Teknologjitë bujqësore. Pajisje për prerjen e shufrave dhe përpunimin e vaferave të materialeve gjysmëpërçuese Metoda e difraktometrisë me rreze X me dy kristal

18.07.2023 Radiatorë

Shën Petersburg: Politeknik, 2004. - 679 f.
ISBN 5-7325-0236-X
Shkarko(lidhje direkte) : spravochniktehnologaoptika2004.djvu E mëparshme 1 .. 113 > .. >> Tjetër
Lustrimi përfundimtar i monokorundit dhe granatës me kërkesat për formën N (0.1-4.0) dhe LN (0.1-0.4) dhe pastërtinë R IV vazhdohet në jastëk lustrimi prej duralumini ose bakri me diamant ACM1/0; ASMO,5/0.1; ASMO, 3/0 në mënyrë sekuenciale në makinat e tipit PD. Kur përfundoni sipërfaqe më pak se 1N, ulni presionin në 50 kPa ose më pak (veçanërisht në blloqe me diametër më shumë se 0,1 m).
Lustrimi përfundimtar i granatës, zirkonit kub dhe kuarcit me saktësinë e specifikuar kryhet në jastëkë lustrim të bërë nga rrëshira të sipërmarrjes së përbashkët me mbushës (oksid kromi, polirit, etj.).
Përfundimi i lustrimit të monokorundit pa kërkesa për devijime, por me kërkesa të shtuara për vrazhdësi (Rz< 0,01) и чистоте (Р III, без сетки царапин) продолжают алмазом АСМ1/0, АСМО,5/0,1 либо оксидом хрома на полировальнике из полировочных смол СП4-СП6 с наполнителями или без них (см. табл. 5.12). Полирование ОД с целью получения максимального пропускания в ВУФ- и УФ-областях спектра продолжают алмазом до АСМО,5/0,1 на полировальниках из дюралюминия и затем на искусственной замше, натянутой на тот же полировальник, субмикронными порошками а-А1203 зернистостью
0,5/0 me ujë ose alkool etilik [a. Me. BRSS 1663063, 1593307].
Lustrimi i monokorundit për veshjen e mëvonshme kundër reflektimit me filma SiO2 vazhdon në kamoshi artificial me një pezullim ujor të silicës koloidale me madhësi kokrrizash a-A1203
294
0,5/0 në një përqendrim prej T: W = 1: 4. Besohet se sipërfaqja që rezulton është më e përgatitur për veshjen epitaksiale.
5.5. METODAT E STUDIMIT TË STRUKTURËS DHE THELLËSISË TË NJË SHTESËS SË SHQYRTIMIT
Metodat ekzistuese që përdoren për studimin e shtresës së dëmtuar mund të ndahen me kusht në dy grupe: metoda që vëzhgojnë drejtpërdrejt ndryshimet makro dhe mikrostrukturore në shtresën sipërfaqësore; metodat me të cilat studiohet ndryshimi i vetive fiziko-mekanike ose kimike të një materiali ndërsa hiqet shtresa sipërfaqësore që rezulton nga përpunimi mekanik. Metodat e grupeve 1 dhe 2 karakterizohen nga kompleksiteti i ndryshëm i vendosjes së eksperimenteve, por secila prej tyre parashikon studimin vijues të shtresave individuale, gjithnjë e më të largëta nga sipërfaqja. Heqja shtresë pas shtrese e shtresës së dëmtuar kryhet me lustrim ose gravurë kimike.
1. Në metodën e bazuar në ndryshimin e shkallës së gravurës së sipërfaqes në varësi të shkallës së shkatërrimit të saj, shkalla më e lartë vërehet kur shtresa e jashtme e relievit është e gravuar. Ndërsa shtresa e dëmtuar hiqet, shkalla e gravimit zvogëlohet dhe i afrohet shkallës së gravimit të një kristali të vetëm. Trashësia e shtresës që duhet hequr para se të merret një shkallë konstante e gravimit merret si thellësi e shtresës së dëmtuar. Sidoqoftë, rezultatet varen nga një sërë faktorësh: lloji i etchantit, temperatura, shpejtësia e lëvizjes në vëllimin e etchantit, ndriçimi i sipërfaqes, etj.
2. Në metodën e emetimit ekzoelektronik, një fluks elektronik lind në hendekun e brezit të një kristali nga nivelet lokale të energjisë që korrespondojnë me defektet strukturore. Regjistrimi i ekzoelektroneve mund të kryhet në ajër me një numërues të tipit Geiger-Muller ose në vakum me anë të shumëzuesve sekondarë të elektroneve. Varësia e emetimit nga thellësia e shtresës së dëmtuar shprehet më qartë në intervalin 0,3-6,0 μm.
3. Metoda me rreze X e transmetimit anormal të rrezeve X (APRL) konsiston në faktin se një kristal i përsosur në pozicionin e reflektimit të Bragg transmeton rrezet X, pothuajse pa i thithur ato, ndërsa në një pozicion joreflektues përthith fuqishëm. ato. Prandaj, kristalet reale që kanë papërsosmëri në rrjetën kristalore shkaktojnë një ulje të APRL. Në të njëjtën mënyrë, APRL ndikohet nga shqetësimet e rrjetës kristalore që vijnë nga përpunimi mekanik. Efekti i APRL mund të regjistrohet duke ndryshuar
295
përcaktimi i intensitetit integral ose me mjete fotografike (duke marrë topograme).
Metoda e përcaktimit të thellësisë së shtresës së dëmtuar nga gjysma e gjerësisë së lakores lëkundëse është dhënë në punim. Siç dihet, gjysma e gjerësisë së kurbës lëkundëse varet nga struktura intragranulare e kristalit - madhësia e blloqeve të mozaikut dhe keqorientimi i tyre. Trajtimi mekanik çon në një shkelje të strukturës me një kristal, në veçanti, në copëzimin intensiv të kristalit në blloqe dhe keqorientimin e tyre. Shfaqja e blloqeve të keqorientuar çon në një zgjerim të kurbës lëkundëse të reflektimit ftfeZ në krahasim me kurbën për një kristal pa dëmtime të tilla. Ekziston një marrëdhënie lineare midis vlerës së shtresës së dëmtuar dhe gjysmës së gjerësisë së kurbës lëkundëse.
4. Në metodën e efektit Twyman, një pllakë e trajtuar në mënyrë të barabartë nga të dyja anët, lëmohet nga njëra anë dhe matet devijimi. Sipas lakores që karakterizon varësinë e shigjetës së devijimit nga trashësia e shtresës së hequr nga ana tjetër e pllakës, përcaktohet thellësia e shtresës së dëmtuar.
5. Në metodën e bazuar në varësinë e mikrofortësisë nga thellësia e ngarkimit të dhëmbëzimit, matjet bëhen në një instrument PMT-3. Me heqjen graduale të shtresës së dëmtuar, vlerat e mikrofortësisë rriten dhe arrijnë një vlerë konstante, pavarësisht nga ngarkimi i dhëmbëzimit.

Për të marrë pajisje dhe IC me cilësi të lartë, kërkohen vafera gjysmëpërçuese homogjene me një sipërfaqe pa defekte dhe ndotje. Shtresat afër sipërfaqes së pllakave nuk duhet të kenë shkelje të strukturës kristalore. Kërkesa shumë të rrepta vendosen për karakteristikat gjeometrike të pllakave, veçanërisht për rrafshimin e tyre. Rrafshimi i sipërfaqes ka një rëndësi vendimtare në formimin e strukturave të pajisjes me anë të litografisë optike. Parametra të tillë gjeometrikë të pllakës si devijimi, jo paralelizmi i anëve dhe toleranca e trashësisë janë gjithashtu të rëndësishme. Materialet gjysmëpërçuese, të cilat janë shumë të forta dhe të brishta, nuk mund të përpunohen duke përdorur shumicën e metodave konvencionale si tornimi, bluarja, shpimi, shpimi, etj. Pothuajse e vetmja metodë e zbatueshme për përpunimin e materialeve gjysmëpërçuese është përpunimi me lidhje ose gërryes të lirshëm

Për të siguruar parametrat e kërkuar, janë zhvilluar operacionet bazë teknologjike për prodhimin e pllakave. Veprimet bazë përfshijnë përgatitjen paraprake të një kristali të vetëm, ndarjen e tij në vaferë, bluarjen dhe lustrimin e vaferës, zbërthimin, gdhendjen kimike të vaferës, marrjen e anës jopunuese të vaferës, kontrollin e gjeometrisë dhe sipërfaqes së vaferës. vafera, dhe paketimi në kontejnerë.

Përgatitja paraprake e shufrës konsiston në përcaktimin e orientimit kristalografik të shufrës, kalibrimin e diametrit të saj të jashtëm në një madhësi të caktuar, gdhendjen e shtresës së dëmtuar, kryerjen e prerjeve bazë dhe shtesë, përgatitjen e sipërfaqeve fundore me një orientim të caktuar kristalografik. Pastaj shufra ndahet në pllaka me një trashësi të caktuar. Qëllimi i bluarjes së mëvonshme është nivelimi i sipërfaqes së pllakave të prera, zvogëlimi i përhapjes së trashësisë së tyre dhe formimi i një sipërfaqe uniforme. Anët nga skajet e mprehta të pllakave hiqen për të hequr patate të skuqura të formuara gjatë prerjes dhe bluarjes. Përveç kësaj, skajet e mprehta të vaferave janë përqendrues stresi dhe burime të mundshme të defekteve strukturore që mund të ndodhin kur vaferat zhvendosen dhe, mbi të gjitha, gjatë trajtimeve termike (oksidimi, difuzioni, epitaksi). Gdhendja kimike heq shtresat e dëmtuara të sipërfaqes, pas së cilës lëmohen të dyja anët e pllakave ose ana që është e destinuar për prodhimin e strukturave të pajisjes. Pas lustrimit, pllakat pastrohen nga ndotësit, kontrollohen dhe paketohen.

Në prodhimin e pajisjeve duke përdorur metodat e teknologjisë më të zakonshme planare dhe varieteteve të saj, përdoret vetëm një, e ashtuquajtura ana e punës e pllakës. Duke pasur parasysh intensitetin e konsiderueshëm të punës dhe koston e lartë të operacioneve për përgatitjen e pllakave me cilësi të lartë me një sipërfaqe pa defekte, disa opsione për prodhimin e pllakave parashikojnë përpunimin asimetrik, d.m.th., të pabarabartë të anëve të tyre. Në anën e papunë të pllakës, ka mbetur një shtresë e deformuar strukturore me trashësi 5-10 μm, e cila ka vetitë e një marrësi, d.m.th., aftësinë për të thithur avujt dhe gazrat nga trupi i një pajisjeje gjysmëpërçuese pasi të jetë marrë. vulosur për shkak të një sipërfaqe shumë të zhvilluar. Struktura e dislokimit të shtresës, përballë sipërfaqes së punës së pllakës, ka aftësinë të tërheqë dhe të mbajë defekte strukturore nga pjesa më e madhe e kristalit gjysmëpërçues, gjë që rrit ndjeshëm besueshmërinë dhe përmirëson parametrat elektrikë të pajisjeve. Megjithatë, përpunimi asimetrik i anëve të pllakave krijon rrezikun e përkuljes së tyre. Prandaj, thellësia e shkeljeve në anën jo-pune duhet të kontrollohet rreptësisht.

Përdorimi i vaferave të madhësive të standardizuara në prodhimin e gjysmëpërçuesve bën të mundur unifikimin e pajisjeve dhe veglave për të gjitha operacionet, nga përpunimi i tyre deri te kontrolli i parametrave të strukturave të përfunduara. Në industrinë vendase dhe të huaja janë përdorur pllaka me diametër 40, 60, 76, 100, 125, 150 dhe 200 mm. Për të marrë një pllakë me një diametër të caktuar, kalibrohet shufra e rritur përçuese me një kristal.

Orientimi ose kërkimi për një plan të caktuar kristalografik të një kristali të vetëm dhe përcaktimi i pozicionit të këtij plani në lidhje me faqen fundore të shufrës kryhet duke përdorur pajisje speciale duke përdorur metoda optike ose me rreze X. Metoda optike e orientimit të kristaleve të vetme bazohet në vetinë e sipërfaqeve të gdhendura për të reflektuar rrezet e dritës në një drejtim të përcaktuar rreptësisht. Në këtë rast, rrafshi reflektues përkon gjithmonë me rrafshet kristalografike të tipit (111). Devijimi i faqes fundore të shufrës nga rrafshi kristalografik (111) çon në devijimin e rrezes së reflektuar në ekranin mat, i cili karakterizohet nga këndi i keqorientimit të faqes fundore nga rrafshi (111). Rrezja e reflektuar formon figura drite në ekran, forma e të cilave përcaktohet nga konfigurimi i gropave të gdhendura në faqen fundore të shufrës me etchants selektive. Një model tipik drite për një shufër të rritur në drejtim është një yll me tre lobe, dhe për një shufër të rritur në drejtim është një yll me katër lobe.

Kalibrimi kryhet me metodën e bluarjes rrethore të jashtme me rrota diamanti mbi një lidhje metalike (Fig. 1.1). Në këtë rast përdoren si makinat bluarëse cilindrike universale, ashtu edhe makina të specializuara, të cilat lejojnë kalibrimin me forca të vogla prerëse radiale. Nëse, kur kalibroni një shufër silikoni në një makinë bluarëse cilindrike universale, thellësia e shtresës së dëmtuar arrin 150-250 μm, atëherë përdorimi i makinave të specializuara redukton thellësinë e shtresës së dëmtuar në 50-80 μm. Kalibrimi kryhet më shpesh në disa kalime. Së pari, gjatë kalimeve të para të përafërt, shtesa kryesore hiqet me rrota diamanti me madhësi kokrrizash 160-250 mikron, pastaj përfundimi kryhet me rrota diamanti me madhësi kokrriza 40-63 mikron.

Figura 1.1 - Skema e kalibrimit të shufrës

Pas kalibrimit të sipërfaqes cilindrike, në shufër bëhen baza dhe prerje shtesë (shënjuese). Prerja e bazës është bërë për të orientuar dhe mbështetur vaferat në operacionet fotolitografike. Feta shtesë synojnë të tregojnë orientimin kristalografik të vaferave dhe llojin e përçueshmërisë së materialeve gjysmëpërçuese. Gjerësia e bazës dhe prerjet shtesë janë të rregulluara dhe varen nga diametri i shufrës. Baza dhe prerjet shtesë bëhen duke bluar në mulli sipërfaqësore me rrota diamanti filxhani sipas GOST 16172-80 ose rrota me profil të drejtë sipas GOST 16167-80. Madhësia e kokrrizave të pluhurit të diamantit në rrathë zgjidhet brenda 40/28-63/50 μm. Një ose më shumë shufra fiksohen në një pajisje të veçantë, duke orientuar rrafshin e kërkuar kristalografik paralel me sipërfaqen e tavolinës së makinës. Ftohësi (për shembull, uji) furnizohet në zonën e përpunimit.

Seksionet mund të bëhen gjithashtu në makinat e përfundimit të sheshtë duke përdorur pezullime gërryese të bazuara në karabit silikoni ose pluhur karabit bor me një madhësi kokrrizash 20-40 mikron. Bluarja me një gërryes të lirë ju lejon të zvogëloni thellësinë e shtresës së dëmtuar, por kjo zvogëlon shpejtësinë e përpunimit. Prandaj, më e përdorura në industri është bluarja e një sipërfaqe cilindrike dhe prerjet me rrota diamanti.

Pas bluarjes, shufra gërmohet në një përzierje lustruese të acideve nitrik, hidrofluorik dhe acetik, duke hequr shtresën e dëmtuar. Zakonisht, një shtresë me trashësi 0,2-1,0 mm gdhendet. Pas kalibrimit dhe turshive, toleranca e diametrit të shufrës është 0,5 mm. Për shembull, një shufër me një diametër nominal (të dhënë) prej 60 mm mund të ketë një diametër aktual prej 59,5-60,5 mm.

Prodhimi industrial i kristaleve gjysmëpërçuese është rritja e shufrave afër një forme cilindrike, të cilat duhet të ndahen në pjesë të punës-vafera. Nga metodat e shumta për ndarjen e shufrave në pllaka (prerje me rrota diamanti me buzë prerëse të brendshme ose të jashtme, elektrokimike, rreze lazer, gravurë kimike, një grup tehe ose tela, shirit pa fund, etj.), prerja me rrota diamanti me një Tehu i brendshëm prerës është aktualisht më i përdoruri.(AKVR), një grup kanavacash dhe tela pa fund.

AKBP siguron ndarjen e shufrave me diametër mjaft të madh (deri në 200 mm) me produktivitet të lartë, saktësi dhe humbje të ulëta të materialeve gjysmëpërçuese të shtrenjta. Rrethi AKVR është një trup unazor metalik 0,05-0,2 mm i trashë, në skajin e brendshëm të të cilit janë fiksuar kokrra diamanti, të cilat kryejnë prerje. Trupi është bërë nga çeliqe krom-nikel rezistente ndaj korrozionit me cilësi të lartë me aditivë aliazh forcues. Në industrinë vendase, klasa e çelikut 12X18H10T përdoret për rastet. Madhësia e kokrrave të diamantit të fiksuara në skajin e brendshëm zgjidhet në varësi të vetive fizike dhe mekanike të materialit gjysmëpërçues që pritet (ngurtësia, brishtësia, aftësia ngjitëse, d.m.th. ngjitja në skajin e prerjes). Si rregull, këshillohet të përdorni kokrra diamanti me një madhësi të fraksionit kryesor prej 40-60 mikron për prerjen e silikonit. Kokrrat duhet të jenë mjaft të forta dhe të kenë një formë të ngjashme me atë të kristaleve të rregullta. Këshillohet prerja e germaniumit dhe komponimeve gjysmëpërçuese relativisht të buta të tipit A 3 B 5 (arsenidi i galiumit, arsenid indiumi, antimonid i indiumit, fosfidi i galiumit, etj.) me diamante, madhësia e kokrrizave të fraksionit kryesor të të cilave është 28-40 mikronë. Kërkesat për forcën e këtyre kokrrave nuk janë aq të larta sa gjatë prerjes së silikonit. Kristalet e vetme të safirit, zmerilit, kuarcit, shumica e granatave ndahen nga diamante kristalore me forcë të lartë, madhësia e kokrrës së fraksionit kryesor të të cilave është 80-125 mikronë.

