เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: โปลีเทคนิค 2547 - 679 น.
ไอ 5-7325-0236-X
ดาวน์โหลด(ลิงค์โดยตรง) : ก่อนหน้า 1 .. 113 > .. >> ถัดไป
การขัดขั้นสุดท้ายของโมโนคอรันดัมและโกเมนตามข้อกำหนดสำหรับรูปแบบ N (0.1-4.0) และ LN (0.1-0.4) และความบริสุทธิ์ R IV นั้นยังคงดำเนินต่อไปบนแผ่นขัดที่ทำจากดูราลูมินหรือทองแดงด้วยเพชร ACM1 / 0 ASMO,5/0.1; ASMO, 3/0 ตามลำดับบนเครื่องประเภท PD เมื่อเก็บผิวสำเร็จน้อยกว่า 1N ให้ลดแรงกดลงเหลือ 50 kPa หรือน้อยกว่า (โดยเฉพาะบนบล็อกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 0.1 ม.)
การขัดขั้นสุดท้ายของโกเมน คิวบิกเซอร์โคเนีย และควอตซ์ด้วยความแม่นยำที่ระบุจะดำเนินการบนแผ่นขัดที่ทำจากเรซินร่วมทุนกับสารตัวเติม (โครเมียมออกไซด์ โพลีไรต์ ฯลฯ)
การขัดผิวโมโนคอรันดัมขั้นสุดท้ายโดยไม่มีข้อกำหนดเบี่ยงเบน แต่มีความต้องการความหยาบเพิ่มขึ้น (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 กับน้ำหรือเอทิลแอลกอฮอล์ [a. กับ. ล้าหลัง 1663063, 1593307].
การขัดผิวโมโนคอรันดัมสำหรับการเคลือบป้องกันการสะท้อนด้วยฟิล์ม SiO2 นั้นยังคงดำเนินต่อไปบนหนังกลับเทียมด้วยสารแขวนลอยที่เป็นน้ำของซิลิกาคอลลอยด์ที่มีขนาดเกรน a-A1203
294
0.5/0 ที่ความเข้มข้นของ T: W = 1: 4 เชื่อว่าพื้นผิวที่ได้จะเตรียมไว้มากที่สุดสำหรับการเคลือบอีปิแทกเชียล
5.5. วิธีการศึกษาโครงสร้างและความลึกของเลเยอร์ที่ถูกรบกวน
วิธีการที่มีอยู่ที่ใช้ในการศึกษาชั้นที่เสียหายสามารถแบ่งตามเงื่อนไขออกเป็นสองกลุ่ม: วิธีการที่สังเกตการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับมหภาคและระดับจุลภาคโดยตรงในชั้นผิว วิธีการที่ศึกษาการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลหรือทางเคมีของวัสดุเมื่อชั้นผิวที่เกิดจากการประมวลผลทางกลถูกลบออก วิธีการของกลุ่มที่ 1 และ 2 นั้นมีความซับซ้อนที่แตกต่างกันในการตั้งค่าการทดลอง แต่แต่ละวิธีนั้นมีการศึกษาตามลำดับของแต่ละชั้นซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวมากขึ้นเรื่อยๆ การกำจัดชั้นที่เสียหายทีละชั้นนั้นทำได้โดยการขัดหรือการกัดด้วยสารเคมี
1. ในวิธีการที่อิงตามการเปลี่ยนแปลงอัตราการกัดพื้นผิวขึ้นอยู่กับระดับของการทำลาย อัตราสูงสุดจะสังเกตได้เมื่อชั้นนูนด้านนอกถูกสลัก เมื่อชั้นที่เสียหายถูกขจัดออก อัตราการแกะสลักจะลดลงและเข้าใกล้อัตราการกัดของผลึกเดี่ยว ความหนาของชั้นที่จะลบออกก่อนที่จะได้รับอัตราการกัดคงที่จะถือเป็นความลึกของชั้นที่เสียหาย อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ: ประเภทของสารกัดกัด อุณหภูมิ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของปริมาณน้ำยากัด ความส่องสว่างของพื้นผิว ฯลฯ
2. ในวิธีการปล่อยอิเลคทรอนิกส์แบบ exoelectronic ฟลักซ์ของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นในช่องว่างแถบของคริสตัลจากระดับพลังงานในท้องถิ่นที่สอดคล้องกับข้อบกพร่องของโครงสร้าง การลงทะเบียนของอิเล็กตรอนภายนอกสามารถทำได้ในอากาศด้วยตัวนับประเภทไกเกอร์-มุลเลอร์ หรือในสุญญากาศโดยใช้ตัวคูณอิเล็กตรอนทุติยภูมิ การพึ่งพาการปล่อยมลพิษกับความลึกของชั้นที่เสียหายจะแสดงอย่างชัดเจนที่สุดในช่วง 0.3-6.0 µm
3. วิธีการเอ็กซ์เรย์ของการส่งผ่านรังสีเอกซ์ที่ผิดปกติ (APRL) ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าคริสตัลที่สมบูรณ์แบบในตำแหน่งของการสะท้อนของแบรกก์จะส่งรังสีเอกซ์โดยแทบไม่ดูดซับในขณะที่อยู่ในตำแหน่งที่ไม่สะท้อนแสง มันจะดูดซับอย่างมาก พวกเขา. ดังนั้นคริสตัลจริงที่มีความไม่สมบูรณ์ในโครงตาข่ายทำให้ค่า APRL ลดลง ในทำนองเดียวกัน APRL ได้รับผลกระทบจากการรบกวนของคริสตัลแลตทิซซึ่งเป็นผลมาจากการประมวลผลทางกล ผลกระทบของ APRL สามารถลงทะเบียนได้โดยการเปลี่ยนแปลง
295
การกำหนดความเข้มของอินทิกรัลหรือด้วยวิธีการถ่ายภาพ (โดยใช้โทโพแกรม)
วิธีการกำหนดความลึกของชั้นที่เสียหายโดยความกว้างครึ่งหนึ่งของเส้นโค้งโยกจะได้รับในงาน อย่างที่ทราบกันดีว่าความกว้างครึ่งหนึ่งของเส้นโค้งการโยกขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในของผลึก - ขนาดของบล็อกโมเสกและทิศทางที่คลาดเคลื่อน การรักษาเชิงกลนำไปสู่การละเมิดโครงสร้างผลึกเดี่ยว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไปจนถึงการแยกส่วนที่รุนแรงของคริสตัลเป็นบล็อกและทิศทางที่คลาดเคลื่อน การปรากฏตัวของบล็อกที่ผิดทิศทางทำให้เส้นโค้งการโยกของการสะท้อน ftfeZ กว้างขึ้นเมื่อเทียบกับเส้นโค้งของคริสตัลที่ไม่มีความเสียหายดังกล่าว มีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างค่าของชั้นที่เสียหายและครึ่งความกว้างของเส้นโค้งโยก
4. ในวิธีเอฟเฟ็กต์แบบทไวแมน แผ่นเพลทที่ได้รับการขัดด้านเท่ากันทั้งสองด้านจะถูกขัดด้านหนึ่งและวัดการโก่งตัว ตามเส้นโค้งที่แสดงลักษณะการพึ่งพาของลูกศรเบี่ยงเบนกับความหนาของชั้นที่ถูกลบออกจากด้านอื่น ๆ ของแผ่น ความลึกของชั้นที่เสียหายจะถูกกำหนด
5. ในวิธีการที่ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาความแข็งระดับไมโครกับความลึกในการโหลดของหัวกด การวัดจะทำด้วยเครื่องมือ PMT-3 ด้วยการกำจัดชั้นที่เสียหายอย่างค่อยเป็นค่อยไปค่าความแข็งระดับจุลภาคจะเพิ่มขึ้นและถึงค่าคงที่โดยไม่ขึ้นกับการโหลดของหัวกด

เพื่อให้ได้อุปกรณ์และไอซีคุณภาพสูง จำเป็นต้องมีแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกันพร้อมพื้นผิวที่ปราศจากข้อบกพร่องและการปนเปื้อน ชั้นผิวใกล้ของแผ่นไม่ควรมีการละเมิดโครงสร้างผลึก ข้อกำหนดที่เข้มงวดมากกำหนดลักษณะทางเรขาคณิตของแผ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเรียบ ความเรียบของพื้นผิวมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างโครงสร้างอุปกรณ์ด้วยการพิมพ์หินด้วยแสง พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของแผ่น เช่น การโก่งตัว ความไม่ขนานของด้านข้าง และความทนทานต่อความหนาก็มีความสำคัญเช่นกัน วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งมีความแข็งและเปราะสูงไม่สามารถตัดเฉือนด้วยวิธีทั่วไปส่วนใหญ่ได้ เช่น การกลึง การกัด การเจาะ การเจาะ ฯลฯ วิธีเดียวที่ใช้ได้กับการตัดเฉือนวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คือการตัดเฉือนแบบมีพันธะหรือการขัดแบบหลวม

เพื่อให้แน่ใจว่าพารามิเตอร์ที่ต้องการได้มีการพัฒนาการดำเนินงานด้านเทคโนโลยีขั้นพื้นฐานสำหรับแผ่นการผลิต การทำงานขั้นพื้นฐานประกอบด้วยการเตรียมผลึกเดี่ยวเบื้องต้น การแบ่งผลึกออกเป็นเวเฟอร์ การเจียรและการขัดเวเฟอร์ การลบมุม การกัดทางเคมีของเวเฟอร์ การกัดด้านที่ไม่ทำงานของเวเฟอร์ การควบคุมรูปทรงเรขาคณิตและพื้นผิวของเวเฟอร์ แผ่นเวเฟอร์และบรรจุลงภาชนะ

การเตรียมก้อนโลหะเบื้องต้นประกอบด้วยการกำหนดการวางแนวผลึกศาสตร์ของก้อนโลหะ, การปรับเทียบเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของมันให้เป็นขนาดที่กำหนด, การแกะสลักชั้นที่เสียหาย, การตัดพื้นฐานและเพิ่มเติม, การเตรียมพื้นผิวปลายด้วยการวางแนวผลึกศาสตร์ที่กำหนด จากนั้นลิ่มจะถูกแบ่งออกเป็นแผ่นที่มีความหนา จุดประสงค์ของการเจียระไนที่ตามมาคือการปรับระดับพื้นผิวของแผ่นตัด ลดการแพร่กระจายของความหนา และสร้างพื้นผิวที่สม่ำเสมอ ลบมุมจากขอบคมของแผ่นเพลตเพื่อขจัดเศษที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดและเจียร นอกจากนี้ ขอบที่แหลมคมของแผ่นเวเฟอร์ยังเป็นตัวกระตุ้นความเค้นและแหล่งที่มาของข้อบกพร่องของโครงสร้างที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อแผ่นเวเฟอร์มีการเลื่อน และเหนือสิ่งอื่นใด ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน (ออกซิเดชัน, การแพร่กระจาย, epitaxy) การกัดด้วยสารเคมีจะขจัดชั้นพื้นผิวที่เสียหายออก หลังจากนั้นทั้งสองด้านของแผ่นหรือด้านที่มีไว้สำหรับการผลิตโครงสร้างอุปกรณ์จะถูกขัดเงา หลังจากขัดเงาแล้ว จานจะถูกทำความสะอาดจากสิ่งปนเปื้อน ควบคุมและบรรจุหีบห่อ

ในการผลิตอุปกรณ์โดยใช้วิธีการของเทคโนโลยีระนาบที่พบมากที่สุดและความหลากหลายของมันนั้นใช้เพียงด้านเดียวที่เรียกว่าด้านการทำงานของแผ่น ด้วยความเข้มข้นของแรงงานที่สำคัญและต้นทุนการดำเนินการที่สูงสำหรับการเตรียมเพลตคุณภาพสูงพร้อมพื้นผิวที่ปราศจากข้อบกพร่อง ตัวเลือกบางอย่างสำหรับเพลตการผลิตจึงมีความไม่สมมาตร เช่น การประมวลผลด้านที่ไม่เท่ากัน ที่ด้านที่ไม่ได้ใช้งานของเพลต จะเหลือชั้นโครงสร้างที่มีความหนา 5-10 ไมโครเมตร ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นเกตเตอร์ กล่าวคือ ความสามารถในการดูดซับไอระเหยและก๊าซจากตัวอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์หลังจากถูก ปิดผนึกเนื่องจากพื้นผิวที่พัฒนาขึ้นมาก โครงสร้างการเคลื่อนที่ของชั้นซึ่งหันหน้าไปทางพื้นผิวการทำงานของแผ่นมีความสามารถในการดึงดูดและรักษาข้อบกพร่องของโครงสร้างจากคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์จำนวนมากซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือและปรับปรุงพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของอุปกรณ์อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม การประมวลผลด้านข้างของเพลตแบบไม่สมมาตรทำให้เกิดอันตรายจากการงอได้ ดังนั้นควรควบคุมความลึกของการละเมิดในด้านที่ไม่ทำงานอย่างเคร่งครัด

การใช้เวเฟอร์ขนาดมาตรฐานในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทำให้สามารถรวมอุปกรณ์และเครื่องมือสำหรับการดำเนินการทั้งหมด ตั้งแต่การตัดเฉือนไปจนถึงการควบคุมค่าพารามิเตอร์ของโครงสร้างสำเร็จรูป ในอุตสาหกรรมในประเทศและต่างประเทศ มีการใช้เพลทที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 40, 60, 76, 100, 125, 150 และ 200 มม. เพื่อให้ได้แผ่นจานที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด แท่งผลึกเดี่ยวที่นำไฟฟ้าที่โตแล้วจะถูกสอบเทียบ

การวางแนวหรือค้นหาระนาบผลึกศาสตร์ที่กำหนดของผลึกเดี่ยวและการกำหนดตำแหน่งของระนาบนี้เมื่อเทียบกับส่วนท้ายของก้อนโลหะนั้นดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์พิเศษโดยใช้วิธีการทางแสงหรือเอ็กซ์เรย์ วิธีการเชิงแสงในการวางแนวของผลึกเดี่ยวนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของพื้นผิวสลักเพื่อสะท้อนแสงในทิศทางที่กำหนดอย่างเคร่งครัด ในกรณีนี้ ระนาบการสะท้อนแสงจะสอดคล้องกับระนาบผลึกศาสตร์ประเภท (111) เสมอ การเบี่ยงเบนของส่วนท้ายของก้อนโลหะจากระนาบผลึกศาสตร์ (111) นำไปสู่การเบี่ยงเบนของลำแสงสะท้อนบนหน้าจอด้าน ซึ่งเป็นลักษณะของมุมที่ผิดทิศทางของส่วนหน้าสุดท้ายจากระนาบ (111) ลำแสงที่สะท้อนจะสร้างตัวเลขแสงบนหน้าจอ ซึ่งรูปร่างจะถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าของหลุมที่สลักไว้บนหน้าสุดท้ายของก้อนโลหะด้วยวัสดุกัดพิเศษ รูปแบบแสงทั่วไปสำหรับก้อนโลหะที่เติบโตในทิศทางนี้คือดาวสามแฉก และสำหรับก้อนโลหะที่เติบโตในทิศทางนั้นจะเป็นดาวสี่แฉก

