пятака 3, пятак 3 зажимают гайкой 6. Металлический пятак 3 на торце, противоположном торцу, к которому приклеивают слиток, имеет два отверстия для фиксации, расположенные на одинаковом расстоянии от центра пятака, угол между которыми равен углу между плоскостями, параллельными заданному кристаллографическому направлению. Слиток с державкой закрепляют на станке, режущий инструмент устанавливают параллельно одному из следов КП, режут слиток диском 7 и проверяют ориентацию контрольного реза по слитку или образцу, отрезанному от слитка. Для этого на ориентируемой поверхности слитка или образца выделяют не менее двух точек на расстоянии 40-50 мм друг от друга в любую сторону, через которые проводят координатные оси Х и Y, направление которых совпадает с направлением поворотных лимбов держателя образца в станке. С помощью рентгеновских лучей определяют два угла отражения для каждого направления разориентации с поворотом на 180^о в выбранных точках ориентируемой поверхности слитка или образца с учетом обеспечения постоянства точки высвечивания. За величину отключения от заданной КП принимают среднее значение отклонений, измеренных в разных точках ориентируемой поверхности слитка или образца. Далее корректируют положение слитка разворотом вокруг осей Y-Y и Х-Х, если величина отклонения плоскости образца от КП не превышает ±3 мин, то слиток разрезают вдоль одной из плоскостей. После этого слиток с пятаком 3 разворачивают вокруг оси Y-Y, совмещая второе отверстие для фиксации пятака 4 с фиксатором 5. Слиток режут, проверяют ориентацию контрольного реза, корректируют положение слитка, если величина отклонения плоскости образца от КП не превышает ±3 мин, то слиток разрезают вдоль второй плоскости. Разрезанный на затравочные кристаллы 8 (фиг.2) слиток снимают со станка, отклеивают от пятака. Полученные четырехгранные затравочные кристаллы имеют разориентацию заданного кристаллографического направления от геометрической оси не более 5 мин. П р и м е р. Берут монокристаллические слитки кремния длиной 140 мм и диаметром 80, мм с ориентацией торцевых поверхностей (III) и (100). По стандартной рентгеноструктурной методике определяют положение в кристаллах плоскостей, параллельных кристаллографическим направлениям (III) и (100). Для слитков с ориентацией торцевых поверхностей (III) - это КП типа (112) и (110), образующие на торцах взаимно перпендикулярные следы. Для слитков с ориентацией торцевых поверхностей (100) - это КП типа (110), образующие на тоpцах взаимно перпендикулярные следы. На боковой поверхности слитка с ориентацией торцевой поверхности (III) с помощью дифрактометра рентгеновского типа ДРОН-3М ТУ 25.0521.044-83 определяют положение плоскостей (112) и (110), карандашом на торце наносятся риски-следы этих плоскостей. Приклеивают слиток эпоксидным клеем к пятаку так, чтобы отверстия для фиксации совместились с рисками-следами плоскостей. Слиток устанавливают на станок вертикально. Резку проводят на станке типа "ГД-114", в качестве режущего инструмента используют отрезные диски с внутренней режущей алмазной кромкой АВРК типа ГОСТ 26004-83 560х185х0,32 АС 5 50/40, Скорость вращения диска 2100±200 об/мин, скорость резания 20±5 мм/мин, подача на шаг 14 мм, Для определения отклонения ориентируемой поверхности слитка или образца от КП слиток разрезают, на отрезанном образце выделяют два участка поверхности, вырезают их, с помощью станка подшлифовки типа М-201 доводят до размера (15±0,5)х(15±0,5)х(1±0,5) мм. На поверхности полученных двух образцов, противоположной измеряемой, наносят координатные оси Х и Y, с помощью дифрактометра на каждом образце определяют два угла отражения для каждого направления разориентации с поворотом на 180^о с учетом обеспечения постоянства точки (области), высвеченной рентгеновским лучом. За величину отклонения от заданной КП принимают среднее значение отклонений, измеренных на этих двух образцах, Величина отклонения ориентируемой поверхности от кристаллографической плоскости (112) или (110) после второй корректировки положения слитка не превышает 2 мин. Разрезанный на затравочные кристаллы слиток с пятаком снимают со станка и расклеивают. Семнадцать полученных после отклейки затравочных кристаллов имеют форму четырехгранных брусков длиной 140 мм с квадратным свечением 14х14 мм. Был проведен контроль разориентации затравочных кристаллов. Для 13 затравочных кристаллов отклонение кривой направления (III) от геометрической оси составляет 2 мин, для 4-3 мин, отклонение кривой направления (100) от геометрической оси составляет 2 мин для всех 17 затравочных кристаллов. Величина отклонения плоскости образца от плоскостей (110) составляет 1,5 мин. Для испытанных 50 слитков разориентации заданного кристаллографического направления от геометрической оси каждого затравочного кристалла не более 5 мин. При необходимости четырехгранным затравочным кристаллам можно придать круглую или конусную форму, скалибровав на круглошлифовальном станке 1,5-2 мм. При испытании затравочных кристаллов, изготовленных из 45 слитков известным способом, отключение КП от площади среза составляет до 1, до 2, до 3 и более 3^о. Число слитков, годных по ориентации, составляет -5, 36 и 4 соответственно. При отключении более 3^о брак по ориентации (ГОСТ 191650-81) - 4 шт. При использовании предлагаемого способа указанное отклонение менее 30 мин, все 45 слитков - годные.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАТРАВОЧНЫХ КРИСТАЛЛОВ, включающий установку слитка на державке, обработку его режущим инструментом, вдоль плоскостей, расположенных параллельно заданному кристаллографическому направлению, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь сырья, повышения точности характеристик полупроводниковых изделий, чувствительности и надежности при изготовлении изделий за счет уменьшения разориентации заданного кристаллографического направления затравочного кристалла от геометрической оси, на поверхности слитка дополнительно определяют нахождение заданной кристаллографической плоскости, следы на менее двух плоскостей, параллельных заданному направлению, устанавливают плоскость режущего инструмента по следам указанных плоскостей, проводят определение кристаллографических плоскостей, параллельных заданному кристаллографическому направлению не менее чем в двух точках каждой определяемой плоскости слитка, при этом слиток вращают вокруг точки, высвеченной рентгеновским лучом, с учетом обеспечения постоянства точки высвечивания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---