Një parakusht për ndarjen cilësore të shufrës në pllaka është instalimi dhe fiksimi i saktë i rrethit AKBP. Forca e lartë e materialit të trupit të rrotës dhe aftësia e tij për t'u shtrirë në mënyrë të konsiderueshme bëjnë të mundur tërheqjen e timonit në kazan me ngurtësi të mjaftueshme. Ngurtësia e rrethit ndikon drejtpërdrejt në saktësinë dhe cilësinë e sipërfaqes së pllakave, qëndrueshmërinë e rrethit, domethënë jetën e tij të shërbimit dhe gjerësinë e prerjes. Ngurtësia e pamjaftueshme çon në defekte në gjeometrinë e pllakave (jo sheshtë, devijim, ndryshim në trashësi) dhe një rritje në gjerësinë e prerjes, dhe ngurtësia e tepërt çon në një dështim të shpejtë të timonit për shkak të një këputjeje të trupit. .

Metoda e prerjes së kristaleve të vetme në pllaka me një disk metalik me një skaj të brendshëm prerës diamanti (Fig. 1.2) tani praktikisht ka zëvendësuar të gjitha metodat e prerjes të përdorura më parë: disqet me një skaj të jashtëm prerës diamanti, teh dhe tela duke përdorur një pezullim gërryes. Kjo metodë përdoret më gjerësisht sepse siguron produktivitet më të lartë me një gjerësi më të vogël prerjeje, duke rezultuar në një reduktim të humbjes së materialit gjysmëpërçues prej pothuajse 60% në krahasim me prerjen me një skaj të jashtëm prerës.

Mjeti prerës i makinës është një unazë metalike e hollë (0,1-0,15 mm e trashë), kokrra diamanti me madhësi 40-60 mikron aplikohen në skajin e vrimës së 3-të. Rrethi 2 shtrihet dhe fiksohet në daullen 1, i cili rrotullohet rreth boshtit të tij. Shufra 4 futet në vrimën e brendshme të rrethit AKVR në një distancë të barabartë me shumën e trashësisë së pllakës së dhënë dhe gjerësisë së kofshës. Pas kësaj, shufra zhvendoset në mënyrë drejtvizore në lidhje me rrethin rrotullues, si rezultat i së cilës pllaka është prerë.

Pllaka e prerë 6 mund të bjerë në tabaka grumbulluese 7 ose të mbahet pasi shufra është prerë plotësisht në mandrelin 5 me mastikë ngjitëse. Pas prerjes së shufrës, ajo tërhiqet në pozicionin e saj origjinal dhe rrethi largohet nga vrima e formuar. Pastaj shufra zhvendoset përsëri me një hap të caktuar në vrimën e brendshme të rrethit dhe cikli i prerjes së pllakës përsëritet.

Mjeti është i fiksuar me vida në fund të një boshti që rrotullohet me një frekuencë 3-5 mijë rpm në kazan (Fig. 1.3) duke përdorur unaza që kanë një zgjatim sferik në njërën dhe një zgavër përkatëse në anën tjetër, e cila siguron të nevojshme parangarkesa e diskut. Tensioni përfundimtar i diskut sigurohet kur instalohet në kazan /. Vidhat shtrënguese 7 zvogëlojnë hendekun midis rruazës 2 daulle 1 dhe fiksim

Figura 1.2 - Skema e prerjes me disk Figura 1.3 - Tambur për fiksim

me buzë të brendshme teh diamanti

unaza 5 . Disku i prerjes 6 mbështetet kundër parvazit mbështetës 4 të kazanit dhe shtrihet në drejtimin radial. Shiritat rregullues 3 janë instaluar midis unazave shtrënguese dhe shpatullës së kazanit. , të cilat kufizojnë lëvizjen e unazave 5 dhe mbrojeni diskun nga grisja për shkak të tensionit të tepërt. Tensioni i njëtrajtshëm i diskut arrihet duke shtrënguar gradual vijues të vidhave të vendosura diametralisht 7. Në disa modele makinerish, për shembull Almaz-bM, tensioni i diskut sigurohet duke pompuar lëngun (për shembull, glicerinë) në zgavrën midis unaza shtrënguese.

Të gjitha llojet e paraqitjeve strukturore të makinave të prodhuara aktualisht për prerjen e shufrave të materialeve gjysmëpërçuese mund të ndahen në tre grupe:

Me një bosht horizontal dhe një kaliper, i cili kryen si lëvizje diskrete të shufrës deri në trashësinë e pllakës që pritet, ashtu edhe ushqimin e prerjes (Fig. 1.4, a);

Me një bosht vertikal dhe një kaliper, i cili gjithashtu kryen lëvizje diskrete të shufrës nga trashësia e pllakës që pritet dhe ushqimi i prerjes (Fig. 1.4, b);

Me një bosht horizontal, i cili ushqen prerjen duke e lëkundur rreth një boshti të caktuar, dhe një kaliper, i cili lëviz vetëm në mënyrë diskrete shufrën nga trashësia e pllakës së prerë (Fig. 1.4, c).

Makineritë e tipit të parë, të cilat përfshijnë modelet 2405, Almaz-4, T5-21 dhe T5-23, u shfaqën në industri më herët se të tjerët dhe janë më të zakonshmet. Me këtë rregullim, boshti i vendosur horizontalisht rrotullohet në kushineta me diametër relativisht të vogël, gjë që e bën relativisht të lehtë sigurimin e shpejtësisë, saktësisë dhe rezistencës ndaj dridhjeve të nevojshme të montimit. Disavantazhi i këtij lloji të paraqitjes së makinës është veshja mjaft intensive e udhëzuesve të kalibrit dhe, si rezultat, humbja e saktësisë.

Figura 1.4 - Skemat e paraqitjeve strukturore të makinave për prerjen e shufrave me rrota diamanti me një skaj të brendshëm prerës:

1 - transmetimi me rrip V; 2 - bosht boshti; 3 - kushineta; 4 - daulle;

5 - disk diamanti; 6 - shufër; 7 - mbajtës; 8 - levë rrotulluese; 9 - boshti

Për të siguruar dimensionet e kërkuara gjeometrike të vaferave gjysmëpërçuese të prera, paralelizmin e tyre në rrafsh dhe përputhshmërinë me dimensionet e specifikuara, si dhe për të zvogëluar thellësinë e shtresës së dëmtuar, vaferat i nënshtrohen bluarjes dhe lustrimit. Procesi i bluarjes është përpunimi i pllakave në disqe të forta të mbarimit - mulli (prej gize, qelqi, bronzi, etj.) me mikropluhura gërryes me madhësi kokrrizash nga 28 deri në 3 mikron ose rrota bluarëse diamanti me madhësi kokrrizash 120 deri. 5 mikron. Gabimet në formën e pllakave (jo sheshtë, në formë pyke, etj.) që kanë lindur gjatë prerjes së shufrës korrigjohen gjatë procesit të bluarjes. Si rezultat i bluarjes, fitohen pllaka të formës së saktë gjeometrike me vrazhdësi të sipërfaqes. Aktiv 0,32-0,4 μm.

Në figurën 1.5 është paraqitur klasifikimi i makinerive bluarëse Makinat bluarëse për vaferat dhe kristalet gjysmëpërçuese përbëhen nga elementët kryesorë të mëposhtëm. Në rrotën bluarëse, prej qelqi ose gize, ka tre ndarës të rrumbullakët - kaseta me vrima (slota) për ngarkimin e vaferave gjysmëpërçuese. Një llum gërryes i futet vazhdimisht timonit gjatë procesit të bluarjes. Kur rrota bluarëse rrotullohet, ndarësit e kasetave rrotullohen rreth boshtit të tyre me ndihmën e rrotullave nën veprimin e një force që rrjedh nga shpejtësi të ndryshme rrethore përgjatë rrezes së mulli. Pllakat e ngarkuara në vrimat e kasetës ndarëse kryejnë një lëvizje komplekse gjatë bluarjes, e cila konsiston në rrotullimin e rrotës së bluarjes, rrotullimin e kasetës ndarëse dhe rrotullimin e pllakave brenda sediljes ndarëse.

Figura 1.5 - Klasifikimi i makinave bluarëse

Një lëvizje e tillë bën të mundur heqjen e një shtrese materiali në mënyrë të barabartë nga i gjithë rrafshi i pllakës me paralelizëm të mjaftueshëm të rrafshit dhe saktësi për pajisjet gjysmëpërçuese. Përhapja në trashësi në pllakë është 0,005-0,008 mm, dhe përhapja në paralelizëm është 0,003-0,004 mm. Bluarja e materialit përçues varet nga forca e kokrrave gërryese: për shembull, me të njëjtën madhësi kokrrizash, grykat më të thella japin materiale gërryese me mikrofortësi më të madhe. Prandaj, në varësi të vetive të materialit që përpunohet, shkallës së pastërtisë së sipërfaqes dhe qëllimit të synuar, është e nevojshme të zgjidhni një gërryes të shpërndarjes së duhur. Praktikisht, bluarja fillestare e kristaleve të një materiali gjysmëpërçues kryhet me pluhura të trashë të karabit të borit, dhe më pas ato sillen në madhësinë e kërkuar dhe pastërtinë e kërkuar të sipërfaqes me pluhurat e elektrokorundit ose karabit silikoni me madhësi kokrrizash M14, M10. , Ml5. Gjatë bluarjes, mikrofortësia e gërryesit të përdorur duhet të jetë 2 - 3 herë më e lartë se mikrofortësia e materialit që bluhet. Kjo kërkesë plotësohet nga elektrokorundi, karabit silikoni jeshil, karabit bor, diamanti. Shpejtësia e rrotullimit të boshteve të sipërme me rrota gërryese është 2400 rpm, dhe tabelat bluarëse me pllaka të përpunuara të fiksuara mbi to - 350 rpm. Në mënyrë tipike, një pozicion është para bluarjes, dhe tjetri është duke përfunduar. Ushqimi i rrethit kryhet për shkak të masës së boshtit. Figura 1.4 tregon skemën e bluarjes së zhytjes.

1 -3 - rrota bluarëse; 4-6 - pllaka të përpunuara; 7- tabela

Figura 1.6 - Skema e bluarjes së zhytjes

Figura 1.7 tregon pamjen e një rrote bluarëse me pllaka.

Për lustrimin e pllakave mund të përdoren të njëjtat makina si për bluarje. Për ta bërë këtë, mostrat bëhen në mulli me ndihmën e unazave të jashtme dhe të brendshme të çelikut 4 mbi to tërhiqet kamoshi. Ka vrima në mulli të sipërm dhe në dhinë e egër për të futur llumin gërryes në zonën e lustrimit.

Lustrim mund të jetë:

- mekanike, e cila ndodh kryesisht për shkak të mikroprerjes me kokrriza gërryese, deformimeve plastike dhe zbutjes;

- kimiko-mekanike, në të cilën heqja e materialit nga sipërfaqja e trajtuar ndodh kryesisht për shkak të heqjes mekanike të filmave të butë të formuar si rezultat i reaksioneve kimike. Për lustrimin kimiko-mekanik, kërkohet një forcë pak më e madhe shtypëse e pjesës së punës në shtresën e lustrimit sesa për lustrimin mekanik. Skema e një pajisjeje gjysmë-automatike për lustrimin e njëanshëm të vaferave gjysmëpërçuese është paraqitur në figurën 1.8. Tabela 4, mbi të cilin vendoset një lustrues i lëvizshëm 8, është vendosur në rrotullim me një frekuencë prej 87±10 rpm nga motori elektrik 7 përmes një transmetimi me rrip V 6 dhe një kuti ingranazhi me dy faza 5.

Figura 1.7 - Pamja e rrotës bluarëse

Figura 1.8 - Skema e një lustrimi gjysmë automatik të njëanshëm të pllakave.

Në pjesën e sipërme të shtratit të makinës ka katër cilindra pneumatikë, mbi shufra 2 prej të cilave disqet e presionit janë të varur 3. Cilindrat pneumatikë kryejnë ngritjen, uljen dhe shtypjen e nevojshme të pllakave në shtresën e lustrimit. Mbërthimi i kthyeshëm i disqeve të presionit me pllakat e ngjitura në to i lejon ata të përshtaten mirë (vetërregullohen) në shtresën e lustrimit dhe të rrotullohen rreth boshteve të tyre, duke siguruar një lëvizje komplekse të pllakave të lëmuara. Makina lejon përpunimin e pllakave me diametër deri në 100 mm dhe siguron vrazhdësinë e sipërfaqes së përpunuar sipas klasës së katërmbëdhjetë.

Shkëputja e skajeve të vaferave gjysmëpërçuese kryhet për të arritur disa qëllime. Së pari, për të hequr patate të skuqura në skajet e mprehta të pllakave që ndodhin gjatë prerjes dhe bluarjes. Së dyti, për të parandaluar formimin e mundshëm të çipave në procesin e kryerjes së operacioneve që lidhen drejtpërdrejt me formimin e strukturave të instrumentit. Patate të skuqura, siç dihet, mund të shërbejnë si burim i defekteve strukturore në pllaka gjatë trajtimeve në temperaturë të lartë dhe mund të jenë shkaku i shkatërrimit të pllakave. Së treti, për të parandaluar formimin e shtresave të trasha të lëngjeve teknologjike (fotorezistë, llaqe) në skajet e pllakave, të cilat pas ngurtësimit cenojnë rrafshimin e sipërfaqes. Të njëjtat trashje në skajet e pllakave lindin kur shtresat e materialeve gjysmëpërçuese dhe dielektrike depozitohen në sipërfaqen e tyre.

Formimi i anëve kryhet në mënyrë mekanike (bluarje dhe lustrim), gdhendje kimike ose plazma-kimike. Gravimi i zgavrës kimike të plazmës bazohet në faktin se skajet e mprehta në plazmë spërkaten me një shpejtësi më të lartë se zonat e tjera të pllakave, për shkak të faktit se forca e fushës elektrike në skajet e mprehta është shumë më e lartë. Me këtë metodë, është e mundur të merret një zgavër me një rreze lakimi jo më shumë se 50-100 mikron. Gravurë kimike siguron një rreze më të madhe të zgavrës, megjithatë, si gravurat kimike ashtu edhe ato plazma-kimike nuk lejojnë prodhimin e kornizave të profileve të ndryshme. Për më tepër, gravurja është një proces i menaxhuar dhe i kontrolluar keq, i cili kufizon aplikimin e tij të gjerë industrial. Në prodhim, më së shpeshti përdoret metoda e formimit të kapave me një rrotë diamanti të profilit. Në këtë mënyrë mund të bëhen anime të formave të ndryshme (Fig. 1.9, a-c). Në praktikë, më së shpeshti formohen kapakët, forma e të cilave tregohet në Fig. 1.9, a. Gjatë përpunimit, pllaka fiksohet në tryezën e vakumit të makinës dhe rrotullohet rreth boshtit të saj. Shpejtësia e pllakës 10-20 rpm, rrota diamanti 4000-10000 rpm. Rrota e diamantit shtypet kundër pllakës me një forcë 0,4-0,7 N. Boshti i rrotullimit të rrethit lëviz në lidhje me boshtin e rrotullimit të tabelës së vakumit në mënyrë që përbërjet gjysmëpërçuese të bluhen me një presion 1,5-2,5 herë më pak. sesa silikoni. Gjatë procesit të bluarjes, pllakat i nënshtrohen periodikisht inspektimit vizual dhe kontrollit të trashësisë.

Figura 1.9 - Varietetet e kamerave

Pas përpunimit mekanik, rrjeta kristalore në sipërfaqen e vaferave gjysmëpërçuese shkatërrohet, në material shfaqen çarje dhe gërvishtje dhe papastërti të ndryshme. Për të hequr një shtresë sipërfaqësore të dëmtuar të një materiali gjysmëpërçues, përdoret gravurja kimike, e cila ndodh kur nënshtresa bie në kontakt me një medium të lëngshëm ose të gaztë.

Procesi kimik i gdhendjes është reaksioni kimik i një etchant të lëngët me një material pllakë për të formuar një përbërje të tretshme dhe më pas për ta hequr atë. Në teknologjinë e prodhimit të gjysmëpërçuesve, përpunimi kimik zakonisht quhet gravurë, dhe përpunimi kimiko-dinamik quhet gravurë lustruese. Gdhendja kimike e materialeve gjysmëpërçuese kryhet për të hequr shtresën e dëmtuar. Karakterizohet nga një shkallë e rritur e gravimit në vendet ku struktura kristalore është e shqetësuar. Gjatë gdhendjes kimiko-dinamike, shtresat më të holla hiqen, pasi qëllimi i saj është të krijojë një sipërfaqe të lëmuar të një klase të pastërtisë së lartë në pjatë. Përbërja e etchantit zgjidhet në mënyrë që të shtypë plotësisht aftësinë e tij për të gravuar në mënyrë selektive. Proceset e përpunimit kimik varen shumë nga temperatura, përqendrimi dhe pastërtia e reagentëve. Prandaj, gjatë projektimit të pajisjeve për përpunim kimik, ata përpiqen të stabilizojnë parametrat kryesorë të procesit dhe në këtë mënyrë të garantojnë cilësi të lartë të turshive.