การสอบเทียบดำเนินการโดยวิธีการเจียรแบบวงกลมภายนอกด้วยล้อเพชรบนพันธะโลหะ (รูปที่ 1.1) ในกรณีนี้ จะใช้ทั้งเครื่องเจียรทรงกระบอกอเนกประสงค์และเครื่องจักรพิเศษ ซึ่งช่วยให้สอบเทียบได้ด้วยแรงตัดในแนวรัศมีขนาดเล็ก เมื่อสอบเทียบแท่งซิลิกอนในเครื่องบดทรงกระบอกอเนกประสงค์ ความลึกของชั้นที่เสียหายถึง 150–250 µm การใช้เครื่องจักรพิเศษจะลดความลึกของชั้นที่เสียหายลงเหลือ 50–80 µm การสอบเทียบมักดำเนินการหลายรอบ ขั้นแรก ระหว่างการกัดหยาบครั้งแรก ค่าเผื่อหลักจะถูกลบออกด้วยล้อเพชรที่มีขนาดเกรน 160-250 ไมครอน จากนั้นจะทำการเก็บผิวละเอียดด้วยล้อเพชรที่มีขนาดเกรน 40-63 ไมครอน

รูปที่ 1.1 - รูปแบบการสอบเทียบแท่งโลหะ

หลังจากปรับเทียบพื้นผิวทรงกระบอกแล้ว ฐานและการตัดเพิ่มเติม (การทำเครื่องหมาย) จะทำบนลิ่มโลหะ การตัดฐานทำขึ้นเพื่อปรับทิศทางและฐานของเวเฟอร์ในการดำเนินการโฟโตลิโทกราฟี ชิ้นส่วนเพิ่มเติมมีวัตถุประสงค์เพื่อระบุการวางแนวผลึกศาสตร์ของเวเฟอร์และประเภทของการนำไฟฟ้าของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ความกว้างของฐานและการตัดเพิ่มเติมถูกควบคุมและขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของลิ่ม ฐานและการตัดเพิ่มเติมทำได้โดยการเจียรบนเครื่องเจียรผิวด้วยล้อเพชรรูปถ้วยตาม GOST 16172-80 หรือล้อแบบตรงตาม GOST 16167-80 ขนาดเม็ดของผงเพชรในวงกลมถูกเลือกภายใน 40/28-63/50 µm แท่งโลหะหนึ่งแท่งหรือมากกว่านั้นได้รับการแก้ไขในฟิกซ์เจอร์พิเศษ โดยปรับระนาบผลึกศาสตร์ที่ต้องการให้ขนานกับพื้นผิวของโต๊ะเครื่องจักร น้ำหล่อเย็น (เช่น น้ำ) จ่ายให้กับโซนการผลิต

นอกจากนี้ยังสามารถทำชิ้นส่วนบนเครื่องเก็บผิวเรียบโดยใช้สารแขวนลอยที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจากผงซิลิกอนคาร์ไบด์หรือผงโบรอนคาร์ไบด์ที่มีขนาดเกรน 20-40 ไมครอน การเจียรด้วยสารขัดฟรีช่วยให้คุณลดความลึกของชั้นที่เสียหายได้ แต่จะลดความเร็วในการประมวลผล ดังนั้นอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือการเจียระไนพื้นผิวทรงกระบอกและตัดด้วยล้อเพชร

หลังจากการเจียร แท่งโลหะจะถูกกัดด้วยส่วนผสมของกรดไนตริก กรดไฮโดรฟลูออริก และกรดอะซิติก เพื่อขจัดชั้นที่เสียหายออก โดยปกติแล้วชั้นที่มีความหนา 0.2-1.0 มม. จะถูกแกะสลัก หลังจากการสอบเทียบและการดอง ความทนทานต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของลิ่มคือ 0.5 มม. ตัวอย่างเช่น ลิ่มที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ (ที่กำหนด) 60 มม. อาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางจริง 59.5-60.5 มม.

การผลิตทางอุตสาหกรรมของผลึกเดี่ยวของเซมิคอนดักเตอร์คือการเติบโตของแท่งโลหะที่ใกล้เคียงกับรูปทรงกระบอกซึ่งจะต้องแบ่งออกเป็นเวเฟอร์ชิ้นงาน จากวิธีการมากมายในการแยกโลหะออกเป็นแผ่น (การตัดด้วยล้อเพชรที่มีคมตัดภายในและภายนอก, เคมีไฟฟ้า, ลำแสงเลเซอร์, การกัดด้วยสารเคมี, ชุดใบมีดหรือลวด, เทปยาว เป็นต้น) การตัดด้วยล้อเพชรด้วย ปัจจุบันมีการใช้คมตัดภายในอย่างแพร่หลายที่สุด (AKVR) ชุดของผืนผ้าใบและลวดที่ไม่มีที่สิ้นสุด

AKBP ให้การแยกโลหะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่เพียงพอ (สูงสุด 200 มม.) ด้วยประสิทธิภาพการผลิตสูง ความแม่นยำ และการสูญเสียวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ราคาแพงต่ำ วงกลม AKVR เป็นตัวเรือนโลหะรูปวงแหวนหนา 0.05-0.2 มม. ที่ขอบด้านในซึ่งมีเม็ดเพชรติดอยู่ซึ่งทำการเจียระไน ตัวเครื่องทำจากเหล็กกล้าโครเมียม-นิกเกิลคุณภาพสูงที่ทนทานต่อการกัดกร่อนพร้อมสารเติมแต่งอัลลอยด์ที่ชุบแข็ง ในอุตสาหกรรมในประเทศ เหล็กเกรด 12X18H10T ใช้สำหรับเคส ขนาดของเม็ดเพชรที่ติดอยู่ที่ขอบด้านในจะถูกเลือกโดยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่กำลังตัด (ความแข็ง ความเปราะบาง ความสามารถในการยึดเกาะ เช่น การเกาะติดกับคมตัด) ตามกฎแล้ว ขอแนะนำให้ใช้เม็ดเพชรที่มีขนาดเศษหลัก 40-60 ไมครอนในการตัดซิลิกอน ธัญพืชต้องแข็งแรงพอและมีรูปร่างคล้ายกับคริสตัลทั่วไป ขอแนะนำให้ตัดเจอร์เมเนียมและสารประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่ค่อนข้างอ่อนของประเภท A 3 B 5 (แกลเลียมอาร์เซไนด์, อินเดียมอาร์เซไนด์, อินเดียมแอนติโมไนด์, แกลเลียมฟอสไฟด์ ฯลฯ ) ด้วยเพชรขนาดเกรนของเศษส่วนหลักคือ 28-40 ไมครอน ข้อกำหนดด้านความแข็งแรงของธัญพืชเหล่านี้ไม่สูงเท่ากับการตัดซิลิกอน ผลึกเดี่ยวของแซฟไฟร์, คอรันดัม, ควอตซ์, โกเมนส่วนใหญ่ถูกแยกออกด้วยเพชรผลึกที่มีความแข็งแรงสูง, ขนาดเม็ดของเศษส่วนหลักคือ 80-125 ไมครอน

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการแยกก้อนโลหะลงในจานเชิงคุณภาพคือการติดตั้งและแก้ไขวงกลม AKBP ที่ถูกต้อง ความแข็งแรงสูงของวัสดุตัวล้อและความสามารถในการยืดอย่างมากทำให้สามารถดึงล้อไปที่ดรัมได้ด้วยความแข็งแกร่งที่เพียงพอ ความแข็งแกร่งของวงกลมส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำและคุณภาพของพื้นผิวของเพลต ความทนทานของวงกลม เช่น อายุการใช้งาน และความกว้างของการตัด ความแข็งแกร่งไม่เพียงพอทำให้เกิดข้อบกพร่องในรูปทรงเรขาคณิตของแผ่น (ความไม่เรียบ การโก่งตัว การเปลี่ยนแปลงของความหนา) และการเพิ่มความกว้างของการตัด และความแข็งแกร่งที่มากเกินไปจะทำให้ล้อล้มเหลวอย่างรวดเร็วเนื่องจากการแตกของตัวถัง .

วิธีการตัดผลึกเดี่ยวลงในจานด้วยแผ่นโลหะที่มีคมตัดเพชรภายใน (รูปที่ 1.2) ได้แทนที่วิธีการตัดที่ใช้ก่อนหน้านี้ทั้งหมดแล้ว: จานที่มีคมตัดเพชรภายนอก ใบมีดและลวดโดยใช้สารแขวนลอยที่มีฤทธิ์กัดกร่อน วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเนื่องจากให้ผลผลิตสูงกว่าด้วยความกว้างของการตัดที่เล็กกว่า ส่งผลให้การสูญเสียวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ลดลงเกือบ 60% เมื่อเทียบกับการตัดด้วยคมตัดด้านนอก

เครื่องมือตัดของเครื่องเป็นวงแหวนโลหะบาง (หนา 0.1-0.15 มม.) เม็ดเพชรขนาด 40-60 ไมครอนจะถูกนำไปใช้ที่ขอบของรูที่ 3 วงกลม 2 ถูกยืดออกและยึดไว้กับดรัม 1 ซึ่งหมุนรอบแกน Ingot 4 ถูกนำเข้าไปในรูด้านในของวงกลม AKVR ที่ระยะเท่ากับผลรวมของความหนาของแผ่นที่กำหนดและความกว้างของรอยตัด หลังจากนั้นก้อนโลหะจะถูกย้ายเป็นเส้นตรงโดยสัมพันธ์กับวงกลมที่หมุนซึ่งเป็นผลมาจากการที่แผ่นถูกตัดออก

แผ่นตัด 6 สามารถตกลงในถาดรวบรวม 7 หรือเก็บไว้ได้หลังจากที่ลิ่มถูกตัดผ่านแกนกลาง 5 ด้วยกาวสีเหลืองอ่อน หลังจากที่แท่งโลหะถูกตัดผ่าน มันถูกถอนออกไปยังตำแหน่งเดิม และวงกลมจะออกจากช่องที่ก่อตัวขึ้น จากนั้นลิ่มจะถูกย้ายอีกครั้งโดยขั้นตอนที่กำหนดเข้าไปในรูด้านในของวงกลมและวงจรของการตัดแผ่นซ้ำ

เครื่องมือได้รับการแก้ไขด้วยสกรูที่ปลายแกนหมุนที่ความถี่ 3-5,000 รอบต่อนาทีไปยังดรัม (รูปที่ 1.3) โดยใช้วงแหวนที่มีส่วนยื่นออกมาเป็นรูปทรงกลมที่ด้านหนึ่งและช่องที่สอดคล้องกันซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าจำเป็น โหลดล่วงหน้าของดิสก์ ความตึงเครียดสุดท้ายของดิสก์มีให้เมื่อติดตั้งบนดรัม / สกรูขัน 7 ลดช่องว่างระหว่างลูกปัด 2 ดรัม 1 และที่หนีบ

รูปที่ 1.2 - รูปแบบการตัดด้วยดิสก์ รูปที่ 1.3 - ดรัมสำหรับแก้ไข

ด้วยขอบใบเพชรด้านใน

แหวน 5 . แผ่นตัด 6 วางชิดขอบรองรับ 4 ของดรัมและยืดออกในแนวรัศมี มีการติดตั้งชิมปรับ 3 ระหว่างวงแหวนหนีบและไหล่ของดรัม , ซึ่งจำกัดการเคลื่อนที่ของวงแหวน 5 และป้องกันแผ่นดิสก์ฉีกขาดเนื่องจากแรงดึงมากเกินไป ความตึงสม่ำเสมอของจานทำได้โดยการค่อยๆ ขันสกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางให้แน่นทีละน้อยตามลำดับ 7. ในเครื่องจักรบางรุ่น เช่น Almaz-bM ความตึงของจานจะรับประกันได้โดยการปั๊มของเหลว (เช่น กลีเซอรีน) เข้าไปในช่องระหว่าง แหวนหนีบ

โครงร่างโครงสร้างทุกประเภทของเครื่องจักรที่ผลิตในปัจจุบันสำหรับการตัดแท่งวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

ด้วยแกนหมุนแนวนอนและคาลิปเปอร์ซึ่งดำเนินการทั้งการเคลื่อนที่ของก้อนโลหะที่ไม่ต่อเนื่องกับความหนาของแผ่นที่ถูกตัดและฟีดการตัด (รูปที่ 1.4, a);

ด้วยแกนหมุนแนวตั้งและคาลิปเปอร์ซึ่งดำเนินการเคลื่อนย้ายก้อนโลหะแบบไม่ต่อเนื่องตามความหนาของแผ่นที่ถูกตัดและฟีดการตัด (รูปที่ 1.4, b);

ด้วยแกนหมุนแนวนอนซึ่งป้อนการตัดโดยการแกว่งไปรอบ ๆ แกนและคาลิปเปอร์ซึ่งจะเคลื่อนก้อนโลหะโดยแยกจากความหนาของแผ่นตัดเท่านั้น (รูปที่ 1.4, c)

เครื่องมือกลประเภทแรกซึ่งรวมถึงรุ่น 2405, Almaz-4, T5-21 และ T5-23 ปรากฏในอุตสาหกรรมเร็วกว่ารุ่นอื่น ๆ และเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ด้วยการจัดเรียงนี้ แกนหมุนที่อยู่ในแนวนอนจะหมุนในตลับลูกปืนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างเล็ก ซึ่งทำให้ง่ายต่อการจัดหาความเร็ว ความแม่นยำ และความต้านทานการสั่นสะเทือนที่จำเป็นของชุดประกอบ ข้อเสียของการจัดวางเครื่องจักรประเภทนี้คือการสึกหรอของไกด์คาลิปเปอร์ที่ค่อนข้างรุนแรงและทำให้สูญเสียความแม่นยำ

รูปที่ 1.4 - แบบแผนของโครงร่างโครงสร้างของเครื่องจักรสำหรับตัดโลหะด้วยล้อเพชรที่มีคมตัดภายใน:

1 - สายพานส่งกำลัง V; 2 - เพลาแกน; 3 - แบริ่ง; 4 - กลอง;

5 - แผ่นเพชร; 6 - ก้อนโลหะ; 7 - ผู้ถือ; 8 - คันโยกแบบหมุน; 9 - แกน

เพื่อให้แน่ใจว่าเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ถูกตัดมีขนาดทางเรขาคณิตที่ต้องการ ความขนานในระนาบและการปฏิบัติตามขนาดที่ระบุ ตลอดจนเพื่อลดความลึกของชั้นที่เสียหาย เวเฟอร์จะถูกบดและขัด กระบวนการเจียระไนคือการประมวลผลเพลตบนจานขัดแข็ง - เครื่องบด (ทำจากเหล็กหล่อ แก้ว ทองเหลือง ฯลฯ) ด้วยผงขัดขนาดเล็กที่มีเกรนขนาด 28 ถึง 3 ไมครอนหรือล้อเจียรเพชรที่มีขนาดเกรน 120 ถึง 5 ไมครอน ข้อผิดพลาดในรูปร่างของแผ่นเพลต (ความไม่เรียบ รูปลิ่ม ฯลฯ) ที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดโลหะจะได้รับการแก้ไขในระหว่างกระบวนการเจียระไน อันเป็นผลมาจากการเจียรทำให้ได้แผ่นรูปทรงเรขาคณิตที่ถูกต้องพร้อมความหยาบผิว บน 0.32-0.4 ไมครอน

รูปที่ 1.5 แสดงการจัดประเภทของเครื่องบดเครื่องเจียรสำหรับเวเฟอร์และคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้ บนล้อเจียรทำจากแก้วหรือเหล็กหล่อมีตัวคั่นกลมสามตัว - ตลับที่มีรู (ช่อง) สำหรับใส่เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ สารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะถูกป้อนเข้าสู่ล้ออย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการเจียร เมื่อล้อเจียรหมุน ตัวแยกตลับจะหมุนรอบแกนด้วยความช่วยเหลือของลูกกลิ้งภายใต้แรงกระทำที่เกิดจากความเร็วรอบเส้นรอบวงที่แตกต่างกันตามรัศมีของเครื่องบด แผ่นที่บรรจุลงในช่องของตลับแยกมีการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนระหว่างการเจียร ซึ่งประกอบด้วยการหมุนของล้อเจียร การหมุนของตลับแยก และการหมุนของแผ่นภายในที่นั่งคั่น

