Способ исследования структурного совершенства монокристаллов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21. 0.80(21) 3006667/18-25 с присоединением заявки ¹Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)95707?

15т) М Кп з

G 01 N 23/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0709,82. Бюллетень Мо 33

15З1 УДК 548. 73 (088. 8) Дата опубликования описания 0709.8

П.A.Безирганян и A.Ê.Êo÷àð с": (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ереванский государственный университет (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО

СОВЕРШЕНСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к рентгенографическим способам исследования структурного совершенства монокристаллов, пРименяемых, например, в полупроводниковой технике.

Известны способы исследования совершенства монокристаллов с помощью рентгеновских интерферометров, в которых образуется муаровая картина, ко-1п которые позволяют обнаружить решеточные повороты с точностью до 10 " рад и относительные деформации до 10 110 8(13.

Однако с помощью этих способов

„очень трудно сделать количественные расчеты в смысле нахождения местоположения нарушений. Главным образом метод муара может служить только для демонстрации решеточных поворотов и растяжений (сжатий), обусловленных дислокационным полем деформации и .. " полем деформаций различных типов градиентов в кристалле. Кроме того, процесс изготовления, рентгеновских ,интерферометров довольно трудоем- 25 кий.

Наиболее близким к предлагаемому является способ исследования монокристаллов кремния, заключающийся в

ToMg что пучок монохрометрического рентгеновского излучения направляют в геометрии "на просвет" на систему из двух установленных с возможностью независимых поворотов монокристаллов, один из которых является совершенным, а другой исследуемым, и регистрируют картину муара в вышедшем из указанной системы дифрагированном излучении,по которой судят о структурном совершенстве исследуемого монокристалла (2J.

Однако с помощью известного способа можно измерить решеточные повороты с точностью не более 10 рад, а определить относительные изменения межплоскостных расстояний вообще невозможно, так как с помощью системы из двух плоских кристаллов можно получить только ротационный муар.

Цель изобретения - повышение чувствительности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования структурного .совершенства монокристаллов, заключающемуся в том, что пучок монохроматического рентгеновского излучения направляют в геометрии "на просвет" на систему из двух установленных с возможностью незави957077

На чертеже показана рентгенооптическая схема реализации спо- 20 соба.

Первичный монохроматический ленточный пучок 1 рентгеновского излучения направляют под углом Вульфа-.

Брэгга на плоский монокристалл 2.

Дифрагированный. монокристаллом 2 пучок 3 рентгеновского излучения падает на клиновидный монокристалл 4.

Монокристаллы 2 и 4 установлены на независимых осях поворота (не показаны) двухкристалльного спектрометра.

Дифрагированные клиновидным монокристаллом 4 пучки 5 и б регистрируют с помощью рентгеновской пленки.

При наличии разориентации монокристаллов 2 и 4 в дифракционной картине присутствует картина муара с маятниковыми полосами.

В случае идеальных кристаллов (не имеющих решеточных поворотов, растяжений и сжатий) вершины маятниковых полос должны быть расположены на центральной линии 00 отраженного от системы пучка, так как вершины маятниковых полос соответствуют точному углу Вульфа-Брэгга. Вслед- 45 ствие поворотов отражающих плоскостей и растяжений (сжатий)межплоскостных расстояний угол Брэгга меняется и вершины маятниковых полос смещаются. Они могут смещаться в 50 пределах от .2 Ч до М, где 2 Ч вЂ” расходимость пучка отраженного по

Лауэ от толстого кристалла.

Ф помощью микрофотометра, определив смещение 1 вершины U-обраЗной полосы от центральной линии рефлекса и геометрическую ширину отраженного пучка (следа рефлекса) легко можно рассчитать величину решеточных поворотов Е и изменение межплоскостных расстояний 6 с помощью следующих формул

60

Е ==Ч

1 симых поворотов монокристаллов, один из которых является совершенным, а другой — исследуемым, и регистрируют картину муара в вышедшем иэ указанной системы диафрагированном излучении, по которой судят о структурном 5 совершенстве исследуемого монокристалла, в качестве одного иэ монокристаллов используют клиновидный монокристалл, ось поворота которого перпендикулярна основанию клина, 10 измеряют угловое смещение вершин маятниковых полос в картине муара и ширину пучка диафрагированного

Излучения, по которым определяют в6 личины..решеточных поворотов и относительные изменения межплоскостных расстояний в исследуемом монокристалле.

691 ай = — сед6э

L (2) Необходимо отметить, что для ис( следования совершенства клина толстую пластину нужно выбрать совершенной, и наоборот, для исследования совершенства толстой пластины нужно клин выбрать совершенным.

Предлагаемый способ позволяет измерять решеточные повороты и относительные изменения межплоскостных расстояний с высокой точностью при простоте методики и может применяться для исследования совершенства монокристаллов при производстве полупроводниковых приборов и в решении различных задач в области рентгеновской структурной дефектоскопии, Формула изобретения

Способ исследования структурного совершенства монокристаллов, заключающийся в том, что пучок монохроматического рентгеновского излучения направляют в геометрии "на просвет" на систему из двух установленных с возможностью независимых поворотов монокристаллов, один иэ которых является совершенным, а другой — исследуемым, и регистрируют картину муара в вышедшем из указанной системы дифрагированном излучении, по которой судят о структурном совершенстве исследуемого монокристалла, о т л и ч а ю— где d — межплоскостное расстояние;

68 — угол Вульфа-Брэгга.

Кроме того, для однозначного определения вида дефектов и их местоположения необходимо иметь ввиду то, что при повороте отражающих плоскостей вершины маятниковых полос смещаются в отраженном и проходящем пучках в одном и том же направлении (угол 2&э между ними не меняется).

При изменении межплоскостных расстояний эти вершины в пучках приближаются (растяжение) и удаляются (сжатие) друг от друга — происходит изменение угла 268.

Пример . В обычных случаях

Ч порядка 10 6 рад, а Ь порядка 3 мм, и если в толстом образце имеются решеточные повороты порядка 10 " рад, то они приводят к смещению вершин на 1 = 0,3 мм, что легко обнаружить с помощью микрофотометра. Относительные изменения дй/d порядка 10 в толстом образце опять приводят к смещению 1 = 0,3-0,7 мм, т.е. чувствительность предлагаемого спосо- . ба для решеточных поворотов не хуже л-

10 рад, а для относительных изменений межплоскостных расстояний — не хуже 10 .

957077

Составитель К.Кононов

Редактор Н.Егорова ТехредЛ.Пекарь Корректор Г. Решет ни к

Заказ 6586/31 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная,4 шийся тем, что, с целью повыше- ния чувствительности способа, в качестве одного иэ монокристаллов используют клиновидный монокристалл, ось поворота которого перпендикулярна основания клина, s картине муара 5 измеряют угловое смещение вершин маятниковых полос, по величине которого с учетом ширины пучка дифрагированного излучения определяют величины решеточных поворотов и относи- 10 тельные изменения межплоскостных расстояний в исследуемом монокристалле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !

1. Иверонова В.И., Ревкевич Г.П.

Теория рассеяния рентгеновских лучей.

N., иэд-во Московского ун-та, 1978, с, 262-265.

2. Bradler P., Lang А.R. Use of

the Ewald Sphere in Aligning CrystalPairs to Ргойцсе Х-Ray Moire Fringes..

Acta Cryst,А 24;, l968, h.246 (про-

ToTHn)е