Materialet e përdorura për prodhimin e dhomave të punës duhet të jenë rezistente ndaj reagentëve të përdorur dhe mjetet e automatizimit të përdorura duhet të jenë ose të pandjeshme (për shembull, automatikë pneumatike ose hidraulike) ose të mbrojtura mirë nga efektet e avujve agresivë të reagentëve (në rastin e automatike elektrike).

Instalimi për gravimin kimik të pllakave të tipit PVCO-GK60-1 është paraqitur në fig. 1.10, dhe diagrami i pajisjes së trupave punues është paraqitur në fig. 1.11.

Figura 1.10–Instalimi për gravimin kimik të pllakave të tipit PVCO-GK60-1:

Figura 1.11 - Skema e trupave të punës të instalimit PVHO-GK60-1

Në tryezën e punës në dhomën e pluhurit janë montuar tre banja pune 1 -3. Në banjë, vaferat e silikonit përpunohen duke u zhytur në acide të ftohta ose të nxehta, ose tretës organikë. Kapaku i banjës mbyllet hermetikisht gjatë përpunimit. Përpunimi kryhet me metodën grupore në kaseta prej 40-60 pllakash, në varësi të madhësisë së tyre. Nga banja me kasetë 6 transferuar në banjë 2 për pastrim me ujë të dejonizuar. Shkalla e larjes kontrollohet nga pajisja nga ndryshimi në rezistencën e ujit të deionizuar në hyrje dhe dalje të banjës. Pas kësaj në banjë 3 pjata, 10 copë. të përpunuara me furça 4 dhe thahen në një centrifugë 5.

Gravurë kimiko-dinamike ose lustruese kryhet duke përdorur një pajisje, skema e së cilës është paraqitur në Fig. 1.12. Thelbi i tij qëndron në përzierjen aktive të etchantit direkt në sipërfaqen e pllakës së përpunuar. Kjo siguron heqjen e shpejtë të produkteve të reaksionit, furnizimin uniform të pjesëve të reja të etchantit, pandryshueshmërinë e përbërjes së tij dhe qëndrueshmërinë e regjimit të trajtimit termik.

Në një kazan fluoroplastik 2, duke rrotulluar në një aks të prirur në lidhje me normalen në një kënd prej 15 - 45 °, derdhni një pjesë të etchant 3 . Pllakat e përpunuara 4 janë ngjitur në disqe fluoroplastike 5, të cilat vendosen në fund të kazanit me pllakat lart. Tamburi drejtohet nga një motor elektrik përmes një kuti ingranazhi me një shpejtësi prej 120 rpm. Në këtë rast, disqet 5 rrotullohen përgjatë murit të tij, duke siguruar përzierjen e mirë të etchantit dhe krijimin e kushteve për gravurë uniforme.

Figura 1.12 - Skema e instalimit të gravurës lustruese

Lustrim elektrokimik përdoret gjithashtu për lustrimin e silikonit, i cili bazohet në oksidimin anodik të një gjysmëpërçuesi, i shoqëruar me efekte mekanike në filmin oksid.

Cilësia e sipërfaqes së pllakave të përpunuara përcaktohet nga vrazhdësia dhe thellësia e shtresës së dëmtuar. Pas prerjes, bluarjes dhe lustrimit, pllakat lahen. Gjendja e sipërfaqes së pllakave kontrollohet vizualisht ose nën një mikroskop. Në të njëjtën kohë, në sipërfaqe kontrollohet prania e gërvishtjeve, gërvishtjeve, patate të skuqura, papastërtitë dhe gjurmët e ekspozimit ndaj substancave kimikisht aktive.

Në të gjitha instalimet, kontrolli kryhet nga operatori duke përdorur, për shembull, mikroskopët e llojeve MBS-1, MBS-2 (me një zmadhim prej 88 x) ose MIM-7 (me një zmadhim 1440 x). Mikroskopi MBS-1, falë një pajisjeje të veçantë ndriçuese, bën të mundur vëzhgimin e sipërfaqes në rrezet e dritës që bien në kënde të ndryshme. Në mikroskopin MIM-7, mund të vëzhgoni sipërfaqen në fusha të ndritshme dhe të errëta. Të dy mikroskopët bëjnë të mundur matjen e madhësisë së dëmtimit të sipërfaqes me okularë të instaluar posaçërisht. Në instalimet për inspektimin vizual të pllakave, futja e pllakave nga kaseta në tavolinën e objektit nën mikroskop dhe kthimi i saj pas kontrollit në kasetën përkatëse të klasifikimit është i automatizuar. Ndonjëherë projektuesit përdoren në vend të një mikroskopi optik për të reduktuar lodhjen e operatorit.

Vrazhdësia e sipërfaqes në përputhje me GOST 2789-73 vlerësohet nga devijimi mesatar aritmetik i profilit R a ose lartësia e mikrovrazhdësisë Rz . GOST përcakton 14 klasa të vrazhdësisë së sipërfaqes. Për klasat 6-12 të vrazhdësisë, shkalla kryesore është R a , dhe për 1-5 dhe 13-14 - shkalla R z . Vrazhdësia matet në një drejtim të përcaktuar vizualisht që korrespondon me vlerat më të larta të Ra dhe Rz .

Për matje, përdoren profilografë-profilometra standardë ose, duke përdorur një mikroskop krahasues, sipërfaqja e pllakës së përpunuar krahasohet vizualisht me standardin. Një profilograf-profilometër modern është një pajisje provuese elektromekanike universale shumë e ndjeshme e krijuar për të matur valëzimin dhe vrazhdësinë e sipërfaqeve metalike dhe jo metalike. Parimi i funksionimit të pajisjes është që lëvizjet lëkundëse të gjilpërës sonduese me një rreze lakimi prej 10 μm shkaktojnë ndryshime të tensionit që regjistrohen nga një pajisje leximi. Pajisja ka gjithashtu një mekanizëm regjistrimi dhe mund të prodhojë një profilogram të sipërfaqes. Për matjet pa kontakt, përdoren mikrointerferometrat MII-4 dhe MII-11 me kufijtë e matjes Rz - 0,005–1 μm, si dhe mikroskopët e forcës atomike.

Trashësia e shtresës në të cilën rrjeta kristalore e gjysmëpërçuesit thyhet si rezultat i përpunimit mekanik është një nga kriteret për cilësinë e sipërfaqes së vaferës së përpunuar. Trashësia e shtresës së dëmtuar varet nga madhësia e kokrrës së pluhurit gërryes të përdorur për përpunim dhe mund të përcaktohet afërsisht nga formula:

H=K∙d, (1.1)

ku d është madhësia e kokrrës; TE- koeficienti empirik ( K=1,7 për Si; K=2.2 për Ge).

Trashësia e shtresës së dëmtuar përcaktohet vetëm në procesin e korrigjimit të teknologjisë së përpunimit të pllakave. Metoda më e thjeshtë dhe më e përshtatshme për përcaktimin e trashësisë së shtresës së dëmtuar është inspektimi vizual nën një mikroskop të sipërfaqes pas gdhendjes selektive.

Për të kontrolluar trashësinë, mos-rrafshimin, mosparalelizmin dhe devijimin e pllakave përdoren instrumente matëse standarde, si tregues të numrit ose pajisje të tjera të ngjashme me levë-mekanike me vlerë ndarjeje 0,001 mm. Kohët e fundit, sensorë pneumatikë ose kapacitorë pa kontakt po përdoren gjithnjë e më shumë për të kontrolluar parametrat gjeometrikë të pllakave. Me ndihmën e tyre, ju mund të bëni shpejt matje pa e ekspozuar pllakën ndaj rrezikut të kontaminimit ose dëmtimit mekanik.

Fjalë kyçe

meshë silikoni/ Shtresa e dëmtuar / Elektrone Auger / thellësia e shkeljeve/ Meshë silikoni / Shtresa e ndërprerë / Elektroni Auger / Thellësia e përçarjes

shënim artikull shkencor mbi nanoteknologjinë, autor i punës shkencore - Vitaly Alexandrovich Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir

Metoda e propozuar e matjes thellësitë e të shqetësuarit shtresë në sipërfaqe vafera silikoni, bazuar në përdorimin e një spektometri Auger me spërkatje precize të shtresave sipërfaqësore të silikonit dhe regjistrimin e intensitetit të rendimentit të elektronit Auger. Për matjen thellësitë e të shqetësuarit Shtresa duke përdorur spektroskopinë Auger hiqet varësia e numrit të elektroneve Auger që dalin nga koha e spërkatjes (profili) dhe më pas analizohet kjo varësi. Sasia e silikonit në shtresën e dëmtuar është më e vogël se në masë. Me rritjen e thellësisë, shtresa e dëmtuar zvogëlohet, gjë që korrespondon me një rritje të densitetit të atomeve në një shtresë të vetme. Thelbi i metodës qëndron në faktin se shtresa e dëmtuar hiqet duke spërkatur me një rreze jonike dhe ndërfaqja zbulohet duke regjistruar intensitetin e daljes së elektronit Auger nga sipërfaqja e spërkatur derisa të arrijë një vlerë të barabartë me intensitetin e prodhimi i elektronit Auger për silikon me një kristal. Regjistrimi i intensitetit të daljes së elektronit Auger nga sipërfaqja e silikonit me heqjen e shtresave sipërfaqësore të silikonit bën të mundur kontrollin efektiv të pranisë së shtresë e dëmtuar në një sipërfaqe meshë silikoni. Për më tepër, lokaliteti i kontrollit në thellësi për shkak të veçorive të metodës së spektroskopisë Auger është rreth 1.0 nm. Intensiteti i daljes së elektroneve Auger përcaktohet automatikisht në spektrometrin Auger dhe si distanca shtresë e dëmtuar gradualisht rritet. Thellësia e të shqetësuarit shtresa përcaktohet duke matur lartësinë e hapit të formuar si rezultat i heqjes shtresë e dëmtuar nga sipërfaqja meshë silikoni. Metoda e spektroskopisë Auger siguron kontroll efektiv të thellësisë së dëmtimit të sipërfaqes në fazat e prodhimit vafera silikoni dhe qarqet e integruara. diapazoni i matjes thellësia e shkeljeve 0,001–1,000 μm.

Tema të ngjashme punime shkencore mbi nanoteknologjinë, autor i punës shkencore - Vitaly Alexandrovich Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir

Llogaritja e probabilitetit të gjenerimit të ngacmimeve sipërfaqësore nga elektronet e reflektuara nga sipërfaqja Si
2014 / Igumenov Alexander Yurievich, Parshin Anatoly Sergeevich, Mikhlin Yuri Leonidovich, Pchelyakov Oleg Petrovich, Nikiforov Alexander Ivanovich, Timofeev Vyacheslav Alekseevich
Përdorimi i mikroskopit të forcës atomike për të vlerësuar cilësinë e pastrimit dhe vetitë tribometrike të sipërfaqes së vaferave të silikonit
2019 / Mikheev Igor Dmitrievich, Vakhitov Faat Khasanovich
Analiza strukturore e shtresave të silikonit të implantuara me karbon
2010 / Beisenkhanov N. B.
Zbatimi i metodave të gdhendjes selektive të silikonit për të vlerësuar cilësinë e vaferave në prodhimin e sensorëve mikromekanikë
2018 / Abdullin Farkhad Anvyarovich, Pautkin Valery Evgenievich, Pecherskaya Ekaterina Anatolyevna, Pechersky Anatoly Vadimovich
Ndikimi i modifikimit të shtresave sipërfaqësore të nikelidit të titanit nga silikoni në kushtet e trajtimit me zhytje në plazmë në rezistencën e tij ndaj korrozionit në mjediset që përmbajnë klorur
2015 / Korshunov Andrey Vladimirovich, Lotkov Alexander Ivanovich, Kashin Oleg Alexandrovich, Abramova Polina Vladimirovna, Borisov Dmitry Petrovich
Karakteristikat e depozitimit elektrokimik të nikelit në silikon mezoporoz
2012 / Dolgiy A.L., Prishchepa S.L., Petrovich V.A., Bondarenko V.P.
Hetimi i sipërfaqes së silikonit të gdhendur në tretësirën e hidroksidit të kaliumit
2018 / Pautkin V.E., Abdullin F.A., Vergazov I.R., Mishanin A.E.
Oksidimi termik dhe fabrikimi i kontakteve me 6H-SiC
2009 / Ryabinina I. A., Rembeza S. I., Rembeza E. S.
Hulumtimi i silikonit poroz të Nexafs dhe xps
2018 / Nekipelov S.V., Lomov A.A., Mingaleva A.E., Petrova O.V., Sivkov D.V., Shomysov N.N., Shustova E.N., Sivkov V.N.
Karakterizimi i vetive elektrofizike të ndërfaqes silikon-dioksid silikoni duke përdorur metodat e elektrometrisë së sondës
2017 / Pilipenko V.A., Solodukha V.A., Filipenya V.A., Sparrow R.I., Gusev O.K., Zharin A.L., Panteleev K.V., Svistun A.I., Tyavlovsky A.K., Tyavlovsky K.L.

Matja e thellësisë së shtresës së ndërprerë në sipërfaqen e vaferës së silikonit duke përdorur metodën e spektroskopisë së Auger

Punimi propozon një metodë për matjen e thellësisë së një shtrese të ndërprerë në sipërfaqen e vaferës së silikonit e cila bazohet në aplikimin e spektroskopisë Auger me spërkatjen e saktë të shtresave të silikonit sipërfaqësor dhe regjistrimin e intensitetit të rendimentit të elektronit Auger. Për të matur shtresën e ndërprerë me ndihmën e spektroskopisë Auger, është e nevojshme të përcaktohet varësia e sasisë së elektronit të lëshuar të Auger nga koha e spërkatjes (profili) dhe më pas të analizohet varësia. Sasia e silikonit në shtresën e ndërprerë është më e vogël se në vëllim. Ndërsa shkon më thellë, shtresa përçarëse po zvogëlohet që korrespondon me një rritje të densitetit të atomit në një shtresë të vetme. Thelbi i metodës qëndron në faktin se shtresa përçarëse zhvendoset me spërkatje me rreze jonike dhe zbulimi i rajonit të ndërfaqes kryhet me ndihmën e regjistrimit të intensitetit të rendimentit të elektronit Auger nga sipërfaqja e spërkatur deri në momentin kur arrin. vlera e cila është e barabartë me intensitetin e rendimentit të elektronit Auger për silikonin me një kristal. Gjatë heqjes së shtresave të silikonit sipërfaqësor, regjistrimi i intensitetit të rendimentit të elektronit Auger nga sipërfaqja e silikonit bën të mundur kontrollin me efikasitet të pranisë së shtresës së ndërprerë në sipërfaqen e vaferës së silikonit. Në këtë rast lokaliteti i kontrollit të thellësisë është rreth 1.0 nm për shkak të disa veçorive të metodës së spektroskopisë Auger. Intensiteti i rendimentit të elektronit Auger përcaktohet automatikisht gjatë përdorimit të spektrometrit Auger dhe gjatë heqjes së shtresës së ndërprerë, intensiteti po rritet gradualisht. Thellësia e shtresës së prishur përcaktohet duke matur lartësinë e shkallës që është formuar si rezultat i heqjes së shtresës së prishur nga sipërfaqja e vaferës së silikonit. Metodat e spektroskopisë së rrotullës sigurojnë një kontroll efikas të thellësisë për ndërprerjet e sipërfaqes në fazat e prodhimit të vaferave të silikonit dhe qarqeve të integruara. Gama e matjes së thellësisë së ndërprerjeve përbën 0.001-1.000 um.

Teksti i punës shkencore me temën "Matja e thellësisë së shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit me spektroskopi Auger"

DOI: 10.21122/2227-1031-2016-15-4-329-334 UDC 621.382.049.774.004.58

Matja e thellësisë së shtresës së trazuar

në sipërfaqen e vaferave të silikonit me anë të spektroskopisë Auger

V. A. Solodukha1*, Anëtar Korrespondent Akademia Kombëtare e Shkencave e Bjellorusisë, Dr. teknologjisë. shkencave, prof. A. I. Belous1*, Ph.D. teknologjisë. Sci G. G. Chigir1*

1) SHA "Integral" - kompania administruese e Holding "Integral" (Minsk, Republika e Bjellorusisë)

Abstrakt. Propozohet një metodë për matjen e thellësisë së një shtrese të dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit, bazuar në përdorimin e një spektrometri Auger me spërkatje të saktë të shtresave sipërfaqësore të silikonit dhe regjistrimin e intensitetit të rendimentit të elektronit Auger. Për të matur thellësinë e shtresës së dëmtuar duke përdorur spektroskopinë Auger, hiqet varësia e numrit të elektroneve Auger që dalin nga koha e spërkatjes (profili) dhe më pas analizohet kjo varësi. Sasia e silikonit në shtresën e dëmtuar është më e vogël se në vëllim. Ndërsa shtresa thellohet, shtresa e dëmtuar zvogëlohet, gjë që korrespondon me një rritje të densitetit të atomeve në një shtresë të vetme. Thelbi i metodës qëndron në faktin se shtresa e dëmtuar hiqet duke spërkatur me një rreze jonike, dhe ndërfaqja zbulohet duke regjistruar intensitetin e daljes së elektroneve Auger nga sipërfaqja e spërkatur derisa të arrijë një vlerë të barabartë me intensitetin e prodhimit të elektroneve Auger për silikon me një kristal. Regjistrimi i intensitetit të daljes së elektroneve Auger nga sipërfaqja e silikonit gjatë heqjes së shtresave të sipërfaqes së silikonit bën të mundur kontrollin efektiv të pranisë së një shtrese të dëmtuar në sipërfaqen e një vafere silikoni. Për më tepër, lokaliteti i kontrollit në thellësi për shkak të veçorive të metodës së spektroskopisë Auger është rreth 1.0 nm. Intensiteti i rendimentit të elektronit Auger përcaktohet automatikisht nga spektrometri Auger dhe ndërsa shtresa e dëmtuar hiqet, rritet gradualisht. Thellësia e shtresës së dëmtuar përcaktohet duke matur lartësinë e hapit të formuar duke hequr shtresën e dëmtuar nga sipërfaqja e vaferës së silikonit. Spektroskopia e rrotullës siguron kontroll efektiv të thellësisë së dëmtimit të sipërfaqes në fazat e prodhimit të vaferave të silikonit dhe qarqeve të integruara. Gama e matjes së thellësisë së shqetësimeve është 0,001-1,000 μm.