รูปที่ 1.5 - การจำแนกประเภทของเครื่องบด

การเคลื่อนไหวดังกล่าวทำให้สามารถขจัดชั้นของวัสดุออกจากระนาบทั้งหมดของแผ่นได้อย่างเท่าเทียมกันโดยมีความขนานของระนาบที่เพียงพอและความแม่นยำสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ความหนาของการแพร่กระจายบนแผ่นคือ 0.005-0.008 มม. และการแพร่กระจายในระนาบขนานคือ 0.003-0.004 มม. การเจียรวัสดุนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของเม็ดขัด ตัวอย่างเช่น ด้วยขนาดเม็ดเดียวกัน การเซาะร่องที่ลึกกว่าจะทำให้วัสดุขัดเจียรมีความแข็งระดับจุลภาคมากขึ้น ดังนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุที่กำลังดำเนินการ ระดับความสะอาดของพื้นผิว และวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ จึงจำเป็นต้องเลือกสารขัดถูที่มีการกระจายตัวที่เหมาะสม ในทางปฏิบัติแล้ว การบดผลึกของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในขั้นต้นจะดำเนินการด้วยผงหยาบของโบรอนคาร์ไบด์ จากนั้นจึงนำมาตามขนาดที่ต้องการและทำความสะอาดพื้นผิวที่ต้องการด้วยผงอิเล็กโทรคอรันดัมหรือซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีขนาดเกรน M14, M10 , Ml5 เมื่อเจียร ความแข็งระดับไมโครของสารกัดกร่อนที่ใช้ควรเป็น 2 - สูงกว่าความแข็งระดับไมโครของวัสดุถึง 3 เท่า ข้อกำหนดนี้เป็นไปตามข้อกำหนดของอิเล็กโทรคอรันดัม กรีนซิลิกอนคาร์ไบด์ โบรอนคาร์ไบด์ เพชร ความเร็วในการหมุนของแกนหมุนด้านบนพร้อมล้อขัดคือ 2,400 รอบต่อนาทีและโต๊ะเจียรที่มีแผ่นแปรรูปยึดอยู่กับที่ - 350 รอบต่อนาที โดยปกติแล้ว ตำแหน่งหนึ่งคือการเจียรล่วงหน้า และอีกตำแหน่งหนึ่งคือการเจียระไน การป้อนวงกลมจะดำเนินการเนื่องจากมวลของแกนหมุน รูปที่ 1.4 แสดงรูปแบบการเจียระไนแบบจุ่ม

1 -3 - ล้อเจียร 4-6 - แผ่นแปรรูป 7- ตาราง

รูปที่ 1.6 - โครงร่างการบดอัด

รูปที่ 1.7 แสดงลักษณะของล้อเจียรพร้อมจาน

สำหรับการขัดเพลทสามารถใช้เครื่องจักรแบบเดียวกับการเจียรได้ ในการทำเช่นนี้ตัวอย่างจะทำบนเครื่องบดโดยใช้วงแหวนเหล็กภายนอกและภายใน 4 หนังกลับถูกดึงขึ้นมาเหนือพวกเขา มีรูในเครื่องบดด้านบนและในชามัวร์เพื่อป้อนสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเข้าไปในพื้นที่ขัดเงา

การขัดสามารถ:

- เชิงกล ซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการตัดระดับจุลภาคโดยเม็ดขัด การเสียรูปพลาสติก และการทำให้เรียบ

- เคมีเชิงกลซึ่งการกำจัดวัสดุออกจากพื้นผิวที่ผ่านการบำบัดส่วนใหญ่เกิดจากการกำจัดเชิงกลของฟิล์มอ่อนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมี สำหรับการขัดเชิงกลเชิงเคมี ต้องใช้แรงกดชิ้นงานไปยังแผ่นขัดมากกว่าการขัดเชิงกลเล็กน้อย รูปแบบของอุปกรณ์กึ่งอัตโนมัติสำหรับการขัดเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ด้านเดียวแสดงในรูปที่ 1.8 โต๊ะ 4, ซึ่งวางเครื่องขัดแบบถอดได้ 8, ตั้งค่าการหมุนด้วยความถี่ 87±10 รอบต่อนาทีจากมอเตอร์ไฟฟ้า 7 ผ่านเกียร์สายพานตัววี 6 และกระปุกเกียร์สองตอน5.

รูปที่ 1.7 - ลักษณะของหินเจียร

รูปที่ 1.8 - รูปแบบการขัดแผ่นด้านเดียวกึ่งอัตโนมัติ

ที่ส่วนบนของแท่นเครื่องมีกระบอกสูบนิวเมติกสี่ตัวอยู่บนแกน 2 ซึ่งมีบานพับดิสก์แรงดัน 3. กระบอกสูบนิวเมติกทำหน้าที่ยก ลดระดับ และกดแผ่นที่จำเป็นไปยังแผ่นขัด การยึดจานขัดแบบหมุนโดยติดแผ่นขัดไว้ช่วยให้ติดแน่นพอดี (ปรับได้เอง) กับแผ่นขัดและหมุนรอบแกนของมันเอง ทำให้แผ่นขัดมันเคลื่อนที่ได้ซับซ้อน เครื่องช่วยให้แผ่นแปรรูปที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 100 มม. และให้ความหยาบของพื้นผิวกลึงตามระดับที่สิบสี่

การลบมุมของขอบของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์นั้นทำเพื่อให้บรรลุเป้าหมายหลายประการ ประการแรก เพื่อขจัดเศษบนขอบคมของแผ่นที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดและเจียร ประการที่สองเพื่อป้องกันการก่อตัวของชิปในกระบวนการดำเนินการที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการก่อตัวของโครงสร้างเครื่องมือ อย่างที่ทราบกันดีว่าชิปสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาของข้อบกพร่องทางโครงสร้างในจานระหว่างการบำบัดที่อุณหภูมิสูงและอาจเป็นสาเหตุของการทำลายของจาน ประการที่สามเพื่อป้องกันการก่อตัวของชั้นหนาของของเหลวทางเทคโนโลยี (โฟโตเรสซิสต์, สารเคลือบเงา) ที่ขอบของแผ่นซึ่งหลังจากการชุบแข็งจะละเมิดความเรียบของพื้นผิว ความหนาที่เท่ากันบนขอบของแผ่นเกิดขึ้นเมื่อชั้นของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และไดอิเล็กทริกถูกสะสมไว้บนพื้นผิว

การก่อตัวของลบมุมนั้นดำเนินการทางกลไก (การเจียรและการขัดเงา) การกัดด้วยสารเคมีหรือการกัดด้วยพลาสมาเคมี การกัดลบมุมด้วยเคมีในพลาสมาขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าขอบคมในพลาสมามีการสปัตเตอร์ในอัตราที่สูงกว่าบริเวณอื่นของแผ่น เนื่องจากความจริงที่ว่าความแรงของสนามไฟฟ้าที่ขอบคมนั้นสูงกว่ามาก ด้วยวิธีนี้เป็นไปได้ที่จะได้ลบมุมที่มีรัศมีความโค้งไม่เกิน 50-100 ไมครอน การกัดด้วยเคมีทำให้มีรัศมีการลบมุมที่กว้างขึ้น อย่างไรก็ตาม ทั้งการกัดด้วยเคมีและพลาสมา-เคมีไม่อนุญาตให้สร้างการลบมุมของโปรไฟล์ต่างๆ นอกจากนี้ การแกะสลักยังเป็นกระบวนการที่มีการจัดการและควบคุมไม่ดี ซึ่งจำกัดการใช้งานในอุตสาหกรรมในวงกว้าง ในการผลิตมักใช้วิธีขึ้นรูปลบมุมด้วยล้อเพชรโปรไฟล์ ด้วยวิธีนี้สามารถทำการลบมุมของรูปทรงต่างๆ ได้ (รูปที่ 1.9, a-c) ในทางปฏิบัติมักเกิดมุมลบมุมซึ่งมีรูปร่างดังแสดงในรูปที่ 1.9, ก. ในระหว่างการประมวลผล แผ่นจะยึดกับโต๊ะสุญญากาศของเครื่องและหมุนรอบแกน ความเร็วจาน 10-20 รอบต่อนาที ล้อเพชร 4,000-10,000 รอบต่อนาที ล้อเพชรถูกกดลงบนแผ่นด้วยแรง 0.4-0.7 N แกนของการหมุนของวงกลมจะเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับแกนของการหมุนของโต๊ะสูญญากาศเพื่อให้สารประกอบเซมิคอนดักเตอร์ถูกกราวด์ที่ความดันน้อยกว่า 1.5-2.5 เท่า กว่าซิลิกอน ในระหว่างกระบวนการเจียระไน แผ่นเพลตจะถูกตรวจสอบด้วยสายตาและควบคุมความหนาเป็นระยะๆ

รูปที่ 1.9 - การลบมุมแบบต่างๆ

หลังจากผ่านกระบวนการเชิงกล ตาข่ายคริสตัลบนพื้นผิวของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์จะถูกทำลาย รอยแตกและรอยขีดข่วนปรากฏในวัสดุและสิ่งสกปรกต่างๆ ในการขจัดชั้นพื้นผิวที่เสียหายของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ จะใช้การกัดด้วยสารเคมี ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อวัสดุพิมพ์สัมผัสกับตัวกลางที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ

กระบวนการกัดด้วยสารเคมีคือปฏิกิริยาทางเคมีของสารกัดกรดที่เป็นของเหลวกับวัสดุแผ่นเพื่อสร้างสารประกอบที่ละลายน้ำได้ แล้วนำออก ในเทคโนโลยีการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ กระบวนการทางเคมีมักจะเรียกว่าการแกะสลัก และการประมวลผลแบบไดนามิกทางเคมีเรียกว่าการขัดเงา มีการกัดสารเคมีของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อขจัดชั้นที่เสียหาย มีลักษณะเฉพาะคืออัตราการแกะสลักที่เพิ่มขึ้นในบริเวณที่โครงสร้างผลึกถูกรบกวน ในระหว่างการกัดแบบไดนามิกทางเคมี ชั้นที่บางกว่าจะถูกลบออก เนื่องจากจุดประสงค์คือเพื่อสร้างพื้นผิวที่เรียบในระดับความบริสุทธิ์สูงบนจาน องค์ประกอบของวัสดุกัดถูกเลือกเพื่อลดความสามารถในการกัดแบบเลือกได้อย่างสมบูรณ์ กระบวนการทางเคมีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความเข้มข้น และความบริสุทธิ์ของรีเอเจนต์เป็นอย่างมาก ดังนั้น ในการออกแบบอุปกรณ์สำหรับการแปรรูปทางเคมี พวกเขาจึงพยายามทำให้พารามิเตอร์หลักของกระบวนการคงที่ และด้วยเหตุนี้จึงรับประกันคุณภาพการดองที่สูง

วัสดุที่ใช้ในการผลิตห้องทำงานต้องทนทานต่อรีเอเจนต์ที่ใช้ และเครื่องมืออัตโนมัติที่ใช้ต้องไม่ไว (เช่น ระบบอัตโนมัติแบบนิวเมติกหรือไฮดรอลิก) หรือได้รับการปกป้องอย่างดีจากผลกระทบของไอระเหยของรีเอเจนต์ที่มีฤทธิ์รุนแรง (ในกรณีของ ไฟฟ้าอัตโนมัติ)

การติดตั้งสำหรับการกัดด้วยสารเคมีของเพลทชนิด PVCO-GK60-1 แสดงในรูปที่ 1.10 และไดอะแกรมของอุปกรณ์ของหน่วยงานแสดงในรูปที่ 1.11.

รูปที่ 1.10–การติดตั้งสำหรับการกัดด้วยสารเคมีของเพลตประเภท PVCO-GK60-1:

รูปที่ 1.11 - โครงร่างการทำงานของการติดตั้ง PVHO-GK60-1

อ่างทำงานสามอ่างติดตั้งอยู่บนโต๊ะทำงานในห้องเก็บฝุ่น 1 -3. ในอ่างอาบน้ำ ซิลิคอนเวเฟอร์ถูกแปรรูปโดยการแช่ในกรดเย็นหรือกรดร้อน หรือตัวทำละลายอินทรีย์ ฝาของอ่างถูกปิดอย่างแน่นหนาในระหว่างการประมวลผล การประมวลผลดำเนินการโดยวิธีกลุ่มในตลับ 40-60 แผ่นขึ้นอยู่กับขนาด จากอ่างเทปคาสเซ็ท 6 ย้ายไปอาบน้ำ 2 สำหรับทำความสะอาดด้วยน้ำปราศจากไอออน อุปกรณ์ควบคุมระดับการซักโดยความแตกต่างของความต้านทานของน้ำปราศจากไอออนที่ทางเข้าและทางออกของอ่าง หลังจากนั้นในการอาบน้ำ 3 จาน 10 ชิ้น ประมวลผลด้วยแปรง 4 และทำให้แห้งในเครื่องหมุนเหวี่ยง 5.

การกัดด้วยเคมีไดนามิกหรือการขัดเงาทำได้โดยใช้อุปกรณ์ซึ่งแสดงไว้ในรูปที่ 1.12 สาระสำคัญอยู่ที่การผสมน้ำยากัดโดยตรงที่พื้นผิวของแผ่นแปรรูป สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกำจัดผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาอย่างรวดเร็ว การจัดหาส่วนใหม่ของสารกัดกรดที่สม่ำเสมอ ความไม่แปรเปลี่ยนขององค์ประกอบ และความคงที่ของระบอบการบำบัดด้วยความร้อน

ในถังฟลูออโรเรซิ่น 2, หมุนบนแกนเอียงเมื่อเทียบกับปกติที่มุม 15 - 45 ° เทส่วนหนึ่งของน้ำยากัด 3 . เพลตที่ผ่านการแปรรูป 4 ติดกาวบนแผ่นฟลูออโรเรซิ่น 5 ซึ่งวางอยู่ที่ด้านล่างของดรัมโดยให้เพลตอยู่ด้านบน ดรัมขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านกระปุกเกียร์ด้วยความเร็ว 120 รอบต่อนาที ในกรณีนี้ แผ่นจาน 5 จะกลิ้งไปตามผนัง ทำให้ผสมน้ำยากัดได้ดีและสร้างเงื่อนไขสำหรับการกัดที่สม่ำเสมอ

รูปที่ 1.12 - แผนการติดตั้งการแกะสลักขัด

การขัดด้วยเคมีไฟฟ้ายังใช้ในการขัดซิลิกอน ซึ่งขึ้นอยู่กับออกซิเดชันขั้วบวกของเซมิคอนดักเตอร์ พร้อมด้วยผลกระทบเชิงกลบนฟิล์มออกไซด์

คุณภาพของพื้นผิวของแผ่นที่ผ่านการแปรรูปนั้นพิจารณาจากความหยาบและความลึกของชั้นที่เสียหาย หลังจากตัด เจียร และขัดแล้ว จานจะถูกล้าง สถานะของพื้นผิวของแผ่นเปลือกโลกถูกควบคุมด้วยสายตาหรือภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ในเวลาเดียวกันมีการตรวจสอบรอยขีดข่วน, รอยขีดข่วน, ชิป, สิ่งสกปรกและร่องรอยของการสัมผัสกับสารออกฤทธิ์ทางเคมีบนพื้นผิว

ในการติดตั้งทั้งหมด ผู้ควบคุมจะดำเนินการควบคุมโดยใช้ ตัวอย่างเช่น กล้องจุลทรรศน์ประเภท MBS-1, MBS-2 (ที่มีกำลังขยาย 88 x) หรือ MIM-7 (ที่มีกำลังขยาย 1440 x) กล้องจุลทรรศน์ MBS-1 ต้องขอบคุณอุปกรณ์ส่องสว่างพิเศษ ทำให้สามารถสังเกตพื้นผิวในลำแสงที่ตกกระทบในมุมต่างๆ ได้ ด้วยกล้องจุลทรรศน์ MIM-7 เราสามารถสังเกตพื้นผิวในที่สว่างและมืดได้ กล้องจุลทรรศน์ทั้งสองรุ่นทำให้สามารถวัดขนาดของความเสียหายที่พื้นผิวได้ด้วยเลนส์ตาที่ติดตั้งเป็นพิเศษ ในการติดตั้งสำหรับการตรวจสอบเพลตด้วยสายตา การป้อนเพลตจากกลักกระดาษไปยังโต๊ะวัตถุภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และการป้อนกลับหลังการควบคุมไปยังกลักการจำแนกประเภทที่เหมาะสมจะเป็นไปโดยอัตโนมัติ บางครั้งใช้โปรเจคเตอร์แทนกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อลดความเมื่อยล้าของผู้ปฏิบัติงาน

ความหยาบของพื้นผิวตาม GOST 2789-73 ประเมินโดยค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ยทางคณิตศาสตร์ของโปรไฟล์ R a หรือความสูงของความหยาบระดับไมโคร R z . GOST กำหนดความหยาบผิว 14 ระดับ สำหรับคลาสความหยาบ 6–12 สเกลหลักคือ R a , และสำหรับวันที่ 1-5 และ 13-14 - สเกล R z . วัดความหยาบในทิศทางที่กำหนดด้วยสายตาซึ่งสอดคล้องกับค่าสูงสุดของ R a และ R z .

สำหรับการวัดจะใช้โปรไฟล์โปรไฟล์ - โพรฟิโลมิเตอร์มาตรฐานหรือใช้กล้องจุลทรรศน์เปรียบเทียบพื้นผิวของแผ่นที่ผ่านการประมวลผลจะถูกเปรียบเทียบด้วยสายตากับมาตรฐาน โพรฟิโลกราฟ-โพรฟิโลมิเตอร์ที่ทันสมัยเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดเชิงกลไฟฟ้าเชิงกลไฟฟ้าที่มีความไวสูงซึ่งออกแบบมาเพื่อวัดความเป็นคลื่นและความขรุขระของพื้นผิวโลหะและอโลหะ หลักการทำงานของอุปกรณ์คือการเคลื่อนที่แบบสั่นของเข็มวัดที่มีรัศมีความโค้ง 10 μm ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่บันทึกโดยอุปกรณ์อ่าน อุปกรณ์นี้ยังมีกลไกการบันทึกและสามารถสร้างโปรไฟล์ของพื้นผิวได้ สำหรับการวัดแบบไม่สัมผัส ไมโครอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ MII-4 และ MII-11 ใช้กับขีดจำกัดการวัด R z - 0.005–1 μm เช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณู

ความหนาของชั้นที่ตาข่ายคริสตัลของเซมิคอนดักเตอร์แตกเนื่องจากการประมวลผลทางกลเป็นหนึ่งในเกณฑ์สำหรับคุณภาพของพื้นผิวเวเฟอร์ที่ผ่านการประมวลผล ความหนาของชั้นที่เสียหายขึ้นอยู่กับขนาดเกรนของผงขัดที่ใช้สำหรับการประมวลผล และสามารถกำหนดโดยประมาณได้จากสูตร:

ชม=เค∙d, (1.1)

โดยที่ d คือขนาดเกรน ถึง- ค่าสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์ ( เค=1.7 สำหรับศรี; เค=2.2 สำหรับ Ge)

ความหนาของชั้นที่เสียหายนั้นพิจารณาจากกระบวนการดีบักเทคโนโลยีการตัดเฉือนแผ่นเท่านั้น วิธีการที่ง่ายและสะดวกที่สุดในการกำหนดความหนาของชั้นที่เสียหายคือการตรวจสอบด้วยสายตาภายใต้กล้องจุลทรรศน์ของพื้นผิวหลังจากการกัดแบบเลือก

เพื่อควบคุมความหนา ความเรียบ ไม่ขนาน และการโก่งตัวของเพลต จึงใช้เครื่องมือวัดมาตรฐาน เช่น ไดอัลอินดิเคเตอร์หรืออุปกรณ์เชิงกลคันโยกอื่นๆ ที่คล้ายกันที่มีค่าการแบ่ง 0.001 มม. เมื่อเร็ว ๆ นี้ เซ็นเซอร์นิวเมติกส์หรือคาปาซิทีฟแบบไม่สัมผัสถูกนำมาใช้มากขึ้นในการควบคุมพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของเพลต ด้วยความช่วยเหลือ คุณสามารถทำการวัดได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องเปิดเผยเพลตให้เสี่ยงต่อการปนเปื้อนหรือความเสียหายทางกล

คำหลัก

ซิลิคอนเวเฟอร์/ ชั้นเสียหาย / สว่านอิเล็กตรอน / ความลึกของการละเมิด/ ซิลิคอนเวเฟอร์ / ชั้นที่ถูกรบกวน / อิเล็กตรอนของสว่าน / ความลึกของการหยุดชะงัก

คำอธิบายประกอบ บทความทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี ผู้เขียนผลงานทางวิทยาศาสตร์ - Vitaly Alexandrovich Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir

วิธีการวัดที่เสนอ ส่วนลึกของผู้ที่ถูกรบกวนชั้นบนพื้นผิว ซิลิคอนเวเฟอร์ขึ้นอยู่กับการใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ของสว่านที่มีความแม่นยำในการสปัตเตอร์ของชั้นผิวซิลิกอนและการลงทะเบียนความเข้มของอิเล็กตรอนของสว่าน สำหรับการวัด ส่วนลึกของผู้ที่ถูกรบกวนชั้นโดยใช้ Auger spectroscopy การพึ่งพาอาศัยกันของจำนวนอิเล็กตรอนของ Auger ที่เกิดขึ้นใหม่ในเวลาสปัตเตอร์ (โปรไฟล์) จะถูกลบออก จากนั้นจึงวิเคราะห์การพึ่งพาอาศัยกันนี้ ปริมาณซิลิกอนในชั้นที่เสียหายมีน้อยกว่าในปริมาตร เมื่อความลึกเพิ่มขึ้น ชั้นที่เสียหายจะลดลง ซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของอะตอมในชั้นเดียว สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าชั้นที่เสียหายถูกกำจัดออกโดยการสปัตเตอร์ด้วยลำแสงไอออน และตรวจพบอินเทอร์เฟซโดยการบันทึกความเข้มของเอาต์พุตอิเล็กตรอนของสว่านจากพื้นผิวที่ถูกสปัตเตอร์จนกว่าจะถึงค่าที่เท่ากับความเข้มของ เอาต์พุตอิเล็กตรอนของสว่านสำหรับซิลิคอนผลึกเดี่ยว การลงทะเบียนความเข้มของเอาต์พุตอิเล็กตรอนของสว่านจากพื้นผิวซิลิกอนเมื่อกำจัดชั้นผิวของซิลิกอนออกทำให้สามารถควบคุมการมีอยู่ของ ชั้นที่เสียหายบนพื้นผิว ซิลิคอนเวเฟอร์. ยิ่งไปกว่านั้น พื้นที่ของการควบคุมในเชิงลึกเนื่องจากลักษณะเฉพาะของวิธีการของสว่านสเปกโทรสโกปีคือประมาณ 1.0 นาโนเมตร ความเข้มของอิเลคตรอนของสว่านจะถูกกำหนดบน Auger spectrometer โดยอัตโนมัติและเป็นระยะทาง ชั้นที่เสียหายมันค่อยๆเพิ่มขึ้น ความลึกของการถูกรบกวนชั้นถูกกำหนดโดยการวัดความสูงของขั้นตอนที่เกิดจากการถอด ชั้นที่เสียหายจากพื้นผิว ซิลิคอนเวเฟอร์. วิธีการสเปกโทรสโกปีของสว่านช่วยควบคุมความลึกของความเสียหายที่พื้นผิวในขั้นตอนการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซิลิคอนเวเฟอร์และวงจรรวม ช่วงการวัด ความลึกของการละเมิด 0.001–1.000 µm.

หัวข้อที่เกี่ยวข้อง เอกสารทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี ผู้เขียนผลงานทางวิทยาศาสตร์ - Vitaly Alexandrovich Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir

• การคำนวณความน่าจะเป็นของการสร้างการกระตุ้นพื้นผิวโดยอิเล็กตรอนที่สะท้อนจากพื้นผิว Si

  2014 / Igumenov Alexander Yurievich, Parshin Anatoly Sergeevich, Mikhlin Yuri Leonidovich, Pchelyakov Oleg Petrovich, Nikiforov Alexander Ivanovich, Timofeev Vyacheslav Alekseevich

• การใช้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมเพื่อประเมินคุณภาพของการทำความสะอาดและคุณสมบัติทางไตรโบเมตริกของพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์

  2019 / มิคฮีฟ อิกอร์ ดมิทรีเยวิช, วาคิตอฟ ฟาต คาซาโนวิช

• การวิเคราะห์โครงสร้างของชั้นซิลิกอนที่ฝังด้วยคาร์บอน

  2010 / Beisenkhanov N. B.

• การประยุกต์ใช้วิธีการกัดซิลิกอนแบบเลือกเพื่อประเมินคุณภาพของเวเฟอร์ในการผลิตเซ็นเซอร์ไมโครแมคคานิค

  2018 / Abdullin Farkhad Anvyarovich, Pautkin Valery Evgenievich, Pecherskaya Ekaterina Anatolyevna, Pechersky Anatoly Vadimovich

• อิทธิพลของการดัดแปลงชั้นผิวไททาเนียมนิเกิลไลด์โดยซิลิกอนภายใต้เงื่อนไขของการบำบัดด้วยพลาสมาต่อการต้านทานการกัดกร่อนในตัวกลางที่มีคลอไรด์

  2558 / Korshunov Andrey Vladimirovich, Lotkov Alexander Ivanovich, Kashin Oleg Alexandrovich, Abramova Polina Vladimirovna, Borisov Dmitry Petrovich

• คุณลักษณะของการสะสมทางเคมีไฟฟ้าของนิกเกิลในเมโซพอรัสซิลิกอน

  2555 / Dolgiy A.L. , Prishchepa S.L. , Petrovich V.A. , Bondarenko V.P.

• การตรวจสอบพื้นผิวซิลิกอนที่สลักในสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์

  2018 / Pautkin V.E. , Abdullin F.A. , Vergazov I.R. , Mishanin A.E.

• ปฏิกิริยาออกซิเดชันจากความร้อนและการสร้างหน้าสัมผัสกับ 6H-SiC

  2552 / Ryabinina I. A. , Rembeza S. I. , Rembeza E. S.

• การวิจัยซิลิกอนที่มีรูพรุนของ Nexafs และ 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.

• การแสดงคุณลักษณะของคุณสมบัติทางไฟฟ้าฟิสิกส์ของส่วนต่อประสานซิลิคอน-ซิลิกอนไดออกไซด์โดยใช้วิธีอิเล็กโตรเมตรีโพรบ

  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.

การวัดความลึกของ Disrupted Layer บนพื้นผิว Silicon Wafer โดยใช้วิธี Auger Spectroscopy

บทความนี้นำเสนอวิธีการวัดความลึกของชั้นที่กระจัดกระจายบนพื้นผิวซิลิคอนเวเฟอร์ ซึ่งอาศัยการประยุกต์ใช้ Auger spectroscopy กับการสปัตเตอริงที่แม่นยำของชั้นซิลิกอนบนพื้นผิวและการลงทะเบียนความเข้มของอิเล็กตรอนของสว่าน ในการวัดชั้นที่กระจัดกระจายด้วยความช่วยเหลือของเครื่องเจาะสเปกโทรสโกปี จำเป็นต้องตรวจสอบการไม่ขึ้นลงของปริมาณอิเล็กตรอนของสว่านที่ปล่อยออกมาในเวลาสปัตเตอร์ (โปรไฟล์) จากนั้นจึงวิเคราะห์การพึ่งพาอาศัยกัน ปริมาณซิลิกอนในชั้นที่ถูกรบกวนนั้นน้อยกว่าในปริมาตร ในขณะที่ลึกลงไปชั้นก่อกวนจะลดลงซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของอะตอมในชั้นเดียว สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าชั้นก่อกวนถูกเคลื่อนย้ายใหม่โดยการสปัตเตอร์ของลำแสงไอออน และการตรวจจับบริเวณส่วนต่อประสานนั้นดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของการลงทะเบียนความเข้มผลผลิตของอิเล็กตรอนของสว่านจากพื้นผิวที่สปัตเตอร์จนถึงช่วงเวลาที่มันมาถึง ค่าที่เท่ากับความเข้มผลผลิตของอิเล็กตรอนของสว่านสำหรับซิลิกอนผลึกเดี่ยว ในขณะที่การขจัดชั้นซิลิกอนบนพื้นผิวออก การลงทะเบียนความเข้มของอิเลคตรอนของสว่านจากพื้นผิวซิลิกอนทำให้สามารถควบคุมการมีอยู่ของชั้นที่กระจัดกระจายบนผิวเวเฟอร์ซิลิกอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีนี้ ขอบเขตการควบคุมเชิงลึกคือประมาณ 1.0 นาโนเมตร เนื่องจากลักษณะเฉพาะบางประการของวิธี Auger spectroscopy ความเข้มของอิเลคตรอนของสว่านจะถูกกำหนดโดยอัตโนมัติในขณะที่ใช้ Auger spectrometer และในขณะที่เอาชั้นที่แตกออก ความเข้มจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ความลึกของชั้นที่กระจัดกระจายถูกกำหนดโดยการวัดความสูงของขั้นซึ่งเกิดขึ้นจากการนำชั้นที่กระจัดกระจายออกจากพื้นผิวซิลิคอนเวเฟอร์ วิธีการของ Auger spectroscopy ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการควบคุมเชิงลึกที่มีประสิทธิภาพ การหยุดชะงักของพื้นผิวในขั้นตอนการผลิตของซิลิคอนเวเฟอร์และวงจรรวม ช่วงการวัดความลึกของการหยุดชะงักประกอบด้วย 0.001–1.000 um

ข้อความของงานทางวิทยาศาสตร์ ในหัวข้อ "การวัดความลึกของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ด้วยเครื่องเจาะสเปกโทรสโกปี"

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

การวัดความลึกของชั้นที่ถูกรบกวน

บนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ด้วยเครื่องสว่านออเกอร์สเปกโตรสโกปี

V. A. Solodukha1* สมาชิกที่เกี่ยวข้อง สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติเบลารุส ดร. เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ศ. A. I. Belous1*, Ph.D. เทคโนโลยี วิทย์ G. G. Chigir1*

1) JSC "Integral" - บริษัท จัดการของผู้ถือครอง "Integral" (มินสค์ สาธารณรัฐเบลารุส)

© มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งชาติเบลารุส 2016 มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งชาติเบลารุส 2016