Fjalët kyçe: meshë silikoni, shtresa e dëmtuar, elektronet e rrotullës, thellësia e dëmtimit

Për citim: Solodukha, V. A. Matja e thellësisë së shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit nga spektroskopia e Auger / V. A. Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir // Shkencë dhe Teknologji. 2016. V. 15, nr 4. S. 329-334

Matja e thellësisë së shtresës së ndërprerë

në sipërfaqen e vaferës së silikonit duke përdorur metodën e spektroskopisë së Auger

V. A. Solodukha1*, A. I. Beloys1*, G. G. Chyhir1*

1) SHA "Integral" - kompania administruese mbajtëse "Integral" (Minsk, Republika e Bjellorusisë)

abstrakte. Punimi propozon një metodë për matjen e thellësisë së një shtrese të ndërprerë në sipërfaqen e vaferës së silikonit e cila bazohet në aplikimin e spektroskopisë Auger me spërkatjen e saktë të shtresave të silikonit sipërfaqësor dhe regjistrimin e intensitetit të rendimentit të elektronit Auger. Për të matur shtresën e çrregulluar me ndihmën e spektroskopisë Auger, është e nevojshme të përcaktohet varësia e sasisë së elektronit të lëshuar të Auger nga koha e spërkatjes (profili) dhe më pas të analizohet varësia. Sasia e silikonit në shtresën e ndërprerë është më e vogël se në vëllim. Ndërsa shkon më thellë, shtresa përçarëse po zvogëlohet që korrespondon me një rritje të densitetit të atomit në një shtresë të vetme. Thelbi i metodës qëndron në faktin se shtresa përçarëse hiqet nga spërkatja me rreze jonike dhe zbulimi i rajonit të ndërfaqes kryhet me ndihmën e regjistrimit të Auger.

Adresa për korrespondencë

Solodukha Vitaly Alexandrovich

OAO "Integral" - shoqëria administruese e Holding "Integral" rr. Kazintsa, 121a,

220108, Minsk, Republika e Bjellorusisë Tel.: +375 17 212-32-32 [email i mbrojtur]

Adresa për korrespondencë

Solodukha Vitaly A.

Sh.A "Integral" - Shoqëria administruese Holding "Integral" Rr. Kazinza 121a,

220108, Minsk, Republika e Bjellorusisë Tel.: +375 17 212-32-32 [email i mbrojtur]

Shkencë dhe Teknologji. T. 15,

intensiteti i rendimentit të elektronit nga sipërfaqja e spërkatur deri në momentin kur ai arrin vlerën e cila është e barabartë me intensitetin e rendimentit të elektronit Auger për silikonin me një kristal. Gjatë heqjes së shtresave të silikonit sipërfaqësor, regjistrimi i intensitetit të rendimentit të elektronit Auger nga sipërfaqja e silikonit bën të mundur kontrollin me efikasitet të pranisë së shtresës së ndërprerë në sipërfaqen e vaferës së silikonit. Në këtë rast lokaliteti i kontrollit të thellësisë është rreth 1.0 nm për shkak të disa veçorive të metodës së spektroskopisë Auger. Intensiteti i rendimentit të elektronit Auger përcaktohet automatikisht gjatë përdorimit të spektrometrit Auger dhe gjatë heqjes së shtresës së ndërprerë, intensiteti rritet gradualisht. Thellësia e shtresës së prishur përcaktohet duke matur lartësinë e shkallës që është formuar si rezultat i heqjes së shtresës së prishur nga sipërfaqja e vaferës së silikonit. Metodat e spektroskopisë së rrotullës sigurojnë një kontroll efikas të thellësisë për ndërprerjet e sipërfaqes në fazat e prodhimit të vaferave të silikonit dhe qarqeve të integruara. Gama e matjes së thellësisë së ndërprerjeve përbën 0.001-1.000 um.

Fjalët kyçe: meshë silikoni, shtresa e ndërprerë, elektron gërshërë, thellësia e përçarjes

Për citim: Solodukha V. A., Beloys A. I., Chyhir G. G. (2016) Matja e thellësisë së shtresës së ndërprerë në sipërfaqen e vaferit të silikonit duke përdorur metodën e spektroskopisë së augerit. shkencë dhe teknologji. 15 (4), 329-334 (në Rusisht)

Prezantimi

Tendenca kryesore në zhvillimin e mikroelektronikës moderne është një rënie e vazhdueshme dhe e shpejtë e standardeve të projektimit. Kalimi intensiv në teknologjitë nën mikron për prodhimin e mikroçipëve (MS) çon në rritjen e kërkesave për materialet e përdorura. Prandaj, formimi i vaferave të silikonit me veti të përmirësuara në një shtresë të hollë afër sipërfaqes bëhet i rëndësishëm. Thellësia e dëmtimit të sipërfaqes (thellësia e shtresës së dëmtuar) të vaferave të silikonit është parametri i tyre më i rëndësishëm, i cili duhet të kontrollohet në prodhimin e MS. Dëmtimi i sipërfaqes ndodh si si rezultat i ndikimeve mekanike në fazën e prodhimit të pllakave, ashtu edhe si rezultat i proceseve të rrezatimit, në veçanti, gjatë implantimit të joneve të një dopanti. Njohja e thellësisë së shtresës së dëmtuar lejon optimizimin e proceseve të përpunimit të silikonit dhe zgjedhjen e më të mirës, e cila nga ana tjetër rrit rendimentin dhe redukton konsumin e materialeve.

Ekzistojnë një numër i madh metodash për monitorimin dhe përcaktimin e parametrave të një shtrese të dëmtuar. Megjithatë, nuk ka metoda universale për monitorimin e thellësisë së shtresës së dëmtuar, zonave të saj individuale të përbërë dhe defekteve në rrjetën kristalore të silikonit. Procesi i studimit të thellësisë së një shtrese të dëmtuar të vaferave të silikonit përbëhet nga disa faza, duke përfshirë përdorimin e të dy metodave që janë të ndjeshme ndaj defekteve në strukturën kristalore dhe metodave për heqjen shtresë pas shtrese të këtyre shkeljeve. Shkeljet e mëdha, për shembull, pas prerjes së një shufër në pllaka, ku thellësia e shtresës së dëmtuar është dhjetëra mikronë, mund të maten me metoda relativisht të thjeshta.

zonjat me saktësi të mjaftueshme. Shtresa e dëmtuar pas bluarjes është 1-5 mikron, dhe matjet e saj nuk janë më aq të qarta. Në këto raste duhen përdorur metoda më moderne me rezolucion më të lartë. Për të kontrolluar thellësinë e shtresës së dëmtuar të vaferave të silikonit pas lustrimit (më pak se 0,5 μm), praktikisht nuk ka metoda sasiore për vlerësimin e saj. Metodat e njohura moderne janë shumë të mundimshme dhe jo të përshtatshme për përdorim industrial. Objekti i studimit ishte një shtresë e dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit të destinuara për prodhimin e mikroqarqeve nënmikrone. Qëllimi i punës është zhvillimi i një metode efektive për kontrollin e thellësisë së shtresës së dëmtuar të vaferave të silikonit pas lustrimit kimiko-mekanik duke përdorur mjete analitike moderne.

Bazat fizike dhe thelbi i metodës

Propozohet një metodë e re për kontrollin sasior të thellësisë së shtresës së dëmtuar të vaferave të silikonit pas lustrimit për prodhimin e submikron MS. Metoda bazohet në përdorimin e spektroskopisë Auger me spërkatje precize të shtresave të sipërfaqes së silikonit dhe regjistrimin e intensitetit të daljes së elektroneve Auger nga sipërfaqja e vaferës. Për të matur thellësinë e shtresës së dëmtuar duke përdorur spektroskopinë Auger, merret varësia e numrit të elektroneve Auger që dalin nga koha e spërkatjes (profili) dhe më pas analizohet kjo varësi (Fig. 1). Sasia e silikonit në shtresën e dëmtuar është më e vogël se në masë. Ndërsa shtresa thellohet, shtresa e dëmtuar zvogëlohet, gjë që korrespondon me një rritje të densitetit të atomeve në një shtresë të vetme. Në grafikët e Fig. 1 kjo korrespondon me një dalje të qetë në pllajë.

dhe teknologjisë. Vëll. 15, nr. 4 (2016)

4500000 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 Koha, min.

Oriz. 1. Varësia e numrit të daljeve

Elektronet e rrotullës nga koha e spërkatjes për pllakat pas lustrimit (1) dhe bluarjes (2)

Fik. 1. Varësia e sasisë së elektronit të lëshuar të Auger nga koha e spërkatjes për vaferat pas lustrimit (1) dhe bluarjes (2)

Thelbi i metodës qëndron në faktin se shtresa e dëmtuar hiqet duke spërkatur me një rreze jonike, dhe ndërfaqja zbulohet duke regjistruar intensitetin e daljes së elektroneve Auger nga sipërfaqja e spërkatur derisa të arrijë një vlerë të barabartë me intensitetin e prodhimit të elektroneve Auger për silikon me një kristal. Thellësia e shtresës së dëmtuar përcaktohet duke matur lartësinë e hapit të formuar si rezultat i heqjes së shtresës së dëmtuar nga sipërfaqja e vaferës së silikonit.

Regjistrimi i intensitetit të daljes së elektroneve Auger nga sipërfaqja e silikonit gjatë heqjes së shtresave të sipërfaqes së silikonit bën të mundur kontrollin efektiv të pranisë së një shtrese të dëmtuar në sipërfaqen e një vafere silikoni. Për më tepër, lokaliteti i kontrollit në thellësi (mesatarja e thellësisë) për shkak të veçorive të metodës së spektroskopisë Auger është rreth 1.0 nm. Intensiteti i rendimentit të elektronit Auger përcaktohet automatikisht nga spektrometri Auger dhe ndërsa shtresa e dëmtuar hiqet, rritet gradualisht. Pas heqjes së shtresës së dëmtuar, intensiteti i daljes arrin një vlerë maksimale të barabartë me vlerën e silikonit me një kristal (silic pa shtresë të dëmtuar) me një gabim thellësie jo më të madhe se ±1,0 nm. Ndalohet heqja e mëtejshme e shtresave të sipërfaqes së silikonit. Kështu, në sipërfaqen e mostrës formohet një hap: sipërfaqja fillestare ndodhet në pjesën e sipërme të saj.

■■ Shkencë

Teknika IT. Vëll. 15, nr. 4 (2016)

meshë silikoni i analizuar me një shtresë të dëmtuar, dhe në fund - sipërfaqja me një shtresë të thyer të hequr. Vlera e këtij hapi është e barabartë me thellësinë e shtresës së trazuar.

Përdorimi i metodës së spektroskopisë Auger për të përcaktuar thellësinë e shtresës së dëmtuar të vaferave të silikonit është për shkak të dy rrethanave:

Mundësia e heqjes së njëpasnjëshme të shtresave të holla deri në njëatomike;

Rendimenti i elektroneve Auger varet nga sasia (dendësia) e materialit të analizuar në sipërfaqe. Meqenëse ka shumë defekte në shtresën e dëmtuar, dendësia e saj do të jetë më e vogël se ajo e një materiali me një kristal dhe, për rrjedhojë, numri i elektroneve Auger që dalin do të jetë më i vogël.

Thellësia e shtresës së dëmtuar u përcaktua nga hapi në profilometër pas heqjes së plotë të shtresës së dëmtuar me spërkatje. Rendimenti në silikon me një kristal u përcaktua si më poshtë. Intensiteti i daljes së elektroneve Auger u monitorua pas çdo hapi të spërkatjes. Kur rendimenti i elektronit nuk ndryshoi me më shumë se një përqind në tre hapa, spërkatja u ndal, kampioni u hoq nga dhoma e spektrometrit dhe thellësia e kraterit u mat në një profilometër. Profilometri Ta1y81er, i cili është përdorur në punë, ka një zmadhim vertikal maksimal prej 2,000,000 herë. Në këtë zmadhim, vlera minimale e ndarjes është 0,5 nm/mm. Imazhi i një hapi real 100 nm në madhësi në shiritin e grafikut të regjistruesit profilometri është paraqitur në fig. 2. Ky hap është matur me një zmadhim prej 200,000 herë, dhe madhësia e tij në shiritin e profilometrit është 20 mm. Këto të dhëna ilustrojnë qartë aftësitë e profilometrit.

- "" G """ - ■ li - I .. 1 "" "

P4..

L.:F [-■■ T""" Z"Z _ 1_. r4

SCH -. 1..... --- . 10 nm 1-- (. - -j -"

Oriz. 2. Hapni profilin në shiritin e grafikut të profilit

Fik. 2. Profili i hapit në një shirit grafiku profilometri

Spektometri RN1-660 Auger ju lejon të ndryshoni shpejtësinë e spërkatjes në një gamë shumë të gjerë: nga të dhjetat e nanometrit në minutë në 100 nm/min. Prandaj, nëse thellësia e shtresës së dëmtuar është e vogël, duke ndryshuar shpejtësinë e spërkatjes, mund të zbulohen ndryshime në metodat e lustrimit edhe kimiko-dinamik.

Karakteristikat metrologjike të metodës

Për të përcaktuar komponentin e rastësishëm të matjeve të thellësisë së kraterit, u kryen një seri matjesh në një kampion me një thellësi krateri prej rreth 50 nm. Zmadhimi i profilometrit u vendos në 1,000,000 herë. Vlera e devijimit standard të rezultateve të matjes nuk kaloi 1.00 nm. Për këtë arsye, komponenti i rastësishëm i gabimit të një matje të vetme në një nivel besimi prej 0.95 nuk e kalonte 4.00%. Ndërsa thellësia e shtresës së dëmtuar zvogëlohet, gabimi rritet. Megjithatë, metoda bën të mundur përcaktimin e thellësisë së shtresës së dëmtuar duke filluar nga 1.00 nm. Thellësia e shtresës së dëmtuar në një meshë silikoni të lëmuar praktikisht nuk mund të jetë më e vogël, pasi një film i oksidit natyral të silikonit me një trashësi 1.00-2.00 nm formohet shpejt në ajër, i cili gjithashtu përfshihet në shtresën e dëmtuar.

Thellësia e shtresës së dëmtuar mund të përcaktohet nga shpejtësia e njohur e spërkatjes. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të zgjidhni paraprakisht mënyrat optimale të spërkatjes së mostrës, të përcaktoni shpejtësinë e spërkatjes për këtë mënyrë dhe më pas të përdorni mënyrat fikse të spërkatjes dhe vlerën e vlerës së shpejtësisë. Shkalla e spërkatjes mund të përcaktohet në dy mënyra:

Duke spërkatur një shtresë me trashësi të njohur. Për shembull, trashësia e shtresës së dioksidit të silikonit mund të përcaktohet mjaft saktë nga elipsometria. Duke marrë parasysh që shkalla e spërkatjes së dioksidit të silikonit është praktikisht e njëjtë me atë të silikonit, dhe ndërfaqja "silikon-dioksid silikoni" përcaktohet me siguri në një spektrometër Auger, shkalla e spërkatjes në këtë rast gjendet mjaft saktë;

Me spërkatje të përsëritur të një vafere silikoni, duke matur thellësinë e hapave në një profilometër dhe duke llogaritur shkallën e spërkatjes me përpunimin statistikor të të dhënave.

Rezulton se nuk ka nevojë të përdorni vazhdimisht një profilometër për të matur

thellësia e shtresës së trazuar. Mjafton të vendosni spektrometrin Auger në një shkallë të njohur spërkatjeje dhe, pasi të keni përcaktuar kohën për të arritur silikonin me një kristal nga profili i marrë, të llogarisni thellësinë e shtresës së dëmtuar.

Për të përcaktuar shkallën optimale të spërkatjes, u kryen një numër eksperimentesh. Gjatë provave, parametrat e armës elektronike ishin të ndryshme: rryma e rrezes jonike, raster (fshirje), këndi i animit të mostrës. Si rezultat, u zgjodh një shpejtësi e spërkatjes prej 2.2 nm/min. Në këtë rast, mënyrat e spërkatjes ishin si më poshtë: raster 3x3 mm2, tension përshpejtues 3,5 kV, rrymë e rrezes jonike 30 nA, kënd midis rrezes së joneve dhe sipërfaqes së mostrës 10°.

Kontrolli sasior i propozuar i thellësisë së shtresës së dëmtuar ka këto karakteristika: diapazoni i matjes së thellësisë së shtresës së dëmtuar është 0,001-1,000 μm, rezolucioni i thellësisë është deri në 1,000 nm. Kjo metodë mund të përdoret në kombinim me mikroskopin e sondës skanuese.

Rezultatet eksperimentale

dhe diskutim

Në Fig. 3.