เชิงนามธรรม. มีการเสนอวิธีการวัดความลึกของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ โดยอิงจากการใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ของสว่านที่มีการพ่นชั้นผิวของซิลิคอนอย่างแม่นยำและบันทึกความเข้มของอิเล็กตรอนของสว่าน ในการวัดความลึกของชั้นที่เสียหายโดยใช้เครื่องเจาะสเปกโทรสโกปี การพึ่งพาอาศัยกันของจำนวนอิเล็กตรอนของสว่านที่เกิดขึ้นใหม่กับเวลาการสปัตเตอร์ (โปรไฟล์) จะถูกลบออก จากนั้นจึงวิเคราะห์การพึ่งพาอาศัยกันนี้ ปริมาณของซิลิกอนในชั้นที่เสียหายนั้นน้อยกว่าในจำนวนมาก เมื่อชั้นลึกลงไป ชั้นที่เสียหายจะลดลง ซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของอะตอมในชั้นเดียว สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าชั้นที่เสียหายถูกกำจัดออกโดยการสปัตเตอร์ด้วยลำแสงไอออน และตรวจพบอินเทอร์เฟซโดยการบันทึกความเข้มของเอาต์พุตของอิเล็กตรอนของสว่านจากพื้นผิวที่ถูกสปัตเตอร์จนกว่าจะถึงค่าที่เท่ากับความเข้ม ของเอาต์พุตของอิเล็กตรอนของสว่านสำหรับซิลิคอนผลึกเดี่ยว การลงทะเบียนความเข้มของอิเล็กตรอนของสว่านที่ออกจากผิวซิลิกอนระหว่างการขจัดชั้นผิวซิลิกอนทำให้สามารถควบคุมการมีอยู่ของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิกอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยิ่งไปกว่านั้น พื้นที่ของการควบคุมในเชิงลึกเนื่องจากลักษณะเฉพาะของวิธีการของสว่านสเปกโทรสโกปีคือประมาณ 1.0 นาโนเมตร ความเข้มของอิเลคตรอนของสว่านจะถูกกำหนดโดยอัตโนมัติโดยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ของสว่าน และเมื่อชั้นที่เสียหายถูกเอาออก ชั้นจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ความลึกของชั้นที่เสียหายจะถูกกำหนดโดยการวัดความสูงของขั้นตอนที่เกิดจากการเอาชั้นที่เสียหายออกจากผิวของเวเฟอร์ซิลิคอน สเปกโทรสโกปีของสว่านให้การควบคุมความลึกของความเสียหายที่พื้นผิวอย่างมีประสิทธิภาพในขั้นตอนการผลิตซิลิคอนเวเฟอร์และวงจรรวม ช่วงการวัดความลึกของการรบกวนคือ 0.001-1.000 µm

คำสำคัญ: ซิลิคอนเวเฟอร์ ชั้นที่เสียหาย อิเล็กตรอนของสว่าน ความลึกของความเสียหาย

สำหรับการอ้างอิง: Solodukha, V. A. การวัดความลึกของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์โดย Auger spectroscopy / V. A. Solodukha, A. I. Belous, G. G. Chigir // Science and Technology 2016 V. 15 ฉบับที่ 4 S. 329-334

การวัดความลึกของ Disrupted Layer

บนพื้นผิวซิลิคอนเวเฟอร์ด้วยวิธีสว่านสเปกโทรสโกปี

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

1)JSC "Integral" - บริษัทจัดการโฮลดิ้ง "Integral" (มินสค์ สาธารณรัฐเบลารุส)

เชิงนามธรรม. บทความนี้นำเสนอวิธีการวัดความลึกของชั้นที่กระจัดกระจายบนพื้นผิวซิลิคอนเวเฟอร์ ซึ่งอาศัยการประยุกต์ใช้ Auger spectroscopy กับการสปัตเตอริงที่แม่นยำของชั้นซิลิกอนบนพื้นผิวและการลงทะเบียนความเข้มของอิเล็กตรอนของสว่าน ในการวัดชั้นที่กระจัดกระจายด้วยความช่วยเหลือของ Auger spectroscopy จำเป็นต้องพิจารณาการพึ่งพาของปริมาณอิเล็กตรอนของ Auger ที่ปล่อยออกมาในเวลาสปัตเตอร์ (โปรไฟล์) จากนั้นจึงวิเคราะห์การพึ่งพาอาศัยกัน ปริมาณซิลิกอนในชั้นที่ถูกรบกวนนั้นน้อยกว่าในปริมาตร ในขณะที่ลึกลงไปชั้นก่อกวนจะลดลงซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของอะตอมในชั้นเดียว สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าชั้นก่อกวนถูกกำจัดออกโดยการสปัตเตอร์ของลำแสงไอออน และการตรวจจับบริเวณส่วนต่อประสานนั้นดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของการลงทะเบียนของสว่าน

ที่อยู่สำหรับติดต่อกลับ

Solodukha Vitaly Alexandrovich

OAO "Integral" - บริษัท จัดการของการถือครอง "Integral" st. คาซินต์ซา, 121เอ,

220108 มินสค์ สาธารณรัฐเบลารุส โทร.: +375 17 212-32-32 [ป้องกันอีเมล]

ที่อยู่สำหรับติดต่อกลับ

Solodukha Vitaly A.

JSC "Integral" - บริษัทจัดการโฮลดิ้ง "Integral" 121a Kazinza str.,

220108 มินสค์ สาธารณรัฐเบลารุส โทร.: +375 17 212-32-32 [ป้องกันอีเมล]

วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. ต.15,

ความเข้มผลผลิตของอิเล็กตรอนจากพื้นผิวสปัตเตอร์จนถึงช่วงเวลาที่มีค่าเท่ากับความเข้มการให้อิเล็กตรอนของสว่านสำหรับซิลิคอนผลึกเดี่ยว ในขณะที่การขจัดชั้นซิลิกอนบนพื้นผิวออก การลงทะเบียนความเข้มของอิเลคตรอนของสว่านจากพื้นผิวซิลิกอนทำให้สามารถควบคุมการมีอยู่ของชั้นที่กระจัดกระจายบนผิวเวเฟอร์ซิลิกอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีนี้ ขอบเขตการควบคุมเชิงลึกคือประมาณ 1.0 นาโนเมตร เนื่องจากลักษณะเฉพาะบางประการของวิธี Auger spectroscopy ความเข้มของอิเลคตรอนของสว่านจะถูกกำหนดโดยอัตโนมัติในขณะที่ใช้ Auger spectrometer และในขณะที่เอาชั้นที่กระจัดกระจายออก ความเข้มจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ความลึกของชั้นที่กระจัดกระจายถูกกำหนดโดยการวัดความสูงของขั้นซึ่งเกิดขึ้นจากการนำชั้นที่กระจัดกระจายออกจากพื้นผิวซิลิคอนเวเฟอร์ วิธีการทางสเปกโทรสโกปีของสว่านช่วยให้มั่นใจถึงการหยุดชะงักของพื้นผิวในการควบคุมความลึกอย่างมีประสิทธิภาพในขั้นตอนการผลิตของซิลิคอนเวเฟอร์และวงจรรวม ช่วงการวัดความลึกของการหยุดชะงักประกอบด้วย 0.001-1.000 um

คำสำคัญ: ซิลิคอนเวเฟอร์ ชั้นที่ถูกรบกวน อิเล็กตรอนของสว่าน ความลึกของการหยุดชะงัก

สำหรับการอ้างอิง: Solodukha V. A. , Beloys A. I. , Chyhir G. G. (2016) การวัดความลึกของเลเยอร์ที่กระจัดกระจายบนพื้นผิวซิลิคอนเวเฟอร์โดยใช้วิธี Auger Spectroscopy เทคโนโลยีวิทยาศาสตร์. 15 (4), 329-334 (เป็นภาษารัสเซีย)

การแนะนำ

แนวโน้มหลักในการพัฒนาไมโครอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่คือมาตรฐานการออกแบบที่ลดลงอย่างต่อเนื่องและรวดเร็ว การเปลี่ยนผ่านอย่างเข้มข้นสู่เทคโนโลยีซับไมครอนสำหรับการผลิตไมโครชิป (MS) นำไปสู่ข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับวัสดุที่ใช้ ดังนั้นการก่อตัวของซิลิคอนเวเฟอร์ที่มีคุณสมบัติดีขึ้นในชั้นบางใกล้พื้นผิวจึงมีความเกี่ยวข้อง ความลึกของความเสียหายที่พื้นผิว (ความลึกของชั้นที่เสียหาย) ของซิลิคอนเวเฟอร์เป็นตัวแปรที่สำคัญที่สุดซึ่งต้องควบคุมในการผลิต MS ความเสียหายที่พื้นผิวเกิดขึ้นทั้งจากผลกระทบทางกลในขั้นตอนของการผลิตแผ่น และเป็นผลมาจากกระบวนการฉายรังสี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในระหว่างการฝังไอออนของสารเจือปน การรู้ความลึกของชั้นที่เสียหายทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการแปรรูปซิลิกอนและเลือกสิ่งที่ดีที่สุด ซึ่งจะช่วยเพิ่มผลผลิตและลดการใช้วัสดุ

มีหลายวิธีในการตรวจสอบและกำหนดพารามิเตอร์ของเลเยอร์ที่เสียหาย อย่างไรก็ตาม ไม่มีวิธีการสากลสำหรับการตรวจสอบความลึกของชั้นที่เสียหาย โซนคอมโพสิตแต่ละส่วน และข้อบกพร่องในตาข่ายผลึกซิลิกอน กระบวนการศึกษาความลึกของชั้นซิลิคอนเวเฟอร์ที่เสียหายประกอบด้วยหลายขั้นตอน รวมถึงการใช้ทั้งสองวิธีที่ไวต่อข้อบกพร่องในโครงสร้างผลึกและวิธีการกำจัดการละเมิดเหล่านี้ทีละชั้น ตัวอย่างเช่น การละเมิดขนาดใหญ่ เช่น หลังจากตัดก้อนโลหะเป็นแผ่น โดยสามารถวัดความลึกของชั้นที่เสียหายได้หลายสิบไมครอนโดยวิธีการที่ค่อนข้างง่าย

ผู้หญิงที่มีความแม่นยำเพียงพอ ชั้นที่เสียหายหลังจากการเจียรคือ 1-5 ไมครอน และการวัดจะไม่คลุมเครืออีกต่อไป ในกรณีเหล่านี้ ควรใช้วิธีการที่ทันสมัยกว่าที่มีความละเอียดสูงกว่า เพื่อควบคุมความลึกของชั้นซิลิคอนเวเฟอร์ที่เสียหายหลังจากการขัดเงา (น้อยกว่า 0.5 ไมครอน) จึงไม่มีวิธีการประเมินในเชิงปริมาณ วิธีการสมัยใหม่ที่รู้จักกันนั้นลำบากมากและไม่เหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม เป้าหมายของการศึกษาคือชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ที่มีไว้สำหรับการผลิตไมโครเซอร์กิตย่อยไมครอน วัตถุประสงค์ของงานคือเพื่อพัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมความลึกของชั้นซิลิกอนเวเฟอร์ที่เสียหายหลังจากการขัดทางเคมีและเชิงกลโดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์ที่ทันสมัย

รากฐานทางกายภาพและสาระสำคัญของวิธีการ

มีการเสนอวิธีการใหม่ในการควบคุมเชิงปริมาณของความลึกของชั้นซิลิคอนเวเฟอร์ที่เสียหายหลังจากการขัดเงาเพื่อผลิต MS ย่อยไมครอน วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการใช้ Auger spectroscopy ที่มีการสปัตเตอร์อย่างแม่นยำของชั้นผิวซิลิกอนและการลงทะเบียนความเข้มของอิเล็กตรอนของ Auger ที่ออกจากพื้นผิวเวเฟอร์ ในการวัดความลึกของชั้นที่เสียหายโดยใช้ Auger spectroscopy จะพิจารณาการพึ่งพาอาศัยกันของจำนวนอิเล็กตรอนของ Auger ที่เกิดใหม่กับเวลาการสปัตเตอร์ (โปรไฟล์) จากนั้นจึงวิเคราะห์การพึ่งพาอาศัยกันนี้ (รูปที่ 1) ปริมาณซิลิกอนในชั้นที่เสียหายมีน้อยกว่าในปริมาตร เมื่อชั้นลึกลงไป ชั้นที่เสียหายจะลดลง ซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของอะตอมในชั้นเดียว บนกราฟของรูปที่ 1 สิ่งนี้สอดคล้องกับทางออกที่ราบเรียบสู่ที่ราบสูง

และเทคโนโลยี ปีที่ 15 ฉบับที่ 4 (พ.ศ. 2559)

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 เวลา, นาที

ข้าว. 1. ขึ้นอยู่กับจำนวนขาออก

อิเล็กตรอนของสว่านจากเวลาสเปรย์สำหรับเพลตหลังการขัดเงา (1) และการเจียร (2)

รูปที่. 1. การพึ่งพาปริมาณอิเล็กตรอนของสว่านที่ปล่อยออกมากับเวลาการสปัตเตอร์สำหรับเวเฟอร์หลังการขัด (1) และการบด (2)

สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าชั้นที่เสียหายถูกกำจัดออกโดยการสปัตเตอร์ด้วยลำแสงไอออน และตรวจพบอินเทอร์เฟซโดยการบันทึกความเข้มของเอาต์พุตของอิเล็กตรอนของสว่านจากพื้นผิวที่ถูกสปัตเตอร์จนกว่าจะถึงค่าที่เท่ากับความเข้ม ของเอาต์พุตของอิเล็กตรอนของสว่านสำหรับซิลิคอนผลึกเดี่ยว ความลึกของชั้นที่เสียหายจะถูกกำหนดโดยการวัดความสูงของขั้นบันไดที่เกิดจากการเอาชั้นที่เสียหายออกจากผิวของเวเฟอร์ซิลิคอน

การลงทะเบียนความเข้มของอิเล็กตรอนของสว่านที่ออกจากผิวซิลิกอนระหว่างการขจัดชั้นผิวซิลิกอนทำให้สามารถควบคุมการมีอยู่ของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิกอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยิ่งไปกว่านั้น พื้นที่ของการควบคุมในเชิงลึก (ความลึกเฉลี่ย) เนื่องจากลักษณะเฉพาะของวิธีการของ Auger spectroscopy คือประมาณ 1.0 นาโนเมตร ความเข้มของอิเลคตรอนของสว่านจะถูกกำหนดโดยอัตโนมัติโดยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ของสว่าน และเมื่อชั้นที่เสียหายถูกเอาออก ชั้นจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น หลังจากนำชั้นที่เสียหายออกแล้ว ความเข้มของเอาต์พุตจะถึงค่าสูงสุดเท่ากับค่าของซิลิกอนผลึกเดี่ยว (ซิลิคอนที่ไม่มีชั้นที่เสียหาย) โดยมีข้อผิดพลาดเชิงลึกไม่เกิน ±1.0 นาโนเมตร การกำจัดชั้นผิวซิลิกอนเพิ่มเติมจะหยุดลง ดังนั้นจึงมีขั้นตอนเกิดขึ้นบนพื้นผิวตัวอย่าง: พื้นผิวเริ่มต้นตั้งอยู่ที่ส่วนบน

■■ วิทยาศาสตร์

เทคนิคไอที. ปีที่ 15 ฉบับที่ 4 (พ.ศ. 2559)

เวเฟอร์ซิลิกอนที่วิเคราะห์ด้วยชั้นที่เสียหายและด้านล่าง - พื้นผิวที่มีชั้นที่แตกออก ค่าของขั้นตอนนี้เท่ากับความลึกของชั้นที่ถูกรบกวน

การใช้วิธี Auger spectroscopy เพื่อกำหนดความลึกของชั้นซิลิคอนเวเฟอร์ที่เสียหายนั้นเกิดจากสองกรณี:

ความเป็นไปได้ของการกำจัดเลเยอร์บาง ๆ จนถึงโมโนอะตอมมิกอย่างต่อเนื่อง

ผลผลิตของอิเล็กตรอนของสว่านขึ้นอยู่กับปริมาณ (ความหนาแน่น) ของวัสดุที่วิเคราะห์บนพื้นผิว เนื่องจากมีข้อบกพร่องมากมายในชั้นที่เสียหาย ความหนาแน่นของมันจะน้อยกว่าวัสดุผลึกเดี่ยว และด้วยเหตุนี้ จำนวนอิเล็กตรอนของสว่านที่ส่งออกก็จะน้อยลง

ความลึกของชั้นที่เสียหายถูกกำหนดโดยขั้นตอนบนโพรฟิโลมิเตอร์หลังจากกำจัดชั้นที่เสียหายโดยการฉีดพ่น ผลผลิตของซิลิกอนผลึกเดี่ยวถูกกำหนดดังนี้ ความเข้มเอาต์พุตของอิเล็กตรอนของสว่านถูกตรวจสอบหลังจากแต่ละขั้นตอนการสปัตเตอร์ เมื่อผลผลิตอิเล็กตรอนไม่เปลี่ยนแปลงมากกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์ในสามขั้นตอน การสปัตเตอร์จะหยุดลง ตัวอย่างถูกนำออกจากห้องสเปกโตรมิเตอร์ และวัดความลึกของปล่องภูเขาไฟด้วยโพรฟิโลมิเตอร์ Profilometer Ta1y81er ซึ่งใช้ในงานมีกำลังขยายสูงสุดในแนวตั้ง 2,000,000 เท่า ที่การขยายนี้ ค่าการแบ่งขั้นต่ำคือ 0.5 นาโนเมตร/มม. รูปภาพของขั้นตอนจริงขนาด 100 นาโนเมตรบนเทปแผนภูมิของเครื่องบันทึกโปรไฟล์แสดงอยู่ในรูปที่ 2. ขั้นตอนนี้วัดด้วยกำลังขยาย 200,000 เท่า และขนาดบนเทปโพรฟิโลมิเตอร์คือ 20 มม. ข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสามารถของโพรฟิโลมิเตอร์

- "" G """ - ■ ลิ - ฉัน .. 1 "" "

พี 4..