Koha e spërkatjes, min

Oriz. Fig. 3. Varësia e numrit të elektroneve Auger nga koha e spërkatjes së pllakave nr. 1, 2 pas mënyrave të ndryshme të lustrimit të përfundimit: Nr. 1 - pllaka është bërë në një ndërmarrje të huaj; Nr. 2 - e njëjta gjë në Bjellorusi

Fik. 3. Varësia e sasisë së elektroneve Auger nga koha e spërkatjes për vaferat Nr. 1, 2 pas mënyrave të ndryshme të lustrimit përfundimtar: Nr. 1 - vaferë e prodhuar në një ndërmarrje të huaj; Nr 2 - meshë e prodhuar në Republikën e Bjellorusisë

dhe teknologjisë. Vëll. 15, nr. 4 (2016)

Analiza e të dhënave fig. 3 tregon se thellësia e shtresës së dëmtuar nuk pasqyron plotësisht cilësinë e përgatitjes së sipërfaqes. Koha për të arritur silikonin me një kristal për vaferat nr. 1, 2 është e njëjtë dhe është 1,75 min. Kjo do të thotë se thellësia e shtresës së dëmtuar për të dy pllakat është e njëjtë dhe është e barabartë me 3,80 nm. Rezulton se praktikisht nuk ka asnjë ndryshim midis pllakave për sa i përket thellësisë së shtresës së shqetësuar. Nga të dhënat në Fig. 3 rrjedh se shtresat e thyera të pllakave janë të ndryshme. Në rajonin e shtresës së dëmtuar për pllakën nr. 1, intensiteti i daljes së elektronit Auger është dukshëm më i lartë dhe, mund të supozohet se është më i përsosur në krahasim me pllakën nr. 2. Për këtë arsye, propozohet të vlerësohet shtesë cilësia e përgatitjes së sipërfaqes sipas zonës mbi lakoren e profilit të spërkatjes së marrë. Këshillohet që paraprakisht të konvertohet numri i elektroneve Auger që dalin në një vlerë relative. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të ndahet numri i matur i elektroneve Auger me numrin e elektroneve Auger që dalin nga silikoni me një kristal dhe më pas të llogaritet sipërfaqja. Pas kryerjes së përllogaritjeve, rezulton se për pllakën nr.1 sipërfaqja mbi lakoren e profilit të spërkatjes së përftuar është 0,191 m2 dhe për pllakën nr. 2 - 0,323 m2. Mund të konkludohet se cilësia e sipërfaqes së vaferës nr.1 është më e mirë se vafera nr.2. Krahasimi i rendimentit të mikroqarqeve të mira nënmikrone tregon se rendimenti i mikroqarqeve të mira në vaferat e grupit nr.1 është më i lartë se në vaferat e grupi nr.2, i cili vjen për shkak të ndryshimit në cilësinë e përgatitjes së sipërfaqes së vaferave.

Përdorimi i spektroskopisë Auger për të matur thellësinë e shtresës së dëmtuar të vaferave të silikonit pas bluarjes dhe veçanërisht pas prerjes është i papërshtatshëm për disa arsye: së pari, është e nevojshme të rritet ndjeshëm shpejtësia dhe koha e spërkatjes; së dyti, ekzistojnë metoda për kontrollimin e thellësisë së shtresës sipërfaqësore të trazuar pas prerjes dhe bluarjes, të cilat janë më pak të mundimshme dhe mjaft të sakta. Përcaktimi i shpërndarjes në thellësinë e shtresës së dëmtuar nga vafera në vaferë për prodhues të ndryshëm të vaferave tregoi se vlera minimale e thellësisë së shtresës së dëmtuar për vaferat e lëmuara është 3 nm, dhe vlera maksimale nuk i kalon 100 nm.

■■ Shkencë

Teknika IT. Vëll. 15, nr. 4 (2016)

1. Propozohet një metodë për matjen e thellësisë së një shtrese të dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit, bazuar në përdorimin e një spektrometri Auger me spërkatje të saktë të joneve të shtresave sipërfaqësore të silikonit dhe regjistrimin e intensitetit të rendimentit të elektronit Auger. Gama e matjes së thellësisë së shqetësimeve është 0,001-1,000 μm. Rezolucioni i thellësisë 1000 nm.

2. Në thellësi të barabarta të shtresës së dëmtuar, propozohet të vlerësohet cilësia e përgatitjes së sipërfaqes së një vafere silikoni sipas zonës mbi lakoren e profilit të spërkatjes.

3. Metoda është efektive në optimizimin e proceseve të përfundimit të përgatitjes së sipërfaqes së vaferave të silikonit në prodhimin mikroelektronik, zgjedhjen e proceseve teknologjike optimale dhe ndihmon në uljen e konsumit të materialeve teknologjike.

LITERATURA

1. Metodat për monitorimin e shtresave të dëmtuara gjatë përpunimit mekanik të kristaleve të vetme / A. I. Tatarenkov [et al.]. M.: Energjia, 1978. 64 f.

2. Luft, B. D. Metodat fizike dhe kimike të trajtimit sipërfaqësor të gjysmëpërçuesve / B. D. Luft. M.: Radio dhe komunikim, 1982. S. 16-18.

3. Metoda e provës për matjen e thellësisë së dëmtimit të kristalit të një sipërfaqeje të fetës silicine të punuar mekanikisht nga lustrimi i këndit dhe gravurja e defektit: Standard SEMI MF950-1106 // Libri Vjetor i Standardit ASTM. SHBA: Shoqëria Amerikane për Testimin dhe Materialet, 1999. Vol. 10.05: Elektronika II (Izolimi Elektrik dhe Elektronika). F. 315.

4. Trajtimi kimik në teknologjinë IMS / V. P. Vasilevich [et al.]. Polotsk: PGU, 2001, fq 174-185.

5. Berchenko, N. N. Metodat e spektroskopisë elektronike dhe jonike për studimin e sipërfaqes dhe ndërfaqeve në elektronikën gjysmëpërçuese. Pjesa 1 / N. N. Berchenko, N. R. Aigina // Teknologji elektronike e huaj. 1986. Nr 9 (304). 86 fq.

6. Berchenko, N. N. Metodat e spektroskopisë elektronike dhe jonike për studimin e sipërfaqes dhe ndërfaqeve në elektronikën gjysmëpërçuese. Pjesa 2 / N. N. Berchenko, N. R. Aigina // Teknologji elektronike e huaj. 1986. Nr 10 (305). 85 fq.

7. Kholeva, L. D. Metodat e spektroskopisë elektronike për analizën e materialeve të inxhinierisë elektronike / L. D. Kholeva, V. S. Shkirov // Teknologji elektronike e huaj. 1979. Nr 4 (199). fq 3-33.

8. Metoda për matjen e thellësisë së shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e një vafere gjysmëpërçuese silikoni: Pat. 5907 Rep. Bjellorusia, IPC C1 H 01 L 21/66 /

G. G. Chigir, L. P. Anufriev, V. A. Ukhov, L. P. Penkov; data e publikimit 30.03.2004.

9. Matja e thellësisë së dëmtimit të sipërfaqes së vaferave të silikonit me anë të spektroskopisë Auger dhe spërkatjes së joneve / A. S. Turtsevich [et al.] // Fizikë e rrezatimit të gjendjes së ngurtë: tr. Praktikanti i 20-të. takim, 6-8 korrik 2010, Sevastopol, Ukrainë. M.: NII PMT, 2010. T. 2. S. 556-562.

10. Matja e thellësisë së shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit me metodën e spektroskopisë së Auger / A. Turtsevich // Teknologjitë e reja elektrike dhe elektronike dhe zbatimi i tyre industrial (NEET 2013): Proceedings of the International, Zakopaneth Poloni, 18-21 qershor 2013. Varshavë: Pol. Akad. i Shkencave, Inst. i Fizikës, 2014. F. 17.

11. Analiza e shtresës së ndërprerë në sipërfaqen e vaferave të silikonit, bazuar në spërkatjen e joneve dhe spektroskopinë e gërmimit / V. A. Solodukha // Teknologjitë e reja elektrike dhe elektronike dhe zbatimi i tyre industrial: Proc. e 9-të Int. Konf. Zakopane, Poloni, 23-26 qershor 2015. Lublin: Lublin University of Technology, 2015. F. 21.

Marrë 07.09.2015 Nënshkruar për botim 08.11.2015 Publikuar online 28.07.2016

1. Tatarenkov A. I., Enisherlova K. L., Rusak T. F., Gridnev V. N. (1978) Metodat për kontrollin e shtresave të çrregulluara gjatë përpunimit mekanik të monokritaleve. Moska, Energjia. 64 (në Rusisht).

2. Luft B. D. (1982) Metodat fizike dhe kimike për përpunimin e sipërfaqes gjysmëpërçuese. Moskë, Radio i Svyaz, 16-18 (në Rusisht).

3. Standard SEMI MF950-1106. Metoda e provës për matjen e thellësisë së dëmtimit të kristalit të sipërfaqes së fetës së silikonit të punuar mekanikisht nga lustrimi i këndit dhe gravimi i defektit. Libri Vjetor i Standardit ASTM, 10.05. Elektronika II (Izolimi Elektrik dhe Elektronika). Shoqëria Amerikane për Testimin dhe Materialet, 1999, 315.

4. Vasilevich V. P., Kisel A. M., Medvedeva A. B., Plebanovich V. I., Rodionov Iu. A. (2001) Trajtimi Kimik në Teknologjinë IMS. Polotsk: Universiteti Shtetëror Polotsk, 174-185 (në Rusisht).

5. Berchenko N. N., Aigina N. R. (1986) Methods for Electronic and Jonic Spectroscopy to Investigate Surface and Interfaces in Semiconductor Electronics. Pjesa 1. Zaru-bezhnaya Elektronnaya Tekhnika, 304 (9). 86 (në Rusisht).

6. Berchenko N. N., Aigina N. R. (1986) Methods for Electronic and Jon Spectroscopy to Investigate Surface and Interfaces In Semiconductor Electronics. Pjesa 2. Zaru-bezhnaya Elektronnaya Tekhnika, 305 (10). 85 (në Rusisht).

7. Kholeva L. D., Shkirov V. S. (1979) Metodat për spektroskopinë elektronike për të analizuar materialet e pajisjeve elektronike. Zarubezhnaya Elektronnaya Tekhnika , 199 (4), 3-33 (në rusisht).

8. Chigir G. G., Anufriev L. P., Ukhov V. A., Penkov L. P. (2004) Metoda për matjen e thellësisë së shtresës së çrregullt në sipërfaqen e pllakës gjysmëpërçuese të silikonit. Patenta e Republikës së Bjellorusisë Nr. 5907 (në Rusisht).

9. Turtsevich A. S., Shvedov S. V., Chigir G. G., Ukhov V. A. (2010) Matja e thellësisë së dëmtimit në sipërfaqen e pllakës së silikonit gjatë përdorimit të metodave të spektroskopisë së gomës dhe spërkatjes së joneve. Radiationnaia Fizika Tverdogo Tela: tr. 20 Mezhdunari. Soveshchania. T. 2 . Moskë, Instituti Kërkimor i Materialeve dhe Teknologjive të Avancuara, 556-562 (në Rusisht).

10. Turtsevich (2014) Matja e thellësisë së shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit me metodën e spektroskopisë së rrotullës. Teknologjitë e reja elektrike dhe elektronike dhe zbatimi i tyre industrial (NEET 2013): Punime të Konferencës së 8-të Ndërkombëtare, Zakopane, Poloni, 18-21 qershor 2013. Varshavë: Pol. Akad. i Shkencave, Inst. i fizikës, 17.

11. Solodukha V. A., Shvedov S. V., Ponaryadov V. V., Pilipenko V. A., Chyhir R. R. (2015) Analiza e shtresës së ndërprerë në sipërfaqen e vaferave të silikonit, bazuar në spërkatjen e joneve dhe spektrin e shpinës. Teknologjitë e reja elektrike dhe elektronike dhe zbatimi i tyre industrial: Proc. e 9-të Int. Konf. Zakopane, Poloni, 23-26 qershor 2015. Lublin: Lublin University of Technology, 21.

Prezantimi

Kapitulli 1. Rishikim analitik i literaturës 11

1.1. Karakteristikat e përgjithshme të metodës së implantimit të joneve 11

1.1.1 Teoria e diapazonit dhe shpërndarja e joneve në trupa të ngurtë 11

1.1.2. Formimi i defekteve të rrezatimit gjatë implantimit të joneve 15

1.1.3. Formimi i profileve të shpërndarjes së defekteve të rrezatimit

1.2. Efekti i parametrave të implantimit të protonit në mikrostrukturën, profilin e shpërndarjes, vetitë mekanike dhe elektrike të silikonit

1.2.1. Ndikimi i energjisë së protonit 27

1.2.2. Efekti i dozës së protonit 29

1.2.3. Ndikimi i pjekjes pas implantimit 33

1.2.4. Ndikimi i orientimeve të ndryshme të nënshtresave 38

1.3. Aplikimi i implantimit të protonit në teknologjinë e prodhimit të pajisjeve gjysmëpërçuese

1.4. Përfundim mbi Kapitullin 1 45

Kapitulli 2. Metodat për studimin e strukturës së shtresave të dëmtuara 46

2.1. Metoda e difraksionit me rreze X 47

2.1.1. Metoda e difraktometrisë me rreze X me dy kristal 48

2.1.2. Metoda e difraktometrisë me rreze X me tre kristal 51

2.1.2.1. Shpërndarja e përhapur e rrezeve X nga mikrodefektet në kristalet e vetme

2.1.2.2. Profilet e intensitetit të TRD në rastin e kristaleve të vetme me defekte të tipit Kulomb

2.2. Metoda e topografisë me rreze X 64

2.3. Metoda e mikroskopisë elektronike të transmetimit 66

2.4. Përfundim mbi Kapitullin 2 67

Kapitulli 3. Objektet e kërkimit dhe metodat e eksperimenteve dhe matjeve 68

3.1. Kristal silikoni të implantuar me energji dhe doza të ndryshme të joneve të hidrogjenit pas implantimit dhe pjekjes

3.2. Teknika e rrezatimit 69

3.3. Ndërtimi i profileve të shpërndarjes së defekteve të integruara të hidrogjenit dhe rrezatimit në silikon duke përdorur programin TRIM

3.4. Teknika e matjes së profilit të rezistencës 72

3.5. Teknika me rreze X 73

3.5.1. Identifikimi i një shtrese të dëmtuar duke përdorur topografinë me rreze X

3.5.2. Studimi i strukturës së shtresave të implantuara me jon nga difraktometria me rreze X

3.5.3 Metoda për përcaktimin e karakteristikave integrale të shtresës së dëmtuar

3.5.4. Metoda për marrjen e profileve të tendosjes nga kthesat e reflektimit të difraksionit

3.5.5. Përcaktimi i parametrave të mikrodefektit nga rezultatet e matjes së intensitetit të shpërndarjes së rrezeve X

3.6. Teknika e përgatitjes së mostrës për ekzaminim me mikroskop elektronik transmetues

3.7. Opinion mbi Kapitullin 3 89

Kapitulli 4 Rezultatet e një studimi gjithëpërfshirës të shtresave të implantuara me jon dhe diskutimi i tyre

4.1. Rezultatet e studimit të efektit të rrezatimit në vetitë strukturore të silikonit

4.1.1. Rezultatet e studimit të ndikimit të dozës dhe temperaturës së rrezatimit të protonit në karakteristikat integrale të shtresës së dëmtuar

4.1.2. Rezultatet e studimit të ndikimit të fushës së streseve mekanike në formimin e një shtrese të dëmtuar pas implantimit të joneve të hidrogjenit në silikon

4.1.3. Rezultatet e studimit të efektit të trajtimit termik pas implantimit në procesin e formimit të defektit

4.1.4. Rezultatet e përcaktimit të parametrave dhe ndryshimeve cilësore në natyrën e mikrodefekteve në shtresat e implantuara me proton të kristaleve të silikonit

4.1.5. Analiza e ndryshimeve në karakteristikat e mikrodefekteve në kristalet e silikonit të rrezatuar me protone gjatë trajtimit me nxehtësi

4.2. Rezultatet e një studimi mbi mundësinë e përdorimit të implantimit të protonit për të korrigjuar karakteristikat e fotodiodave PIP

4.3. Opinion mbi Kapitullin 4 158

Rezultatet dhe përfundimet kryesore të disertacionit 160

Letërsia 163

Hyrje në punë

Në dekadat e fundit, mundësitë e metalurgjisë tradicionale gjysmëpërçuese janë zgjeruar ndjeshëm nëpërmjet përdorimit të teknologjisë së implantimit të joneve, e cila bën të mundur futjen praktikisht të çdo papastërtie në material me përqendrime të pa kufizuara nga kufiri i tretshmërisë. Aktualisht, rregullsitë kryesore të proceseve që ndodhin me këtë metodë dopingu janë studiuar mjaft mirë, janë identifikuar avantazhet dhe mundësitë e përdorimit të saj dhe vetë implantimi i joneve është bërë një nga proceset bazë teknologjike.

Për një kohë të gjatë, praktikisht i vetmi aplikim i implantimit të joneve, si në teknologjitë planare ashtu edhe ato joplanare, ishte futja e dopanteve në gjysmëpërçues në prodhimin e pajisjeve diskrete dhe qarqeve të integruara. Vitet e fundit, fusha e aplikimit të implantimit të joneve është zgjeruar ndjeshëm.

Rëndësia e punësështë për shkak të zonave me zhvillim të shpejtë të përdorimit praktik të implantimit të joneve në teknologjinë moderne për prodhimin e pajisjeve mikroelektronike. Në veçanti, për futjen e kontrolluar të shqetësimeve të rrezatimit me qëllim izolimin e elementeve të qarqeve të integruara, përshpejtimin e difuzionit dhe stimulimin e aktivitetit elektrik të atomeve të papastërtive të ngulitura, rregullimin me saktësi dhe krijimin e rezistorëve me rezistencë të lartë, marrjen e shtresave të amorfizuara, marrjen e padëshiruar. papastërtitë, kontrollin e vetive të kontaktit metal-gjysmëpërçues, etj. Por pas dëshirës për të marrë parametrat optimalë të një materiali të implantuar me jon të gatshëm për prodhimin e një pajisjeje të bazuar në të, studimi i proceseve që ndodhin në një kristal gjatë implantimit të joneve, i cili është gjithashtu i rëndësishëm për teknologjitë mikroelektronike, mbetet në hije. Me mungesën e një kuptimi të qartë të mekanizmit të ndryshimeve strukturore në

Shtresat e ngopura me defekte afër sipërfaqes të strukturave të implantuara me jon shoqërohen me shumicën e problemeve teknologjike.

Studimet e kryera vitet e fundit kanë treguar premtimin e rrezatimit të silikonit me jone të lehta (hidrogjen, helium) për formimin e të ashtuquajturave shtresa dhe rajone "të shqetësuara". Një tipar i shtresave të tilla është ekzistenca në to e një numri të madh defektesh strukturore të krijuara nga implantimi i joneve të hidrogjenit dhe trajtimi pasues i nxehtësisë. Në varësi të mënyrave të implantimit, temperaturës dhe kohës së pjekjes, është e mundur të krijohen rajone të ngopura me lloje të ndryshme defektesh: grupime dhe akumulime defektesh pikash, mikropore, flluska gazi të mbushura me hidrogjen. Studimi i natyrës dhe karakteristikave të defekteve që lindin gjatë implantimit do të zgjerojë mundësitë e metodës së implantimit të joneve në fushën e krijimit të teknologjive të reja dhe kontrollit të karakteristikave të pajisjeve mikroelektronike. Informacioni në lidhje me strukturën e mostrave të implantuara me jon do të bëjë të mundur vendosjen për zgjedhjen e dozave dhe energjive të implantimit të joneve, si dhe temperaturën e pjekjes në mënyrë që të optimizohen vetitë e shtresës së dëmtuar për një aplikim praktik specifik. E gjithë kjo e bën këtë punë të rëndësishme.

Qëllimi i kësaj pune ishte identifikimi i rregullsive kryesore në formimin e strukturës së dëmtuar të shtresave të silikonit të implantuara me jone hidrogjeni në kushte të ndryshme dhe evolucioni i tij gjatë trajtimit termik, si dhe studimi i mundësisë së përdorimit të implantimit të protonit për të modifikuar vetitë e shtresave sipërfaqësore të silikonit në në mënyrë që të përmirësohen parametrat dhe të rritet rendimenti i pajisjeve elektronike të përshtatshme.

Për të arritur këto qëllime, ishte e nevojshme të zgjidheshin sa vijon qëllimet kryesore :

1). Përcaktoni varësinë e natyrës së formimit të defektit nga kushtet e implantimit (energjia dhe doza);

2). Zbuloni rolin e faktorëve të jashtëm (temperatura, fushat e stresit mekanik) në formimin e një strukture me defekt gjatë implantimit;

3). Përcaktoni karakteristikat strukturore dhe elektrofizike të shtresave të silikonit të trazuara nga implantimi i protonit dhe gjurmoni ndryshimet e tyre gjatë trajtimit termik pasues;

4). Identifikimi dhe përcaktimi i karakteristikave të mikrodefekteve që ndodhin gjatë implantimit të joneve të hidrogjenit dhe gjurmimi i evolucionit të tyre gjatë trajtimit termik;

5). Të zbulojë mundësitë e përdorimit të vetive të shtresave të dëmtuara të krijuara nga implantimi i protonit për të kontrolluar karakteristikat e pajisjeve elektronike të silikonit.

Risi shkencore rezultatet e marra janë si më poshtë:

Janë marrë rezultate të reja mbi ndryshimet në vetitë strukturore dhe elektrike të shtresave të dëmtuara të kristaleve të silikonit kur rrezatohet me protone me energji në rangun nga 100 deri në 500 keV, doza nga 10 15 në 2-10 16 cmL

Për herë të parë, u zbuluan tiparet e formimit të shtresave të dëmtuara nën ndikimin e faktorëve të jashtëm, si temperatura dhe fushat e stresit mekanik.

Është studiuar ndryshimi i gjendjes strukturore të shtresave të silikonit të implantuara nga protonet gjatë trajtimit termik në një gamë të gjerë temperaturash (100 - 1100C).

Për herë të parë u përcaktuan karakteristikat e mikrodefekteve që formojnë shtresën e dëmtuar dhe u studiuan ndryshimet e tyre gjatë trajtimit të nxehtësisë.

Propozohet një model për evolucionin e mikrodefekteve në shtresat e kristaleve të silikonit të dëmtuara nga implantimi i protonit (E = 100-500 keV, D = 10 15 -2-10 16 cm*2) gjatë trajtimit termik në intervalin e temperaturës T = 200- 1100C.

6. Tregohet efektiviteti i përdorimit të shtresave të dëmtuara të kristaleve të silikonit të formuara gjatë rrezatimit të protonit dhe pjekjes për të korrigjuar karakteristikat e fotodiodave RIP të silikonit.

Rëndësia praktike rezultatet e punës:

Është zhvilluar një teknikë për kryerjen e matjeve dhe përpunimin e të dhënave eksperimentale për të përcaktuar parametrat e shtresave të dëmtuara nga difraktometria me rreze X me rezolucion të lartë.

Është zhvilluar një metodë jo-shkatërruese për përcaktimin e natyrës dhe karakteristikave të mikrodefekteve me shenja të ndryshme zgjerimi. Teknika e bazuar në analizën e shpërndarjes difuze asimptotike bën të mundur zgjerimin e spektrit të mikrodefekteve të vëzhguara.

Roli i vendosur i faktorëve të jashtëm të implantimit të joneve në formimin e një strukture të dëmtuar duhet të merret parasysh në teknologjinë e krijimit të shtresave të dëmtuara.

Rezultatet e përcaktimit të karakteristikave të mikrodefekteve në kristalet e silikonit të implantuara me protone të dozave dhe energjive të ndryshme dhe që i nënshtrohen trajtimit termik në një gamë të gjerë temperaturash mund të përdoren për të krijuar shtresa të dëmtuara me veti optimale.

Është zhvilluar një metodë për mbrojtjen e sipërfaqes së diodave foto-pinike të silikonit, e cila përfshin rrezatim të periferisë së kryqëzimeve p-n me protone dhe pjekjen pasuese. Përcaktohet mënyra optimale e rrezatimit dhe pjekjes për këtë lloj pajisje, gjë që rrit rendimentin.

Dispozitat kryesore për mbrojtjen:

Rezultatet e përcaktimit të karakteristikave integrale të një shtrese të dëmtuar të kristaleve të silikonit të rrezatuar me protone me energji 150 keV dhe doza nga 2,5 x 10 15 cm" 2 deri në 2 x 10 16 cm" 2 në diapazonin e temperaturës nga 50 në 610 C.

Rezultatet e studimit të ndikimit të faktorëve të jashtëm të implantimit të joneve: dozat, temperaturat dhe fushat e sforcimeve mekanike, në procesin e formimit të një strukture defekti në kristalet e silikonit.

Rezultatet e studimeve të karakteristikave strukturore dhe elektrike të shtresave të dëmtuara të silikonit të formuara nga rrezatimi me protone cE = 200, 300, 100 + 200 + 300 keV, D = 2-10 16 cm" 2 dhe trajtimi termik pasues në intervalin e temperaturës nga 100 deri në 900C.

Varësia jo monotonike e krijuar eksperimentalisht e karakteristikave integrale dhe elektrofizike të shtresës së dëmtuar nga temperatura e pjekjes.

Modeli i evolucionit të mikrodefekteve të rrezatimit në shtresat e silikonit të implantuara me jone hidrogjeni (E = 100-500 keV, D = 10 I5 -2-I0 16 cm" 2) gjatë trajtimit termik në intervalin e temperaturës nga 200 në 1100C.

Rezultatet e hetimeve të mekanizmit të ndikimit të parametrave strukturorë dhe elektrofizikë të shtresave sipërfaqësore të silikonit të modifikuara nga rrezatimi proton dhe pjekja e mëvonshme me vakum në VAC të diodave rip-f oto; mënyrat e përpunimit optimal të protoneve të diodave foto-pin e difuzionit me një thellësi të kryqëzimeve pn - 3 μm.

Miratimi i punës

Rezultatet kryesore të paraqitura në disertacion u raportuan dhe u diskutuan në Konferencën Shkencore dhe Teknike të Studentëve, Pasuniversitarëve dhe Specialistëve të Rinj të MGIEM (TU) (Moskë, 1998), Konferenca IX Ndërkombëtare "Fizikë e gjendjes së ngurtë të rrezatimit" (Sevastopol, 1999) , Konferenca e Dytë Ruse për Shkencën e Materialeve dhe Bazat fizike dhe kimike të teknologjive për marrjen e kristaleve të silikonit të dopuar "Silicon -2000" (Moskë, 2000), Konferenca e X Ndërkombëtare "Rrezatimi Fizikë e gjendjes së ngurtë" (Sevastopol, 2000), Shkencore dhe Teknike e Tretë Ndërkombëtare Konferenca "Elektronika dhe Informatika - Shekulli XXI" (Zelenograd, 2000), Konferenca e Tretë Ndërkombëtare "Përpunimi i Materialeve me hidrogjen" (VOM-2011) (Donetsk - Mariupol, 2001), Seminari VI ndërshtetëror "Bazat strukturore të modifikimit

materiale duke përdorur metoda të teknologjive jo tradicionale” (MHT-VI) (Obninsk,

2001), Takimi XI Ndërkombëtar "Fizikë e gjendjes së ngurtë të rrezatimit" (Sevastopol, 2001), Shkolla e dytë shkencore ndëruniversitare e specialistëve të rinj "Rrjedhat e përqendruara të energjisë në teknologjinë hapësinore, elektronikë, ekologji dhe mjekësi" (Moskë, 2001) , Takimi XII Ndërkombëtar "Radiation Fizika e gjendjes së ngurtë" (Sevastopol, 2002), Takimi mbi rritjen e kristaleve, filmave dhe defekteve strukturore të silikonit "Silicon - 2002" (Novosibirsk, 2002), Konferenca IV shkencore dhe teknike ndërkombëtare "Elektronika dhe informatika - 2002"(Zelenograd,

d.), Konferenca e tretë ruse mbi shkencën e materialeve dhe bazat fizike dhe kimike të teknologjive për marrjen e kristaleve të silikonit të dopuar dhe strukturave të pajisjeve të bazuara në to "Silicon - 2003" (Moskë, 2003).

Punimit iu dha Diploma e shkallës 1, si puna më e mirë shkencore e paraqitur në konferencën shkencore dhe teknike - një konkurs i studentëve, studentëve të diplomuar dhe specialistëve të rinj në 1998 (MGIEM (TU)).

Publikimet

Struktura dhe qëllimi i disertacionit

Disertacioni përbëhet nga një hyrje, katër kapituj, rezultatet dhe përfundimet kryesore, si dhe një listë referencash. Vepra është paraqitur në 172 faqe tekst të shtypur, përmban 58 figura dhe 4 tabela. Lista e referencave përfshin 101 tituj.

Teoria e vargjeve dhe shpërndarja e joneve në trupa të ngurtë

Formimi i defektit gjatë implantimit të joneve të hidrogjenit dhe efekti i defekteve në parametrat fiziko-kimikë të silikonit janë një problem serioz në krijimin e kristaleve me vetitë e dëshiruara. Mikrodefektet (MD), të formuara si rezultat i koagulimit të defekteve pika dhe duke krijuar rreth vetes fusha të forta shtrembërimesh elastike, çojnë në një ndryshim shtesë në vetitë e kristalit dhe johomogjenitetin e tyre të rëndësishëm lokal. Interesi për studimin e MD-ve përcaktohet nga njohuritë e pamjaftueshme si për vetë natyrën e MD-ve, mekanizmat e formimit të tyre dhe ndikimin e tyre në vetitë fizike të kristalit dhe, në përputhje me rrethanat, në karakteristikat kryesore të pajisjeve të bazuara në to.

Për të studiuar MD, si dhe mundësinë e përdorimit të implantimit të joneve të hidrogjenit në teknologjinë e prodhimit të strukturave gjysmëpërçuese, është e nevojshme të merret parasysh efekti i parametrave të implantimit të protonit në vetitë e silikonit,

Metoda e implantimit të joneve është universale dhe jo specifike, ajo lejon futjen e joneve të elementeve të ndryshëm në çdo objektiv në sasi të kontrolluara rreptësisht, duke vendosur shpërndarjen e përqendrimeve në thellësi nga një sekuencë dozash jonesh me energji të ndryshme; në shumë raste shpërndarje të tilla thjesht nuk mund të merren me metoda të tjera.

Procesi primar në implantimin e joneve është depërtimi i joneve në një substancë dhe ngadalësimi i tyre në shpejtësi termike. Shpërndarja e thellësisë që rezulton e atomeve intersticiale quhet profili i shpërndarjes, i cili ndryshon nga shpërndarja përfundimtare e atomeve të papastërtive, në të cilën shpesh kontribuojnë proceset difuze. Teoria e ngadalësimit të joneve me energji mesatare në trupat amorfë u zhvillua nga Lindhard, Schaff dhe Shiot (teoria LSS). Thelbi i teorisë LSS reduktohet shkurtimisht në vijim. Në bombardimin e trupave të ngurtë nga grimcat e ngarkuara, rolin vendimtar luajnë përplasjet joelastike me elektronet e lidhura të substancës ngadalësuese (frenimi elektronik), në të cilin energjia kinetike e jonit lëvizës shpenzohet në tranzicione elektronike në atome, si dhe në ngacmimi i lëkundjeve kolektive të elektroneve dhe përplasjet elastike me bërthamat (frenimi bërthamor), në të cilat energjia transferohet te atomet në tërësi. Cili nga këto efekte do të mbizotërojë varet nga energjia dhe masa e grimcave të përshpejtuara dhe masa dhe numri serial i atomit të synuar.

Sipas teorisë LSS, shpërndarja e diapazoneve të joneve rezulton të jetë Gaussian dhe karakterizohet nga diapazoni mesatar normal (i projektuar) Rp dhe rrënja e devijimit mesatar katror (standard) ARP (Fig. 1.1.1). Sipërfaqja e synuar e jonit të rënë Fig. 1.1.1. Paraqitja skematike e gjatësisë totale të vrapimit R, Rp normale dhe devijimi standard ARp. Trajektoret e joneve që rezultojnë janë kthesa komplekse dhe kanë karakter statistikor në një substancë amorfe. Trajektorja totale e jonit quhet rruga e lirë R. Nëse masa e jonit N\ është shumë më e madhe se masa e atomit të synuar M2, atëherë devijimet janë të vogla dhe joni lëviz pothuajse drejtvizor. Prandaj, gjatësia e rrugës së saj përgjatë trajektores R ndryshon pak nga Rp. Nëse Mi M2, dhe energjia e jonit E nuk është shumë e lartë, atëherë trajektorja është e përdredhur dhe Rp është shumë më pak se R. Për shkak të natyrës statistikore të lëvizjes së joneve, vlerat e Rp dhe R nuk janë kanë një vlerë të caktuar, por luhaten rreth vlerave mesatare.

Duhet theksuar se kontributi i ngadalësimit bërthamor dominon në energjitë e ulëta të implantimit, ndërsa ai i ngadalësimit elektronik dominon në ato të larta. Kur kurbat e humbjes së energjisë për shkak të zvarritjes bërthamore dhe të elektronit shtohen së bashku, humbja totale e energjisë është konstante në një gamë shumë të gjerë të energjive të joneve rënëse. Si rezultat, rruga totale e jonit R është afërsisht proporcionale me energjinë fillestare të jonit të rënë.

Profili më i thjeshtë i shpërndarjes së joneve është normal, ose Gaussian, për ndërtimin e të cilit kërkohen vetëm dy momentet e para - diapazoni projektues Rp dhe devijimi standard ARP. Shpërndarja Gaussian është një përafrim i kënaqshëm me shpërndarjet reale të papastërtive mbi vargjet ose thellësitë në rastet kur këto vargje janë mjaftueshëm simetrike. Megjithatë, kjo nuk bëhet gjithmonë. Devijimet nga simetria janë veçanërisht të dukshme në rastet e bombardimeve të objektivave më të rënda nga jonet e dritës, me kusht që të mbizotërojnë humbjet e elektroneve.

Mund të përdoren lloje të ndryshme të profileve të shpërndarjes asimetrike. Metoda klasike për ndërtimin e shpërndarjes së vargjeve jonike është shpërndarja Pearson IV - shpërndarja në përafrim të katër parametrave: Rp, ARP, anshmëria e shpërndarjes dhe kurtoza p. Kjo metodë është diskutuar në detaje në. Për një numër vlerash të asimetrisë në tabelat, llogariten funksionet e shpërndarjes së Pearson në njësi pa dimensione. Tabelat ju lejojnë të ndërtoni lehtësisht profilin e shpërndarjes së papastërtisë së futur për çdo vlerë të njohur të Rp, ARp dhe asimetrisë për një gamë të gjerë objektivash, jonesh dhe energjish të tyre.