L.:F [-■■ T""" Z"Z _ 1_. r4

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

ข้าว. 2. โปรไฟล์ขั้นตอนบนแถบแผนภูมิตัวสร้างโปรไฟล์

รูปที่. 2. โปรไฟล์ขั้นตอนบนเทปแผนภูมิโปรไฟล์

สเปกโตรมิเตอร์ของสว่าน RN1-660 ช่วยให้คุณเปลี่ยนอัตราการสปัตเตอริงได้ในช่วงกว้างมาก ตั้งแต่ 1 ใน 10 ของนาโนเมตรต่อนาทีไปจนถึง 100 นาโนเมตร/นาที ดังนั้น หากความลึกของชั้นที่เสียหายมีขนาดเล็ก การเปลี่ยนความเร็วสปัตเตอริง จะสามารถตรวจจับความแตกต่างในวิธีการแม้กระทั่งการขัดแบบไดนามิกทางเคมีได้

ลักษณะทางมาตรวิทยาของวิธีการ

ในการพิจารณาองค์ประกอบแบบสุ่มของการวัดความลึกของปล่องภูเขาไฟ ได้ทำการวัดเป็นชุดกับตัวอย่างหนึ่งที่มีความลึกของปล่องภูเขาไฟประมาณ 50 นาโนเมตร กำลังขยายโปรไฟล์ถูกตั้งค่าเป็น 1,000,000 เท่า ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของผลการวัดไม่เกิน 1.00 นาโนเมตร ด้วยเหตุนี้ องค์ประกอบสุ่มของข้อผิดพลาดของการวัดครั้งเดียวที่ระดับความเชื่อมั่น 0.95 จึงไม่เกิน 4.00% เมื่อความลึกของเลเยอร์ที่เสียหายลดลง ข้อผิดพลาดก็เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ทำให้สามารถกำหนดความลึกของชั้นที่เสียหายได้ตั้งแต่ 1.00 นาโนเมตร ความลึกของชั้นที่เสียหายบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนขัดเงาแทบจะไม่น้อยไปกว่านี้ เนื่องจากฟิล์มของซิลิกอนออกไซด์ธรรมชาติที่มีความหนา 1.00-2.00 นาโนเมตรก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วในอากาศซึ่งรวมอยู่ในชั้นที่เสียหายด้วย

ความลึกของชั้นที่เสียหายสามารถกำหนดได้จากอัตราการพ่นที่ทราบ ในการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องเลือกโหมดการสปัตเตอร์ตัวอย่างที่เหมาะสมในเบื้องต้น กำหนดความเร็วการสปัตเตอร์สำหรับโหมดนี้ จากนั้นใช้โหมดการสปัตเตอร์คงที่และค่าของค่าความเร็ว กำหนดอัตราการฉีดพ่นได้สองวิธี:

โดยการพ่นชั้นที่ทราบความหนา ตัวอย่างเช่น ความหนาของชั้นซิลิกอนไดออกไซด์สามารถกำหนดได้ค่อนข้างแม่นยำด้วยการวัดวงรี เมื่อพิจารณาว่าอัตราการสปัตเตอริงของซิลิกอนไดออกไซด์เกือบจะเหมือนกับของซิลิกอน และอินเทอร์เฟซ "ซิลิกอน-ซิลิกอนไดออกไซด์" ถูกกำหนดอย่างมั่นใจบนเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ของสว่าน อัตราการสปัตเตอริงในกรณีนี้ถือว่าค่อนข้างแม่นยำ

โดยการสปัตเตอร์ซิลิคอนเวเฟอร์ซ้ำๆ การวัดความลึกของขั้นบันไดบนโพรฟิโลมิเตอร์ และการคำนวณอัตราการสปัตเตอร์โดยการประมวลผลข้อมูลทางสถิติ

ปรากฎว่าไม่จำเป็นต้องใช้โพรฟิโลมิเตอร์เพื่อวัดอย่างต่อเนื่อง

ความลึกของชั้นที่ถูกรบกวน ก็เพียงพอแล้วที่จะตั้งค่าเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ของสว่านให้เป็นอัตราการสปัตเตอร์ที่ทราบ และหลังจากกำหนดเวลาที่จะเข้าถึงซิลิคอนผลึกเดี่ยวจากโปรไฟล์ที่ถ่ายแล้ว ให้คำนวณความลึกของชั้นที่เสียหาย

เพื่อกำหนดอัตราการฉีดพ่นที่เหมาะสม ได้ทำการทดลองหลายครั้ง ในระหว่างการทดสอบ พารามิเตอร์ของปืนอิเล็กตรอนจะแตกต่างกันไป: กระแสลำแสงไอออน แรสเตอร์ (กวาด) มุมเอียงของตัวอย่าง เป็นผลให้เลือกอัตราการสปัตเตอร์ที่ 2.2 นาโนเมตร/นาที ในกรณีนี้ โหมดการสปัตเตอร์มีดังนี้: แรสเตอร์ 3x3 มม.2, แรงดันเร่ง 3.5 kV, กระแสลำไอออน 30 nA, มุมระหว่างลำแสงไอออนกับพื้นผิวตัวอย่าง 10°

การควบคุมเชิงปริมาณของความลึกของชั้นที่เสียหายที่นำเสนอมีลักษณะดังต่อไปนี้: ช่วงการวัดความลึกของชั้นที่เสียหายคือ 0.001-1.000 µm ความละเอียดของความลึกสูงถึง 1.000 นาโนเมตร วิธีนี้สามารถใช้ร่วมกับกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกน

ผลการทดลอง

และการอภิปราย

การพึ่งพาผลผลิตของอิเล็กตรอนของสว่านต่อเวลาการสปัตเตอร์สำหรับเวเฟอร์ซิลิคอนสองอันที่ผลิตในโรงงานที่แตกต่างกันและมีรูปแบบการตกแต่งพื้นผิวที่แตกต่างกันแสดงในรูปที่ . 3.

เวลาฉีดพ่น นาที

ข้าว. มะเดื่อ 3. การขึ้นอยู่กับจำนวนของอิเล็กตรอนของสว่านในช่วงเวลาของการสปัตเตอร์ของเพลตหมายเลข 1, 2 หลังจากการขัดเงาแบบต่างๆ: หมายเลข 1 - แผ่นผลิตในองค์กรต่างประเทศ หมายเลข 2 - เหมือนกันในเบลารุส

รูปที่. 3. จำนวนอิเล็กตรอนของ Auger ขึ้นอยู่กับเวลาในการสปัตเตอร์สำหรับเวเฟอร์ Nos 1, 2 หลังจากการขัดเงาขั้นสุดท้ายในโหมดต่างๆ: No 1 - เวเฟอร์ที่ผลิตในองค์กรต่างประเทศ No 2 - เวเฟอร์ที่ผลิตในสาธารณรัฐเบลารุส

และเทคโนโลยี ปีที่ 15 ฉบับที่ 4 (พ.ศ. 2559)

การวิเคราะห์ข้อมูล 3 แสดงให้เห็นว่าความลึกของชั้นที่เสียหายไม่ได้สะท้อนถึงคุณภาพของการเตรียมพื้นผิวอย่างเต็มที่ เวลาในการเข้าถึงซิลิคอนผลึกเดี่ยวสำหรับเวเฟอร์หมายเลข 1 และ 2 เท่ากันคือ 1.75 นาที ซึ่งหมายความว่าความลึกของชั้นที่เสียหายของเพลตทั้งสองเท่ากันและเท่ากับ 3.80 นาโนเมตร ปรากฎว่าไม่มีความแตกต่างระหว่างแผ่นในแง่ของความลึกของชั้นที่ถูกรบกวน จากข้อมูลในรูป 3 ชั้นที่แตกของแผ่นเปลือกโลกจะแตกต่างกัน ในพื้นที่ของชั้นที่เสียหายสำหรับแผ่นหมายเลข 1 ความเข้มเอาต์พุตของอิเล็กตรอนของสว่านจะสูงกว่ามาก และสันนิษฐานได้ว่าสมบูรณ์แบบกว่าเมื่อเทียบกับแผ่นหมายเลข 2 ด้วยเหตุนี้ จึงเสนอให้ประเมินเพิ่มเติม คุณภาพของการเตรียมพื้นผิวโดยพื้นที่เหนือเส้นโค้งโปรไฟล์การพ่นที่ได้ เบื้องต้นแนะนำให้แปลงจำนวนอิเล็กตรอนของสว่านที่ส่งออกไปเป็นค่าสัมพัทธ์ ในการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องหารจำนวนอิเล็กตรอนของสว่านที่วัดได้ด้วยจำนวนอิเล็กตรอนของสว่านที่โผล่ออกมาจากซิลิกอนผลึกเดี่ยว จากนั้นจึงคำนวณพื้นที่ หลังจากดำเนินการคำนวณแล้ว ปรากฎว่าสำหรับแผ่นหมายเลข 1 พื้นที่เหนือเส้นโค้งโปรไฟล์สเปรย์ที่ได้รับคือ 0.191 ตร.ม. และสำหรับแผ่นหมายเลข 2 - 0.323 ตร.ม. สรุปได้ว่าคุณภาพผิวของแผ่นเวเฟอร์เบอร์ 1 ดีกว่าแผ่นเวเฟอร์เบอร์ 2 การเปรียบเทียบผลผลิตของวงจรย่อยไมครอนที่ดีแสดงให้เห็นว่าผลผลิตของวงจรไมโครที่ดีบนเวเฟอร์กลุ่มที่ 1 สูงกว่าเวเฟอร์ของ กลุ่มที่ 2 ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของคุณภาพการเตรียมผิวของแผ่นเวเฟอร์

การใช้เครื่องเจาะสเปกโทรสโกปีเพื่อวัดความลึกของชั้นซิลิคอนเวเฟอร์ที่เสียหายหลังการเจียรและโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังการตัดเป็นสิ่งที่ไม่เหมาะสมด้วยเหตุผลหลายประการ ประการแรก จำเป็นต้องเพิ่มความเร็วและเวลาของการสปัตเตอร์อย่างรวดเร็ว ประการที่สอง มีวิธีการควบคุมความลึกของชั้นพื้นผิวที่ถูกรบกวนหลังจากการตัดและเจียร ซึ่งใช้แรงงานน้อยกว่าและแม่นยำพอสมควร การกำหนดการกระจายในระดับความลึกของชั้นที่เสียหายจากเวเฟอร์ไปยังเวเฟอร์สำหรับผู้ผลิตเวเฟอร์ที่แตกต่างกัน แสดงให้เห็นว่าค่าต่ำสุดของความลึกของชั้นที่เสียหายสำหรับเวเฟอร์ขัดเงาคือ 3 นาโนเมตร และค่าสูงสุดไม่เกิน 100 นาโนเมตร

■■ วิทยาศาสตร์

เทคนิคไอที. ปีที่ 15 ฉบับที่ 4 (พ.ศ. 2559)

1. มีการเสนอวิธีการวัดความลึกของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ โดยอิงจากการใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ของสว่านที่มีความแม่นยำในการพ่นไอออนของชั้นผิวของซิลิคอนและการลงทะเบียนความเข้มของอิเล็กตรอนของสว่าน ช่วงการวัดความลึกของการรบกวนคือ 0.001-1.000 µm ความละเอียดความลึก 1,000 นาโนเมตร

2. ที่ระดับความลึกเท่ากันของชั้นที่เสียหาย เสนอให้ประเมินคุณภาพของการเตรียมพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิกอนตามพื้นที่เหนือเส้นโค้งโปรไฟล์สเปรย์ที่ได้รับ

3. วิธีการนี้มีประสิทธิภาพในการปรับกระบวนการเตรียมพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ให้เหมาะสมที่สุดในการผลิตไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เลือกกระบวนการทางเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุด และช่วยลดการใช้วัสดุเทคโนโลยี

วรรณกรรม

1. วิธีการตรวจสอบชั้นที่เสียหายระหว่างการประมวลผลเชิงกลของผลึกเดี่ยว / A. I. Tatarenkov [et al.] ม.: พลังงาน 2521. 64 น.

2. Luft, B. D. วิธีการทางกายภาพและเคมีของการปรับสภาพพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์ / B. D. Luft ม.: วิทยุและการสื่อสาร 2525 ส. 16-18

3. วิธีทดสอบสำหรับการวัดความลึกของความเสียหายของคริสตัลของพื้นผิวชิ้นซิลิซินที่ทำงานด้วยกลไกโดยการขัดมุมและการกัดข้อบกพร่อง: มาตรฐาน SEMI MF950-1106 // หนังสือประจำปีของมาตรฐาน ASTM สหรัฐอเมริกา: American Society for Testing and Materials, 1999. Vol. 10.05: อิเล็กทรอนิกส์ II (ฉนวนไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) หน้า 315

4. การบำบัดทางเคมีในเทคโนโลยี IMS / V. P. Vasilevich [et al.] Polotsk: PGU, 2544, หน้า 174-185

5. Berchenko, N. N. วิธีการทางอิเล็กทรอนิกส์และไอออนสเปกโทรสโกปีสำหรับศึกษาพื้นผิวและส่วนต่อประสานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ ตอนที่ 1 / N. N. Berchenko, N. R. Aigina // เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ต่างประเทศ 2529. ครั้งที่ 9 (304). 86 หน้า

6. Berchenko, N. N. วิธีการทางอิเล็กทรอนิกส์และไอออนสเปกโทรสโกปีสำหรับศึกษาพื้นผิวและส่วนต่อประสานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ ตอนที่ 2 / N. N. Berchenko, N. R. Aigina // เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ต่างประเทศ 2529. ครั้งที่ 10 (305). 85 หน้า

7. Kheleva, L. D. วิธีสเปกโทรสโกปีของอิเล็กตรอนสำหรับการวิเคราะห์วัสดุของวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ / L. D. Kheleva, V. S. Shkirov // เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ต่างประเทศ 2522. ครั้งที่ 4 (199). หน้า 3-33.

8. วิธีการวัดความลึกของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของเวเฟอร์สารกึ่งตัวนำซิลิกอน: Pat. 5907 ตัวแทน เบลารุส, IPC C1 H 01 L 21/66 /

G. G. Chigir, L. P. Anufriev, V. A. Ukhov, L. P. Penkov; วันที่เผยแพร่ 03/30/2547.

9. การวัดความลึกของความเสียหายต่อพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์โดยเครื่องเจาะสเปกโทรสโกปีและการพ่นไอออน / A. S. Turtsevich [et al.] // ฟิสิกส์การแผ่รังสีของสถานะของแข็ง: tr. เด็กฝึกงานคนที่ 20 การประชุม 6-8 กรกฎาคม 2553 เซวาสโทพอล ยูเครน M.: NII PMT, 2010. T. 2. S. 556-562.

10. การวัดความลึกของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์โดยวิธีการของสว่านสเปกโทรสโกปี / A. Turtsevich // เทคโนโลยีไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ใหม่และการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม (NEET 2013): การดำเนินการของการประชุมระหว่างประเทศครั้งที่ 8, Zakopane, โปแลนด์ 18-21 มิถุนายน 2556 วอร์ซอว์: พล.ต. อคาเดมี วิทยาศาสตร์, Inst. สาขาฟิสิกส์ 2557 หน้า 17

11. การวิเคราะห์ Disrupted Layer บนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ โดยอิงจาก Ion-Sputtering และ Auger-Spectroscopy / V. A. Solodukha // เทคโนโลยีไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ใหม่และการใช้งานในอุตสาหกรรม: Proc. ของ Int 9 คอนเฟิร์ม Zakopane, Poland, 23-26 มิถุนายน 2558 Lublin: Lublin University of Technology, 2015 หน้า 21

ได้รับเมื่อ 07.09.2015 ลงนามเพื่อเผยแพร่ 08.11.2015 เผยแพร่ออนไลน์ 28.07.2016

1. Tatarenkov A. I. , Enisherlova K. L. , Rusak T. F. , Gridnev V. N. (1978) วิธีการควบคุมเลเยอร์ที่ไม่เป็นระเบียบระหว่างการตัดเฉือนเชิงกลของโมโนคริสตัล มอสโก, พลังงาน 64 (เป็นภาษารัสเซีย)

2. Luft B. D. (1982) วิธีการทางกายภาพและเคมีสำหรับการตัดเฉือนพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์ มอสโก, Radio i Svyaz, 16-18 (เป็นภาษารัสเซีย)

3. มาตรฐาน SEMI MF950-1106 วิธีทดสอบสำหรับการวัดความลึกของความเสียหายของผลึกของพื้นผิวชิ้นซิลิกอนที่ทำงานด้วยกลไกโดยการขัดมุมและการกัดข้อบกพร่อง หนังสือมาตรฐาน ASTM ประจำปี 10.05 Electronics II (ฉนวนไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์) American Society for Testing and Materials, 1999, 315.

4. Vasilevich V. P. , Kisel A. M. , Medvedeva A. B. , Plebanovich V. I. , Rodionov Iu. ก. (2544) การบำบัดด้วยสารเคมีในเทคโนโลยี IMS. Polotsk: Polotsk State University, 174-185 (เป็นภาษารัสเซีย)

5. Berchenko N. N. , Aigina N. R. (1986) วิธีการสำหรับสเปกโทรสโกปีอิเล็กทรอนิกส์และไอออนิกเพื่อตรวจสอบพื้นผิวและส่วนต่อประสานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ ส่วนที่ 1 Zaru-bezhnaya Elektronnaya Tekhnika, 304 (9) 86 (ในภาษารัสเซีย)

6. Berchenko N. N. , Aigina N. R. (1986) วิธีการสำหรับสเปกโทรสโกปีอิเล็กทรอนิกส์และไอออนิกเพื่อตรวจสอบพื้นผิวและส่วนต่อประสานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ ส่วนที่ 2 Zaru-bezhnaya Elektronnaya Tekhnika, 305 (10) 85 (ในภาษารัสเซีย)

7. Khholeva L. D. , Shkirov V. S. (1979) วิธีการสเปกโทรสโกปีอิเล็กทรอนิกส์เพื่อวิเคราะห์วัสดุของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Zarubezhnaya Elektronnaya Tekhnika , 199 (4), 3-33 (เป็นภาษารัสเซีย)

8. Chigir G. G. , Anufriev L. P. , Ukhov V. A. , Penkov L. P. (2004) วิธีการวัดความลึกของชั้นที่กระจัดกระจายบนพื้นผิวของแผ่นสารกึ่งตัวนำซิลิคอน สิทธิบัตรสาธารณรัฐเบลารุส เลขที่ 5907 (เป็นภาษารัสเซีย)

9. Turtsevich A. S. , Shvedov S. V. , Chigir G. G. , Ukhov V. A. (2010) การวัดความลึกของความเสียหายบนพื้นผิวแผ่นซิลิกอนในขณะที่ใช้วิธีการของ Auger Spectroscopy และ Ion Sputtering Radiationnaia Fizika Tverdogo Tela: tr. เมซดูนาร์ที่ 20 โซเวสชาเนีย. ต.2 . มอสโก สถาบันวิจัยวัสดุและเทคโนโลยีขั้นสูง 556-562 (ภาษารัสเซีย)

10. Turtsevich (2014) การวัดความลึกของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์โดยวิธีการของ Auger Spectroscopy เทคโนโลยีไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ใหม่และการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม (NEET 2013): การประชุมนานาชาติครั้งที่ 8, Zakopane, โปแลนด์, 18-21 มิถุนายน 2013 วอร์ซอ: พล.ต. อคาเดมี วิทยาศาสตร์, Inst. สาขาฟิสิกส์ 17.

11. Solodukha V. A. , Shvedov S. V. , Ponaryadov V. V. , Pilipenko V. A. , Chyhir R. R. (2015) การวิเคราะห์ชั้นที่กระจัดกระจายบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ โดยอิงจาก Ion Sputtering และ Auger Spectroscopy เทคโนโลยีไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ใหม่และการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม: Proc. ของ Int 9 คอนเฟิร์ม Zakopane, Poland, 23-26 มิถุนายน 2015 Lublin: Lublin University of Technology, 21.

การแนะนำ

บทที่ 1. การทบทวนวรรณกรรม 11

1.1. ลักษณะทั่วไปของวิธีการฝังไอออน 11

1.1.1 ทฤษฎีช่วงและการกระจายของไอออนในของแข็ง 11

1.1.2. การก่อตัวของรังสีบกพร่องระหว่างการฝังไอออน 15

1.1.3. การก่อตัวของโปรไฟล์การกระจายของข้อบกพร่องทางรังสี

1.2. ผลกระทบของพารามิเตอร์การฝังโปรตอนต่อโครงสร้างจุลภาค โปรไฟล์การกระจาย สมบัติทางกลและทางไฟฟ้าของซิลิคอน

1.2.1. อิทธิพลของพลังงานโปรตอน27

1.2.2. ผลของปริมาณโปรตอน29

1.2.3. อิทธิพลของการอบอ่อนหลังการปลูกถ่าย 33

1.2.4. อิทธิพลของการวางแนวที่แตกต่างกันของพื้นผิว 38

1.3. การประยุกต์การฝังโปรตอนในเทคโนโลยีการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ

1.4. บทสรุปในบทที่ 1 45

บทที่ 2 วิธีการศึกษาโครงสร้างของชั้นที่เสียหาย 46

2.1. วิธีการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์47

2.1.1. วิธีการดิฟแฟรกโตเมทรีของรังสีเอกซ์แบบผลึกคู่48

2.1.2. วิธีการดิฟแฟรกโตเมทรีของรังสีเอกซ์แบบสามผลึก 51

2.1.2.1. การกระเจิงของเอ็กซ์เรย์แบบกระจายโดยไมโครดีเฟกต์ในผลึกเดี่ยว

2.1.2.2. โปรไฟล์ความเข้มของ TRD ในกรณีของผลึกเดี่ยวที่มีข้อบกพร่องประเภทคูลอมบ์

2.2. วิธีเอ็กซเรย์ภูมิประเทศ64

2.3. วิธีจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน66

2.4. สรุปบทที่ 2 67

บทที่ 3 วัตถุประสงค์ของการวิจัยและวิธีการทดลองและการวัด 68

3.1. ผลึกซิลิคอนถูกฝังด้วยพลังงานและปริมาณไฮโดรเจนไอออนที่แตกต่างกันหลังจากการฝังและการหลอม

3.2. เทคนิคการฉายรังสี 69

3.3. การสร้างโปรไฟล์การกระจายของข้อบกพร่องของไฮโดรเจนและรังสีในตัวในซิลิคอนโดยใช้โปรแกรม TRIM

3.4. เทคนิคการวัดค่าความต้านทานไฟฟ้า 72

3.5. เทคนิคเอกซเรย์73

3.5.1. การระบุเลเยอร์ที่เสียหายโดยใช้ X-ray ภูมิประเทศ

3.5.2. ศึกษาโครงสร้างของชั้นอิออนที่ปลูกถ่ายโดยวิธี X-ray diffractometry

3.5.3 วิธีการกำหนดลักษณะสำคัญของชั้นที่เสียหาย

3.5.4. วิธีการรับโปรไฟล์ความเครียดจากเส้นโค้งการหักเหของแสง

3.5.5. การหาค่าพารามิเตอร์ไมโครดีเฟคจากผลการวัดความเข้มของการกระเจิงของรังสีเอกซ์แบบกระจาย

3.6. เทคนิคการเตรียมตัวอย่างเพื่อตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน

3.7. ความคิดเห็นเกี่ยวกับบทที่ 3 89

บทที่ 4 ผลการศึกษาที่ครอบคลุมของชั้นฝังไอออนและการอภิปราย

4.1. ผลการศึกษาผลของการฉายรังสีต่อคุณสมบัติทางโครงสร้างของซิลิกอน

4.1.1. ผลการศึกษาอิทธิพลของปริมาณรังสีและอุณหภูมิของการฉายรังสีโปรตอนต่อลักษณะเฉพาะของชั้นที่เสียหาย

4.1.2. ผลการศึกษาอิทธิพลของสนามความเค้นเชิงกลต่อการก่อตัวของชั้นที่เสียหายจากการฝังไฮโดรเจนไอออนลงในซิลิกอน

4.1.3. ผลการศึกษาผลของการรักษาความร้อนหลังการปลูกถ่ายต่อกระบวนการสร้างข้อบกพร่อง

4.1.4. ผลลัพธ์ของการกำหนดพารามิเตอร์และการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพในลักษณะของข้อบกพร่องระดับจุลภาคในชั้นผลึกซิลิคอนที่ปลูกถ่ายโปรตอน

4.1.5. การวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงลักษณะของข้อบกพร่องขนาดเล็กในผลึกซิลิคอนที่ฉายรังสีด้วยโปรตอนระหว่างการบำบัดความร้อน

4.2. ผลการศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้การฝังโปรตอนเพื่อแก้ไขลักษณะของโฟโตไดโอด PIP

4.3. ความคิดเห็นที่ บทที่ 4 158

ผลลัพธ์หลักและข้อสรุปของวิทยานิพนธ์ 160

วรรณคดี163

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการทำงาน

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความเป็นไปได้ของโลหะวิทยาของสารกึ่งตัวนำแบบดั้งเดิมได้ขยายออกไปอย่างมากผ่านการใช้เทคโนโลยีการฝังไอออน ซึ่งทำให้สามารถใส่สิ่งเจือปนในวัสดุได้โดยความเข้มข้นที่ไม่จำกัดด้วยขีดจำกัดความสามารถในการละลาย ในปัจจุบัน ความสม่ำเสมอหลักของกระบวนการที่เกิดขึ้นกับวิธีการเติมสารกระตุ้นนี้ได้รับการศึกษาค่อนข้างดี มีการระบุข้อดีและความเป็นไปได้ในการใช้งาน และการฝังไอออนเองก็กลายเป็นหนึ่งในกระบวนการทางเทคโนโลยีพื้นฐาน

เป็นเวลานานแล้ว การประยุกต์ใช้การฝังไอออนเพียงอย่างเดียวทั้งในเทคโนโลยีระนาบและไม่ใช่ระนาบ คือการนำสารเจือปนเข้าสู่เซมิคอนดักเตอร์ในการผลิตอุปกรณ์แยกส่วนและวงจรรวม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ขอบเขตของการประยุกต์ใช้การฝังไอออนได้ขยายออกไปอย่างมาก

ความเกี่ยวข้องของงานเกิดจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการใช้งานจริงของการฝังไอออนในเทคโนโลยีสมัยใหม่สำหรับการผลิตอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับการนำรังสีรบกวนมาควบคุมเพื่อจุดประสงค์ในการแยกองค์ประกอบของวงจรรวม เร่งการแพร่กระจายและกระตุ้นกิจกรรมทางไฟฟ้าของอะตอมสิ่งเจือปนที่ฝังอยู่ การปรับความแม่นยำและการสร้างตัวต้านทานที่มีความต้านทานสูง การได้ชั้น amorphized การได้รับสิ่งที่ไม่ต้องการ สิ่งเจือปน การควบคุมคุณสมบัติของหน้าสัมผัสโลหะ-สารกึ่งตัวนำ เป็นต้น แต่เบื้องหลังความปรารถนาที่จะได้พารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดของวัสดุที่ฝังด้วยไอออนที่พร้อมสำหรับการผลิตอุปกรณ์ที่อิงตามนั้น การศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในคริสตัลระหว่างการฝังไอออน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ยังคงอยู่ใน ร่มเงา โดยขาดความเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงกลไกการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างใน

ชั้นของโครงสร้างที่ฝังด้วยไอออนที่มีข้อบกพร่องและอิ่มตัวใกล้พื้นผิวนั้นเกี่ยวข้องกับปัญหาทางเทคโนโลยีส่วนใหญ่

การศึกษาที่ดำเนินการในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาของการฉายรังสีซิลิคอนด้วยไอออนแสง (ไฮโดรเจน ฮีเลียม) สำหรับการก่อตัวของชั้นและบริเวณที่เรียกว่า "รบกวน" คุณสมบัติของชั้นดังกล่าวคือการมีอยู่ของข้อบกพร่องทางโครงสร้างจำนวนมากที่เกิดจากการฝังไอออนของไฮโดรเจนและการบำบัดความร้อนที่ตามมา ขึ้นอยู่กับโหมดการฝัง อุณหภูมิ และเวลาในการหลอม เป็นไปได้ที่จะสร้างบริเวณที่อิ่มตัวด้วยข้อบกพร่องประเภทต่างๆ: กลุ่มและการสะสมของจุดบกพร่อง รูพรุนขนาดเล็ก ฟองก๊าซที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน การศึกษาธรรมชาติและลักษณะของข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นระหว่างการฝังจะขยายความเป็นไปได้ของวิธีการฝังไอออนในด้านการสร้างเทคโนโลยีใหม่และการควบคุมลักษณะของอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของตัวอย่างที่ฝังด้วยไอออนจะทำให้สามารถตัดสินใจเลือกปริมาณและพลังงานของการฝังไอออน รวมถึงอุณหภูมิการหลอมเพื่อปรับคุณสมบัติของชั้นที่เสียหายให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานจริงโดยเฉพาะ ทั้งหมดนี้ทำให้งานนี้มีความเกี่ยวข้อง