Për të marrë profilin e përqendrimit N(x) të një papastërtie, shpërndarja e Pearson duhet të shumëzohet me dozën: N(x) = N0-f(x). (1.1.3) Ekziston një metodë tjetër për marrjen e shpërndarjes së vargjeve jonike, e cila quhet metoda Monte Carlo. Ideja e metodës është që një element i një trupi të ngurtë të modelohet në një kompjuter, të vendosen ligjet sipas të cilave joni ndërvepron me atomet, dhe më pas një "jon" i përshpejtuar në një energji të caktuar lëshohet në një të tillë. simuluar "trup të ngurtë" në një vend të rastësishëm në sipërfaqen e tij. Me fjalë të tjera, po kryhet një eksperiment kompjuterik, në të cilin është e mundur të gjurmohet e gjithë rruga e jonit, duke përfshirë edhe vendin ku ai ndalet. Pas përsëritjes së këtij operacioni shumë herë në mënyrë që gabimet që lidhen me devijimet mesatare statistikore të jenë të vogla, shpërndarja e thellësisë së joneve mund të vizatohet. Korrespondenca e rezultateve të eksperimenteve të tilla makinerike me atë reale përcaktohet nga korrektësia e vendosjes së ligjeve të ndërveprimit. Njëkohësisht me studimin e gamës së joneve me metodën Monte Carlo, është e mundur të merren informacione të tilla si shpërndarja e thellësisë së numrit të atomeve të synuara fillimisht të zhvendosura (përqendrimi i defektit). Në të gjitha metodat, ngadalësimi ndahet në përbërës elastikë dhe joelastikë, pa marrë parasysh guaskën reale të strukturës pikësore të atomit, përdoren procese krejtësisht dytësore, përdoren disa supozime të tjera thjeshtuese. Si rezultat, gabimi në llogaritjen e vlerave mesatare të Rp dhe ARP mund të arrijë 20-25%.

Kështu, profili i shpërndarjes së joneve të implantuar në kristalet e vetme varet nga shumë faktorë: drejtimi i rrezes së joneve, divergjenca e tij, gjendja e sipërfaqes, përsosja e strukturës kristalore dhe temperatura e synuar, pasi ndikon në amplituda e dridhjet termike dhe kinetika e grumbullimit të defekteve të rrezatimit.

Metoda e difraktometrisë me rreze X me dy kristal

Metoda bazohet në regjistrimin e shpërndarjes këndore të rrezes së difraksionit nga kampioni në studim (d.m.th., në matjen e kurbës së reflektimit të difraksionit), me analiza të mëtejshme të parametrave të lakores që rezulton. Metoda më informuese dhe më e përshtatshme për studimin e kristaleve të vetme është metoda e regjistrimit të kthesave lëkundëse në gjeometrinë Bragg. Prania në sipërfaqen e kristalit të një shtrese me shkallë të ndryshme dëmtimi ndikon në parametrat e kthesave të difraksionit në mënyra të ndryshme (reflektimi në përqindje, gjysma e gjerësisë, koeficienti i reflektimit integral, ligji i prishjes së "bishtave"). Nga madhësia e devijimit të këtyre parametrave, kur krahasohet me llogaritjen teorike për një mostër ideale, mund të nxirret një përfundim në lidhje me karakteristikat e shtresës së dëmtuar, siç është ndryshimi mesatar në parametrin e rrjetës, thellësia efektive e shtresës së dëmtuar. , dhe përcaktoni profilet e deformimit.

Mostra në studim ndriçohet zakonisht me një rreze me rreze X, e monokromatizuar më parë nga reflektimi nga kristali monokromatik, i cili mbetet i palëvizshëm ndërsa kristali në studim rrotullohet pranë këndit të difraksionit. Kurba që karakterizon varësinë e intensitetit të rrezatimit të reflektuar nga kristali nga këndi i rrotullimit quhet kurba lëkundëse, ose kurba e reflektimit të difraksionit (DRC). Karakteristikat e perfeksionit të strukturës kristalore janë parametrat e mëposhtëm të lakores lëkundëse: koeficienti integral i reflektimit R, i cili përcaktohet si raport i intensitetit total të reflektuar nga kristali në studim, shumëzuar me shpejtësinë këndore, me intensitetin e reflektuar. nga kristali monokromatik; gjysma e gjerësisë së kurbës lëkundëse, d.m.th. gjerësia e plotë e kurbës në gjysmën e lartësisë, e cila përcakton intervalin e këndeve të rrotullimit në të cilin intensiteti zvogëlohet me gjysmën e maksimumit.

Defektet në kristale mund të ndikojnë në karakteristikat e treguara të kthesave lëkundëse duke ndryshuar kurbën e reflektimit të kristalit në studim, d.m.th. ndryshon koeficienti i reflektimit R2 dhe forma e kurbës R(P). Krahasimi i kurbave të lëkundjes së llogaritur dhe eksperimentale është baza për vlerësimin e përsosmërisë së strukturës kristalore.

Nëse kristali në studim reflekton sipas skemës Bragg, atëherë në rastin e zakonshëm, dislokimet me dendësi më të madhe se 5 104 cm 2 shkaktojnë shfaqjen e keqorientimeve të tilla, të cilat mund të shihen lehtësisht nga zgjerimi i lakores lëkundëse. Nëse zgjerimi është vetëm për shkak të orientimeve të gabuara, kurba lëkundëse është shuma e kthesave individuale të zhvendosura në lidhje me njëra-tjetrën nga këndi i orientimit të gabuar, pasi kur kristali rrotullohet, seksione të ndryshme bien në mënyrë të njëpasnjëshme në pozicionin reflektues. Ky zgjerim është i pavarur nga këndi Bragg. Në këtë rast, meqenëse gjysma e gjerësisë së kurbës lëkundëse është zakonisht e barabartë me disa sekonda, nëse monokromatuesi dhe kampioni janë kristale të përsosur, atëherë një zgjerim shtesë prej një ose disa sekondash fiksohet në mënyrë të besueshme. Nëse zgjerimi i kurbës lëkundëse shkaktohet nga prania në vëllimin reflektues të seksioneve me vlera të ndryshme të distancave ndërplanare dj, atëherë varet nga këndi i reflektimit: Db = -(L)tg9. (2.1.4) Me një nënstrukturë mjaft të zhvilluar, kur dislokimet grupohen në rrjeta të sheshta, kthesat lëkundëse nga nënkokrrizat individuale mund të ndahen dhe kurba totale e lëkundjes do të ketë disa maksimum. Distanca midis tyre është e barabartë me orientimin e gabuar rreth një boshti paralel me boshtin e rrotullimit të mostrës.

Nëse madhësia e nënkokrrizave është më e madhe se trashësia e shtresës gjysmë thithëse, atëherë çdo nënkokërr reflektohet në mënyrë të pavarur nga ato fqinje dhe sipërfaqja totale e kurbës lëkundëse, e cila përbëhet nga disa maksimum, do të jetë e njëjtë me për një kristal perfekt. Nëse madhësia e tyre është më e vogël se trashësia e shtresës gjysmë përthithëse, atëherë një kontribut të rëndësishëm në totalin e reflektuar mund të japin edhe nënkokrrizrat që nuk mbulohen nga nënkokrrizat e shtrira sipër tyre, të cilat tashmë janë larguar plotësisht ose pjesërisht nga pozicioni reflektues. intensiteti. Si rezultat, vëllimi total i shpërndarjes dhe intervali këndor i reflektimit rriten ndjeshëm, gjë që çon në një rritje të fortë të koeficientit të reflektimit integral, i cili në kufi tenton në koeficientin e reflektimit integral që korrespondon me teorinë kinematike.

Megjithatë, metoda e regjistrimit të kthesave të reflektimit të difraksionit në një skemë me dy kristale ka një pengesë të konsiderueshme. Kjo metodë është integrale, pasi intensiteti i regjistruar mblidhet nga një rajon i gjerë i hapësirës reciproke përgjatë seksionit të sferës Ewald. Në këtë rast, është e pamundur të bëhet dallimi midis kontributit të përbërësve shpërndarës të difraksionit (koherent) dhe difuz (jokoherent) në intensitetin e kurbës lëkundëse. Gjatë studimit të shtresave të holla, kontributi i shpërndarjes difuze nga papërsosmëritë strukturore të shtresës së dëmtuar (grumbullimet e defekteve të pikës së rrezatimit, zona pjesërisht të amorfizuara etj.) në intensitetin që rezulton është i madh. Kjo e bën të vështirë interpretimin e qartë të rezultateve të marra. Ndarja e këtyre efekteve kërkon një analizë të detajuar të shpërndarjes së intensitetit në afërsi të zonës së rrjetës reciproke, e cila mund të zbatohet në një difraktometër me rreze X me tre kristal. 2.1.2. Metoda e difraktometrisë me rreze X me tre kristal Mundësitë e një metode tjetër të difraksionit me rreze X në studimin e strukturës së shtresave të holla të dëmtuara mund të zgjerohen shumë nëse një kristal i tretë analizues futet në skemën e difraksionit, siç tregohet në figurën 2.1.1.

Qëllimi i këtij kristali është të analizojë shpërndarjen këndore të rrezeve X të reflektuara nga kristali në studim. Në kristalet e analizuesit të përsosur, një analizë e tillë e shpërndarjes këndore mund të kryhet me një saktësi prej fraksionesh të sekondës. Lakoret lëkundëse me tre kristal që rezultojnë pasqyrojnë natyrën e ndryshimeve strukturore që kanë ndodhur në shtresat afër sipërfaqes së kristalit, që kur kanë një ndjeshmëri të lartë ndaj llojit dhe karakteristikave të defekteve në kristalet e vetme. Kështu, është e mundur të gjykohet lloji i defekteve tashmë në bazë të vetë llojit të profileve të intensitetit të matur me metodën TRD. Për më tepër, rezolucioni i lartë i metodës TRD bën të mundur nxjerrjen e informacionit sasior shumë të saktë për karakteristikat e defekteve.

Dallimi midis metodës TRD dhe skemave konvencionale me tre kristal, në të cilat dy kristalet e parë të përsosur shërbejnë për të kolimuar dhe monokromatizuar incidentin e rrezatimit në kristalin e tretë të mostrës, është se kampioni në studim vepron si kristali i dytë, dhe i treti ( perfekt) kristali i analizuesit kryen spastrim të shpërndarjes këndore të rrezatimit të difraktuar nga kristali i dytë (Fig. 2.1.1). Kristali i mostrës devijohet nga gjendja e saktë Bragg me një kënd a, dhe kristali i analizuesit rrotullohet në një gamë të caktuar këndore afër këndit të saktë Bragg. Intensiteti i rrezeve X i regjistruar nga detektori gjatë rrotullimit të kristalit të tretë është spektri TRD. Me këtë skemë regjistrimi, spektri zakonisht përbëhet nga tre maja, të cilat sipas terminologjisë së vendosur quhen majat kryesore, pseudo dhe difuze. Pozicionet këndore të majave përcaktohen nga ligjet e rrotullimit të kristalit dhe gjeometrisë së difraksionit.

Ndërtimi i profileve të shpërndarjes së defekteve të integruara të hidrogjenit dhe rrezatimit në silikon duke përdorur programin TRIM

Proceset e formimit të defektit gjatë implantimit të joneve varen nga shumë faktorë: temperatura e synuar, doza dhe energjia e joneve të implantuara, aktiviteti i tyre kimik, raporti i masës së atomeve të jonit dhe objektivit dhe orientimi i substratit. Nuk është gjithmonë e mundur të merret parasysh ndikimi i të gjithë këtyre faktorëve. Programi TRIM (Transport i joneve në materie) bën të mundur që të bëhen vlerësime të përafërta të proceseve parësore të implantimit të joneve dhe bën të mundur vizualizimin se si joni do të depërtojë në objektiv dhe cilat do të jenë pasojat.

Llogaritjet e profileve të shpërndarjes së joneve të hidrogjenit dhe defekteve të rrezatimit në thellësi, të bëra duke përdorur programin TRIM, bazohen në metodën Monte Carlo. Thelbi dhe saktësia e kësaj metode janë përshkruar në kapitullin. 1, paragrafët 1.1.1, 1.1.3. Programi TRIM merr parasysh vetëm efektin e energjisë në profilin e shpërndarjes së joneve të papastërtive, pavarësisht nga numri i joneve të futura. Prandaj, për të mbledhur statistikat e nevojshme, gjatë llogaritjes së profilit të shpërndarjes, zgjidhet një numër arbitrar i joneve të futura. Në këtë punë, për të siguruar saktësi të kënaqshme të llogaritjes, numri i joneve është marrë i barabartë me 10000. Përhapja e vlerave të intervalit mesatar për shkak të luhatjeve statistikore të qenësishme në metodën Monte Carlo kur llogaritet për 10000 jone duke përdorur programin TRIM është 1. nm. Ky numër jonesh ishte i barabartë me dozën e implantimit, e cila është vendosur si parametër hyrës i programit. Pragu mesatar i formimit të defektit Ej për silikon është 20 eV. Trashësia e shtresës së synuar, në të cilën llogaritet profili i shpërndarjes, supozohej të ishte nga 2 në 7 μm, në varësi të energjisë së joneve të futura. Çdo 2000 grimca, numri i joneve të papastërtive që hyjnë në shtresë rillogaritet në përqendrimin e joneve në këtë shtresë (cm 3). Më pas, fraksionet e atomeve të silikonit dhe papastërtisë llogariten në lidhje me të gjitha grimcat në një shtresë të caktuar. Gjatë ciklit të ardhshëm, përplasjet simulohen duke marrë parasysh probabilitetin e ndërveprimit midis atomeve të papastërtisë dhe matricës.

Pas leximit të të dhënave hyrëse dhe llogaritjes së parametrave të nevojshëm, programi vazhdon në ciklin e grimcës së rënë, gjatë të cilit merren parasysh përplasjet dhe përcaktohen drejtimet e reja të lëvizjes: llogariten humbjet e energjisë gjatë përplasjeve, pastaj mundësia e formimit të grimcave parësore. atomet e goditura (PKA) merren parasysh. Është marrë parasysh ndryshimi i trajektores së joneve për shkak të bashkëveprimit elastik me atomin dhe humbja e energjisë nga joni për shkak të bashkëveprimit joelastik me elektronet e atomit të synuar. Procesi përsëritet derisa energjia e joneve të jetë më shumë se 0.001 e asaj fillestare. Nëse formohet një PVA, atëherë të dhënat e saj shkruhen në listën 1. Nëse lëvizja e grimcës rënëse ndalon, atëherë programi kalon nga cikli i grimcës rënëse në ciklin kaskadë. Struktura e ciklit të kaskadës është e ngjashme me strukturën e ciklit të një grimce rënëse. Informacioni mbi PVA transferohet në listën 2 dhe informacioni për atomet e sapo-trokitur shkruhet në listën 1. Pasi programi të ketë përfunduar punën me atomet nga lista 2, lista 1 bashkohet me listën e reduktuar 2. Kjo procedurë përsëritet derisa lista 2 nuk do të shterohet. Pastaj, në varësi të numrit të joneve të futura, programi vazhdon ose në ciklin e grimcës së rënë ose shfaq rezultatet e llogaritjes.

Si rezultat i llogaritjeve të kryera duke përdorur programin TRIM, varësia e përqendrimit të joneve të hidrogjenit dhe defekteve të rrezatimit në thellësinë e shtresës së implantuar u morën në energji të ndryshme implantimi në intervalin 100-500 keV dhe rrezatim të kombinuar. Programi supozon se i njëjti numër vendesh të lira dhe atomesh intersticiale formohen gjatë implantimit (shih Kapitullin], Seksioni 1.1.3), kështu që profilet që rezultojnë dalin në lidhje me një nga llojet e defekteve pika. 3.4. Teknika e matjes së profilit të rezistencës

Prerja bëhet në një kënd të caktuar duke bluar me pastë diamanti me madhësi kokrriza jo më shumë se 1 mikron. Mostra e prerë është montuar në karrocën e një njësie automatike me një sondë, e cila siguron furnizim të ndërprerë të mostrës me një hap që korrespondon me një zhvendosje të thellësisë prej 1 µm. Një rrymë e drejtpërdrejtë kalon nëpër mostrën që ka kontakte të rrymës jo-ndreqëse me rezistencë të ulët. Një sondë vendoset në sipërfaqen e kampionit me një prerje të zhdrejtë, e cila ishte një gjilpërë tungsteni me një majë që kishte një rreze të rrumbullakosur prej rreth 1 μm. Gjatë matjeve, një potencial pozitiv aplikohet në rezistencën e përfshirë në qarkun e sondës. Vlera e matur është potenciali i sondës, i cili ndryshon në varësi të vendndodhjes së pikës së prekjes së sondës në lidhje me skajin e prerjes së zhdrejtë. Për të matur potencialin e sondës, ne përdorëm një përforcues elektrometrik të rrymës së drejtpërdrejtë me një rezistencë hyrëse prej 10 Ω.

Rezultatet e studimit të ndikimit të dozës dhe temperaturës së rrezatimit të protonit në karakteristikat integrale të shtresës së dëmtuar

Për të zbuluar efektin e dozës dhe temperaturës së rrezatimit të protonit në karakteristikat e shtresës së dëmtuar, ne studiuam kristalet e silikonit me trashësi 0,4 mm, me (100) orientim sipërfaqësor, të implantuar me jone hidrogjeni me energji 150 keV dhe doza 2,5- 1015 cm"2, 5 -1015 cm 2, 1-1016 cm "2, 2 10 cm. Temperaturat e mostrave gjatë rrezatimit ishin 50C, 140C, 230C, 320C, 430C, 550C, 610C. Studimet u kryen duke përdorur një difraktometër me rreze X me dy kristal në një skemë pa dispersion (Fig. 3.5.2). Si rezultat i eksperimentit të difraksionit me rreze X, kurbat e reflektimit të difraksionit (DRCs) të paraqitura në Fig. 4.1.1 - 4.1.3. Sipas DRC-ve eksperimentale, duke përdorur teknikën e përshkruar në seksionin 3.5.3, u morën parametrat sasiorë të shtresave të implantuara me jon: trashësia mesatare efektive dhe tendosja mesatare relative.

Për të gjitha dozat e implantimit të hidrogjenit në silikon, natyra e kurbave të pasqyrimit të difraksionit të regjistruar ka ndryshuar në lidhje me lakoren ideale (Fig. 4.1.1 - 4.1.3) Siç shihet, ndryshimi kryesor midis këtyre kthesave dhe kurbës që korrespondon me reflektimin nga një kristal jo i rrezatuar (Fig. 4.1. 1) konsiston në shfaqjen (përveç maksimumit kryesor) të një lëkundjeje me intensitet shtesë që karakterizon formimin e një shtrese të shqetësuar (Fig. 4.1.2, 4.1.3 ). Në të gjitha rastet, kthesat janë asimetrike dhe intensiteti është më i madh në anën e këndeve më të vogla se këndi Bragg sesa në anën e kundërt. Për të gjitha dozat e treguara në temperatura nga 50 deri në 550 C, lëkundjet koherente janë qartë të dukshme nga ana e këndeve të vogla, duke karakterizuar deformimin e një shenje pozitive dhe kulmi nga shtresa e dëmtuar është qartë e theksuar (Fig. 4.1.2 a, b , Fig. 4.1.3, kurba b) . Mund të shihet gjithashtu se intensiteti shtesë rritet me rritjen e dozës nga 2.5 1015 në 2 1016 cm2.

Sipas metodës së përshkruar në seksionin 3.5.3, u përpilua një program për llogaritjen e karakteristikave integrale të shtresës së dëmtuar Leff dhe Da/a direkt nga DRC-të eksperimentale për paketën softuerike MATLAB. Rezultatet e llogaritjes së karakteristikave integrale për të gjitha mostrat tregohen në varësitë Leff(T), Da/a(T), Leff(B), Aa/a(D) (Fig. 4.1.4, 4.1.5).

Duke analizuar varësinë nga temperatura të Leff dhe Da/a (Fig. 4.1.4 a, b) shihet se trashësia efektive dhe deformimi relativ i shtresës së dëmtuar rritet, duke arritur vlerën maksimale në temperaturën 430C. Për më tepër, në një dozë rrezatimi prej 2 10 cm ", vlera e Leff rritet 2.7 herë me një rritje të temperaturës së rrezatimit, ndërsa në doza më të ulëta rritet pothuajse 4 herë. Deformimi relativ rritet mesatarisht 1.3 herë me një rritje të temperatura e rrezatimit të protonit nga 50 C në 430 C. Me një rritje të mëtejshme të temperaturës, vlerat e Iff dhe Da/a ulen ndjeshëm.

Është e qartë se formimi i një shtrese të dëmtuar në një kristal shkaktohet nga dy procese konkurruese të evolucionit të defekteve parësore të rrezatimit. Pasi atomet e silikonit të rrëzohen nga pozicioni i ekuilibrit dhe të krijohen atomet intersticiale dhe boshllëqet, mund të bëhet rikombinimi i tyre, me ç'rast defektet zhduken. Në një rast tjetër, për shkak të proceseve të difuzionit, atomet primare intersticiale dhe boshllëqet mund të largohen nga njëri-tjetri dhe të formojnë defekte të qëndrueshme rrezatimi në formën e çifteve, grupimeve, etj.

Një analizë e varësisë nga doza e Leff dhe Da/a tregon një rritje të vlerave të këtyre sasive me dozë, dhe ndryshimet më të mëdha në trashësinë efektive dhe deformimin relativ të shtresës së dëmtuar me dozë ndodhin në temperatura deri në 140C ( pjerrësia më e madhe e kurbës, Fig. 4.1.5 a, b), c 1.8 dhe 1.3 herë, përkatësisht.

Në silikonin e rrezatuar me protone në intervalin e temperaturës 300 - 450C, formohen dhurues të cekët që përmbajnë hidrogjen, sipas . Gjatë një implantimi të tillë në temperaturë të lartë në silikon, tretësira e mbingopur e hidrogjenit të implantuar dekompozohet dhe ndërvepron me defektet e rrezatimit dhe atomet e papastërtive. Ky ndërveprim çon në formimin e defekteve elektrike aktive që shfaqin vetitë e qendrave të cekëta të donatorëve. Struktura dhe parametrat e këtyre qendrave varen nga përqendrimi i hidrogjenit.

O P: I;. C "À.", 3 dhe E imazhe

Bashkimi Sovjetik

Sotsmalmstmmeskmh

2 (5l) M. Cl.

Komiteti Shtetëror

Këshilli i Ministrisë së Kulturës së BRSS për Çështjet e Kzoretenky dhe Kartolinat (43) Botuar më 10/25/78.

Zh. A. Verevkina, V. S. Kuleshov, I. S. Surovtsev dhe V. F. Synorov (72) Lenin Komsomol (54) METODA PËR PËRCAKTIMIN E THELLËSISË SË NJË SHTESËS SË SHQYRTIMIT

PLAKA GJYSMËPËRÇUESE

Shpikja ka të bëjë me prodhimin e pajisjeve gjysmëpërçuese.

Metodat e njohura për përcaktimin e thellësisë së një shtrese të dëmtuar bazohen në një ndryshim në parametrat fizikë ose elektrofizikë të një materiali gjysmëpërçues gjatë heqjes sekuenciale mekanike ose kimike të shtresës së dëmtuar.

Pra, metoda e seksioneve plan-paralele (zhdrejtë) me gravurë konsiston në heqjen e njëpasnjëshme të pjesëve të shtresës së dëmtuar, gdhendjen kimike të materialit të mbetur dhe kontrollin vizual të gjurmëve të plasaritjes. 15

Metoda e gravurës ciklike bazohet në ndryshimin në shkallët e gravurës së shtresës sipërfaqësore të dëmtuar dhe vëllimit të materialit gjysmëpërçues dhe konsiston në përcaktimin e saktë të vëllimit të materialit të gdhendur për një periudhë të caktuar kohore.

Metoda e mikrofortësisë bazohet në ndryshimin midis mikrofortësisë së shtresës së dëmtuar dhe vëllimit të materialit gjysmëpërçues dhe konsiston në gdhendjen kimike shtresë pas shtrese të shtresave afër sipërfaqes së materialit dhe matjen e mikrofortësisë së pjesës së mbetur të meshë gjysmëpërçuese.

Metoda e mikroskopisë infra të kuqe bazohet në përthithje të ndryshme të rrezatimit

Gama IR nga vafera gjysmëpërçuese me thellësi të ndryshme të shtresës së dëmtuar dhe konsiston në matjen e transmetimit integral të rrezatimit IR nga një vafer gjysmëpërçuese pas çdo heqje kimike të një shtrese materiali.

Metoda e difraksionit të elektronit për përcaktimin e thellësisë së një shtrese të dëmtuar bazohet në përgatitjen e një seksioni të zhdrejtë nga një vafer gjysmëpërçues dhe skanimin e një rrezeje elektroni Fo II në seksionin nga sipërfaqja e një kristali të vetëm deri në pikën nga e cila modeli i difraksionit nuk shkon. ndryshimi, i ndjekur nga matja e distancës së përshkuar.

Sidoqoftë, në metodat e njohura të kontrollit, duhet të theksohet ose prania e pajisjeve të shtrenjta dhe të mëdha, ose

599662 përdorimi i reagentëve agresivë dhe toksikë, si dhe kohëzgjatja e rezultatit.

Ekziston një metodë e njohur për përcaktimin e thellësisë së shtresës së dëmtuar në një gjysmëpërçues S ynastin duke ngrohur gjysmëpërçuesin, Qrm konsiston në atë që pllaka përcjellëse me shtresën e dëmtuar vendoset në një dhomë vakumi përpara dritares hyrëse të ekzoelektronit. marrës, me të cilin matet emetimi i ekzoelektronit nga sipërfaqja gjysmëpërçuese.

Për të krijuar një fushë elektrike që tërheq ekoelektronet, mbi sipërfaqen e gjysmëpërçuesit vendoset një rrjet, mbi të cilin aplikohet një tension negativ. Më tej, kur gjysmëpërçuesi nxehet nga sipërfaqja e tij, ndodh një emetim eko-elektroni, i cili është i matshëm me ndihmën e një marrësi1 dhe pajisjes shtesë (shi (përforcues eko-kaviteti dhe numërues pulsi), ndërsa pozicioni dhe intensiteti i temperaturës e majave të emetimit përcaktohen nga thellësia e shtresës së dëmtuar. 25

Kjo metodë kërkon praninë e pajisjeve vakum, dhe për të marrë spektrat e emetimit, është e nevojshme të krijohet një shkarkim në dhomë jo më i keq se 10 Torr. Krijimi i kushteve të tilla SR përpara procesit aktual të përcaktimit të densitetit të shtresës së dëmtuar çon në formimin e rezultatit përfundimtar vetëm nëpërmjet

40-60 miE „Përveç kësaj, sipas kësaj metode, është e pamundur të përcaktohet njëkohësisht orientimi 35 kristalografik i vaferës gjysmëpërçuese.

Qëllimi i shpikjes së tanishme është të thjeshtojë procesin e përcaktimit të thellësisë së shtresës së dëmtuar, duke përcaktuar njëkohësisht orientimin kristalografik të pllakës gjysmëpërçuese.

Kjo arrihet me faktin se pllaka nxehet nga lopata B me frekuencë të lartë deri në shfaqjen e efektit të skeenit dhe mbahet për 2-5 s, pas së cilës thellësia e shtresës së dëmtuar dhe orientimi i pllakës njëkristalore janë. përcaktohet nga gjatësia mesatare maksimale e gjurmëve të kanaleve të përhapjes së orientuar dhe forma e tyre.

Vizatimi tregon varësinë e zonës maksimale mesatare të gjurmëve të kanaleve të depërtimit të orientuar në sipërfaqen e silikonit të orientimit (100) nga thellësia e shtresës së dëmtuar "

Gjatë ngrohjes me induksion të një pllake gjysmëpërçuese (me fillimin e njëkohshëm të përcjelljes së brendshme në gjysmëpërçues), në periferi të këtij të fundit shfaqet një efekt lëkure, i cili zbulohet nga shfaqja e një buzëje me shkëlqim të ndezur në pllakë. Gjatë mbajtjes së vaferës në kushtet e specifikuara për 2-5 s, u konstatua se në të dy anët e periferisë së vaferës gjysmëpërçuese, figurat janë formuar në formën e trekëndëshave për gjysmëpërçuesit e orientuar në rrafsh, dhe drejtkëndëshat për ( 100) orientim.

Këto shifra janë gjurmë të kanaleve mbështetëse të orientuara.

Formimi i kanaleve është me sa duket për shkak të ndërveprimit të fushave elektrike ponderomotive me çarje dhe defekte të tjera në shtresën afër sipërfaqes së gjysmëpërçuesit, duke çuar në thyerjen e lidhjeve ndëratomike në zonën e defektit. Spektronet X përshpejtohen më tej në një fushë e fortë elektrike, jonizoj atomet gjatë rrugës, duke shkaktuar një ortek dhe, duke përhapur kështu kristalin tim përgjatë defektit.

Eksperimentalisht është gjetur se gjatësia maksimale (n sipërfaqe) e gjurmëve sipërfaqësore të kanaleve të depërtimit të orientuar varet nga madhësia (zgjatja) e vetë defektit në strukturën e gjysmëpërçuesit. Për më tepër, kjo varësi është lineare, d.m.th., sa më e madhe të jetë madhësia e defektit, për shembull, gjatësia e çarjeve, aq më e madhe është zona e gjurmës së kanalit të përhapjes së orientuar që ka lindur në këtë defekt.

Shembull Kur lustrohen vaferat e silikonit me pasta diamanti me diametër kokrrizash në rënie të njëpasnjëshme, ndërtohet paraprakisht një kurbë kalibrimi. Vlerat e thellësisë së shtresës së dëmtuar në silikon, të përcaktuara nga ndonjë prej të njohurve, bien përgjatë boshtit y. ny metoda, për shembull, gravurë ciklike. Në boshtin e abshisës, gjatësia mesatare maksimale (sipërfaqja) e gjurmëve të depërtimit, që korrespondon me një thellësi të caktuar të shtresës së trazuar. Për këtë qëllim janë përdorur pllaka me diametër 40 mm, të marra nga faza të ndryshme të lustrimit. i vendosur mbi një nënshtresë grafiti në një induktor RF cipindrik me diametër 50 mm të instalimit me fuqi ZIVT dhe frekuencë funksionimi 13,56 MHz. Pllaka mbahet në fushën IC për 3 s, pas së cilës gjatësia mesatare maksimale (zona) e gjurmës së kanalit të shkrirë përcaktohet në një mikroskop të tipit MII-4 duke përdorur 10 fusha të shikimit.

Përpiluar nga N. Khlebnikov

Redaktori T. Kolodtseva TehredA. AlatyrevProofreader S. Patrusheva

Urdhri 6127/52 Qarkullimi 918 Abonim

Komiteti Shtetëror UHHHfIH i Këshillit të Ministrave të BRSS për shpikjet dhe zbulimet

113035, Moskë, Zh-35, Raushskaya emb., d, 4/5

Dega PPP Patent, Uzhhorod, rr. Dizajni, 4 këngë. Në të ardhmen, me një ndryshim të pjesshëm në teknologji, d.m.th., për shembull, kur ndryshoni llojin e makinës, materiali lustrues

> grimca e pastës së diamantit, etj., njëra prej pllakave hiqet nga një fazë e caktuar e procesit teknik dhe i nënshtrohet përpunimit të HF, siç përshkruhet më sipër. Më tej, duke përdorur kurbën e kalibrimit, përcaktoni thellësinë e shtresës së dëmtuar dhe bëni rregullime në teknologjinë s. Orientimi kontrollohet gjithashtu vizualisht pas përpunimit RF.

Koha e procesit të përcaktimit të thellësisë së shtresës së dëmtuar dhe orientimi i gjysmëpërçuesit, sipas zgjidhjes teknike të propozuar, tregon se i gjithë procesi që nga fillimi i tij (vendosja e pllakës në induktorin RF) dhe deri në rezultatin përfundimtar është marrë merr

Zbatimi i metodës së përshkruar në prodhimin e gjysmëpërçuesve do të bëjë të mundur kryerjen e kontrollit të shprehur të mi

29 kosha të shtresës së dëmtuar në të dy sipërfaqet e vaferës gjysmëpërçuese me përcaktimin e njëhershëm të orientimit të saj kristalografik, për të reduktuar përdorimin e reagentëve agresivë dhe toksikë dhe për të përmirësuar sigurinë dhe kushtet e punës.

Kerkese

Një metodë për përcaktimin e thellësisë së një shtrese të dëmtuar të një vafere gjysmëpërçuese duke ngrohur një gjysmëpërçues, e karakterizuar në atë që, për të thjeshtuar procesin dhe për të përcaktuar njëkohësisht orientimin kristalografik, vafera nxehet në një fushë me frekuencë të lartë deri në shfaqjen e efekti i lëkurës dhe mbahet në këtë mënyrë për

2-5 s, pas së cilës orientohet përgjatë gjatësisë mesatare maksimale të gjurmëve. thellësia e shtresës së dëmtuar dhe orientimi i shtresës njëkristalore BbK

budivel.ru Rreth izolimit dhe ngrohjes së shtëpisë.

Teknologjitë bujqësore. Pajisje për prerjen e shufrave dhe përpunimin e vaferave të materialeve gjysmëpërçuese Metoda e difraktometrisë me rreze X me dy kristal

shënim artikull shkencor mbi nanoteknologjinë, autor i punës shkencore - Vitaly Alexandrovich Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir

Tema të ngjashme punime shkencore mbi nanoteknologjinë, autor i punës shkencore - Vitaly Alexandrovich Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir

Matja e thellësisë së shtresës së ndërprerë në sipërfaqen e vaferës së silikonit duke përdorur metodën e spektroskopisë së Auger

Teksti i punës shkencore me temën "Matja e thellësisë së shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit me spektroskopi Auger"

Teoria e vargjeve dhe shpërndarja e joneve në trupa të ngurtë

Metoda e difraktometrisë me rreze X me dy kristal

Ndërtimi i profileve të shpërndarjes së defekteve të integruara të hidrogjenit dhe rrezatimit në silikon duke përdorur programin TRIM

Rezultatet e studimit të ndikimit të dozës dhe temperaturës së rrezatimit të protonit në karakteristikat integrale të shtresës së dëmtuar

Postime të ngjashme

Teknologjitë bujqësore. Pajisje për prerjen e shufrave dhe përpunimin e vaferave të materialeve gjysmëpërçuese Metoda e difraktometrisë me rreze X me dy kristal

shënim artikull shkencor mbi nanoteknologjinë, autor i punës shkencore - Vitaly Alexandrovich Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir

Tema të ngjashme punime shkencore mbi nanoteknologjinë, autor i punës shkencore - Vitaly Alexandrovich Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir

Matja e thellësisë së shtresës së ndërprerë në sipërfaqen e vaferës së silikonit duke përdorur metodën e spektroskopisë së Auger

Teksti i punës shkencore me temën "Matja e thellësisë së shtresës së dëmtuar në sipërfaqen e vaferave të silikonit me spektroskopi Auger"

Teoria e vargjeve dhe shpërndarja e joneve në trupa të ngurtë

Metoda e difraktometrisë me rreze X me dy kristal

Ndërtimi i profileve të shpërndarjes së defekteve të integruara të hidrogjenit dhe rrezatimit në silikon duke përdorur programin TRIM

Rezultatet e studimit të ndikimit të dozës dhe temperaturës së rrezatimit të protonit në karakteristikat integrale të shtresës së dëmtuar

Postime të ngjashme

Zinnia rritet nga fara kur të mbillet koleksioni i farave të Zinnia

SIGMACO: Sistemi automatik i aplikimit, kabina me spërkatje, makina lyerjeje, makinë lyerjeje

Çmimet e makinave bluarëse