วัตถุประสงค์ของงานนี้คือการระบุความสม่ำเสมอหลักในการก่อตัวของโครงสร้างที่บกพร่องของชั้นซิลิกอนที่ฝังด้วยไฮโดรเจนไอออนภายใต้สภาวะต่างๆ และวิวัฒนาการของมันระหว่างการบำบัดความร้อน ตลอดจนศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้การฝังโปรตอนเพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของชั้นผิวของซิลิกอนใน เพื่อปรับปรุงพารามิเตอร์และเพิ่มผลผลิตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เหมาะสม

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาต่อไปนี้ เป้าหมายหลัก :

1). ตรวจสอบการพึ่งพาธรรมชาติของการก่อตัวของข้อบกพร่องตามเงื่อนไขของการฝัง (พลังงานและปริมาณ)

2). ค้นหาบทบาทของปัจจัยภายนอก (อุณหภูมิ เขตความเค้นเชิงกล) ในการก่อตัวของโครงสร้างที่บกพร่องระหว่างการปลูกถ่าย

3). ตรวจสอบลักษณะทางโครงสร้างและฟิสิกส์ไฟฟ้าของชั้นซิลิกอนที่ถูกรบกวนจากการฝังโปรตอน และติดตามการเปลี่ยนแปลงระหว่างการบำบัดความร้อนที่ตามมา

4). ระบุและระบุลักษณะของข้อบกพร่องระดับจุลภาคที่เกิดขึ้นระหว่างการฝังไอออนของไฮโดรเจนและติดตามวิวัฒนาการของมันระหว่างการบำบัดความร้อน

5). เพื่อเปิดเผยความเป็นไปได้ของการใช้คุณสมบัติของชั้นที่เสียหายซึ่งเกิดจากการฝังโปรตอนเพื่อควบคุมลักษณะของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซิลิกอน

ความแปลกใหม่ทางวิทยาศาสตร์ผลลัพธ์ที่ได้มีดังนี้:

ได้รับผลลัพธ์ใหม่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางโครงสร้างและทางไฟฟ้าของชั้นผลึกซิลิกอนที่เสียหายเมื่อฉายรังสีด้วยโปรตอนที่มีพลังงานในช่วง 100 ถึง 500 keV ปริมาณตั้งแต่ 10 15 ถึง 2-10 16 cmL

เป็นครั้งแรกที่มีการเปิดเผยคุณสมบัติของการก่อตัวของชั้นที่เสียหายภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกเช่นอุณหภูมิและสนามความเค้นเชิงกล

มีการศึกษาการเปลี่ยนแปลงสถานะโครงสร้างของชั้นซิลิกอนที่ปลูกถ่ายโดยโปรตอนระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนในช่วงอุณหภูมิกว้าง (100 - 1100C)

เป็นครั้งแรกที่มีการกำหนดลักษณะของข้อบกพร่องขนาดเล็กที่ก่อตัวเป็นชั้นที่เสียหาย และศึกษาการเปลี่ยนแปลงระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน

มีการเสนอแบบจำลองสำหรับวิวัฒนาการของข้อบกพร่องขนาดเล็กในชั้นของผลึกซิลิกอนที่ได้รับความเสียหายจากการฝังตัวของโปรตอน (E = 100-500 keV, D = 10 15 -2-10 16 ซม.*2) ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนในช่วงอุณหภูมิ T = 200- 1100C.

6. ประสิทธิภาพของการใช้ชั้นผลึกซิลิกอนที่เสียหายซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการฉายรังสีโปรตอนและการหลอมอ่อนเพื่อแก้ไขลักษณะของโฟโตไดโอดซิลิคอน RIP

ความสำคัญในทางปฏิบัติผลงาน:

เทคนิคได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อดำเนินการวัดและประมวลผลข้อมูลการทดลองเพื่อกำหนดพารามิเตอร์ของชั้นที่เสียหายโดย X-ray diffractometry ที่มีความละเอียดสูง

วิธีการที่ไม่ทำลายสำหรับการกำหนดลักษณะและลักษณะของข้อบกพร่องขนาดเล็กที่มีสัญญาณของการขยายที่แตกต่างกันได้รับการพัฒนา เทคนิคนี้ขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์การกระเจิงแบบซีมโทติคทำให้สามารถขยายสเปกตรัมของไมโครดีเฟกต์ที่สังเกตได้

ควรคำนึงถึงบทบาทของปัจจัยภายนอกของการฝังไอออนในการก่อตัวของโครงสร้างที่มีข้อบกพร่องในเทคโนโลยีการสร้างชั้นที่เสียหาย

ผลลัพธ์ของการพิจารณาคุณลักษณะของข้อบกพร่องระดับจุลภาคในผลึกซิลิกอนที่ฝังด้วยโปรตอนในปริมาณและพลังงานต่างๆ และผ่านการอบชุบด้วยความร้อนในช่วงอุณหภูมิที่กว้างสามารถใช้เพื่อสร้างชั้นที่เสียหายพร้อมคุณสมบัติที่เหมาะสมที่สุด

วิธีการได้รับการพัฒนาเพื่อปกป้องพื้นผิวของซิลิคอนพิน-โฟโต้ไดโอด ซึ่งรวมถึงการฉายรังสีบริเวณรอบนอกของรอยต่อ p-n ด้วยโปรตอนและการหลอมในภายหลัง มีการกำหนดโหมดการฉายรังสีและการอบอ่อนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้ซึ่งจะเพิ่มผลผลิต

บทบัญญัติหลักในการป้องกัน:

ผลลัพธ์ของการกำหนดลักษณะเฉพาะของชั้นผลึกซิลิกอนที่เสียหายซึ่งฉายรังสีด้วยโปรตอนด้วยพลังงาน 150 keV และขนาดตั้งแต่ 2.5 x 10 15 ซม." 2 ถึง 2 x 10 16 ซม."2 ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 50 ถึง 610C

ผลการศึกษาอิทธิพลของปัจจัยภายนอกของการฝังไอออน: ปริมาณ อุณหภูมิ และสนามของความเค้นเชิงกล ต่อกระบวนการสร้างโครงสร้างที่บกพร่องในผลึกซิลิกอน

ผลการศึกษาลักษณะทางโครงสร้างและทางไฟฟ้าของชั้นซิลิกอนที่เสียหายซึ่งเกิดจากการฉายรังสีด้วยโปรตอน cE = 200, 300, 100 + 200 + 300 keV, D = 2-10 16 cm" 2 และการบำบัดความร้อนที่ตามมาในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 100 ถึง 900C.

จากการทดลองสร้างการขึ้นต่อกันแบบไม่โมโนโทนิกของลักษณะอินทิกรัลและอิเล็กโทรฟิสิคัลของชั้นที่เสียหายต่ออุณหภูมิการหลอม

แบบจำลองวิวัฒนาการของจุดบกพร่องทางรังสีขนาดเล็กในชั้นซิลิกอนที่ฝังด้วยไฮโดรเจนไอออน (E = 100-500 keV, D = 10 I5 -2-I0 16 cm" 2) ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 200 ถึง 1100C

ผลการตรวจสอบกลไกอิทธิพลของพารามิเตอร์ทางโครงสร้างและอิเล็กโทรฟิสิคัลของชั้นผิวซิลิกอนที่แก้ไขโดยการฉายรังสีโปรตอนและการอบอ่อนสุญญากาศที่ตามมาบน VAC ของไดโอดริปเอฟโอโต โหมดการประมวลผลโปรตอนที่ดีที่สุดของไดโอดโฟโต้พินแบบกระจายที่มีความลึกของจุดแยก pn - 3 μm

การอนุมัติงาน

ผลลัพธ์หลักที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์ได้รับการรายงานและอภิปรายในการประชุมทางวิทยาศาสตร์และเทคนิคของนักศึกษา นักศึกษาปริญญาโท และผู้เชี่ยวชาญรุ่นเยาว์ของ MGIEM (TU) (มอสโก, 1998), IX International Conference "Radiation Solid State Physics" (Sevastopol, 1999) , การประชุมรัสเซียครั้งที่สองเกี่ยวกับวัสดุศาสตร์และความรู้พื้นฐานทางกายภาพและเคมีของเทคโนโลยีสำหรับการได้รับผลึกซิลิคอนเจือ "Silicon -2000" (มอสโก, 2000), การประชุมนานาชาติ X "ฟิสิกส์สถานะของแข็งรังสี" (เซวาสโทพอล, 2000), วิทยาศาสตร์และเทคนิคระหว่างประเทศครั้งที่สาม การประชุม "Electronics and Informatics - ศตวรรษที่ XXI" (Zelenograd, 2000), การประชุมนานาชาติครั้งที่สาม "Hydrogen Processing of Materials" (VOM-2011) (Donetsk - Mariupol, 2001), VI Interstate Seminar "โครงสร้างพื้นฐานของการปรับเปลี่ยนโครงสร้าง

วัสดุที่ใช้วิธีการของเทคโนโลยีที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม” (MHT-VI) (Obninsk,

2544), XI International Meeting "Radiation Solid State Physics" (Sevastopol, 2001), 2nd Interuniversity Scientific School of Young Specialists "กระแสพลังงานเข้มข้นในเทคโนโลยีอวกาศ, อิเล็กทรอนิกส์, ระบบนิเวศน์และการแพทย์" (มอสโก, 2544) , XII International Meeting "Radiation ฟิสิกส์สถานะของแข็ง" (เซวาสโทพอล, 2545), การประชุมเกี่ยวกับการเจริญเติบโตของผลึก, ฟิล์มและข้อบกพร่องทางโครงสร้างของซิลิกอน "ซิลิคอน - 2545" (โนโวซีบีร์สค์, 2545), IV การประชุมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคระหว่างประเทศ "อิเล็กทรอนิกส์และสารสนเทศ - 2545 "(Zelenograd,

ง.) การประชุมรัสเซียครั้งที่สามเกี่ยวกับวัสดุศาสตร์และความรู้พื้นฐานทางกายภาพและเคมีของเทคโนโลยีสำหรับการได้รับผลึกซิลิคอนเจือและโครงสร้างอุปกรณ์ตาม "ซิลิคอน - 2003" (มอสโก, 2003)

งานนี้ได้รับรางวัลประกาศนียบัตรระดับ 1 ซึ่งเป็นผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดที่นำเสนอในการประชุมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิค - การแข่งขันของนักเรียนนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและผู้เชี่ยวชาญรุ่นเยาว์ในปี 2541 (MGIEM (TU))

สิ่งพิมพ์

โครงสร้างและขอบเขตของวิทยานิพนธ์

วิทยานิพนธ์ประกอบด้วยบทนำ สี่บท ผลลัพธ์หลักและบทสรุป และรายการอ้างอิง งานนี้นำเสนอด้วยข้อความพิมพ์ดีด 172 หน้า มี 58 ตัวเลขและ 4 ตาราง รายการอ้างอิงประกอบด้วย 101 ชื่อเรื่อง

ทฤษฎีช่วงและการกระจายของไอออนในของแข็ง

การเกิดข้อบกพร่องระหว่างการฝังไอออนของไฮโดรเจนและผลกระทบของข้อบกพร่องต่อพารามิเตอร์ทางเคมีฟิสิกส์ของซิลิคอนเป็นปัญหาร้ายแรงในการสร้างผลึกที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ Microdefects (MD) เกิดขึ้นจากการจับตัวกันของจุดบกพร่องและการสร้างสนามยืดหยุ่นที่แข็งแกร่งรอบๆ ตัวมันเอง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมในคุณสมบัติของคริสตัลและความไม่สม่ำเสมอในท้องถิ่นที่มีนัยสำคัญ ความสนใจในการศึกษา MDs นั้นพิจารณาจากความรู้ที่ไม่เพียงพอเกี่ยวกับธรรมชาติของ MDs กลไกการก่อตัว และอิทธิพลของพวกมันต่อคุณสมบัติทางกายภาพของคริสตัล และตามด้วยลักษณะสำคัญของอุปกรณ์ที่อิงตามพวกมัน

เพื่อศึกษา MD รวมถึงความเป็นไปได้ของการใช้การฝังไอออนไฮโดรเจนในเทคโนโลยีการผลิตโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ จำเป็นต้องพิจารณาผลกระทบของพารามิเตอร์การฝังโปรตอนต่อคุณสมบัติของซิลิกอน

วิธีการฝังไอออนเป็นแบบสากลและไม่เฉพาะเจาะจง ช่วยให้สามารถใส่ไอออนขององค์ประกอบต่างๆ เข้าไปในเป้าหมายใดๆ ในปริมาณที่ควบคุมอย่างเข้มงวด ตั้งค่าการกระจายของความเข้มข้นตลอดความลึกโดยลำดับของปริมาณไอออนที่มีพลังงานต่างกัน ในหลายกรณีไม่สามารถรับการแจกแจงดังกล่าวด้วยวิธีอื่นได้

กระบวนการหลักในการฝังตัวของไอออนคือการแทรกซึมของไอออนเข้าไปในสารและการชะลอตัวของไอออนไปยังความเร็วความร้อน การกระจายเชิงลึกที่เป็นผลลัพธ์ของอะตอมคั่นระหว่างหน้าเรียกว่าโปรไฟล์การกระจาย ซึ่งแตกต่างจากการกระจายขั้นสุดท้ายของอะตอมสิ่งเจือปน ซึ่งกระบวนการกระจายมักมีส่วนร่วม ทฤษฎีการชะลอตัวของไอออนพลังงานปานกลางในวัตถุอสัณฐานได้รับการพัฒนาโดย Lindhard, Schaff และ Shiot (ทฤษฎี LSS) สาระสำคัญของทฤษฎี LSS ย่อให้สั้นลงดังต่อไปนี้ ในการระดมยิงของแข็งโดยอนุภาคที่มีประจุ บทบาทชี้ขาดนั้นเกิดจากการชนแบบไม่ยืดหยุ่นกับอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้ของสารที่ชะลอความเร็ว (การเบรกด้วยไฟฟ้า) ซึ่งพลังงานจลน์ของไอออนเคลื่อนที่ถูกใช้ไปกับการเปลี่ยนผ่านทางอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอม เช่นเดียวกับ การกระตุ้นการสั่นแบบรวมของอิเล็กตรอนและการชนแบบยืดหยุ่นกับนิวเคลียส (การเบรกด้วยนิวเคลียร์) ซึ่งพลังงานถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมทั้งหมด ผลกระทบใดต่อไปนี้จะขึ้นอยู่กับพลังงานและมวลของอนุภาคที่ถูกเร่ง และมวลและเลขลำดับของอะตอมเป้าหมาย

ตามทฤษฎี LSS การกระจายของช่วงไอออนกลายเป็น Gaussian และมีลักษณะเฉพาะคือ Rp เฉลี่ยปกติ (ประมาณการ) ช่วง Rp และรูทค่าเฉลี่ยกำลังสอง (มาตรฐาน) ส่วนเบี่ยงเบน ARP (รูปที่ 1.1.1) พื้นผิวเป้าหมายไอออนตกกระทบ 1.1.1. การแสดงแผนผังของความยาวรันทั้งหมด R, รันปกติ Rp และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ARp วิถีไอออนที่เกิดขึ้นนั้นเป็นเส้นโค้งที่ซับซ้อนและมีลักษณะทางสถิติในสารอสัณฐาน เส้นทางการเคลื่อนที่ทั้งหมดของไอออนเรียกว่าเส้นทางอิสระ R ถ้ามวลของไอออน N\ มากกว่ามวลของอะตอมเป้าหมาย M2 มาก การเบี่ยงเบนจะน้อยและไอออนจะเคลื่อนที่เกือบเป็นเส้นตรง ดังนั้นความยาวของเส้นทางไปตามวิถี R จึงแตกต่างจาก Rp เล็กน้อย หาก Mi M2 และพลังงานของไอออน E ไม่สูงเกินไป แสดงว่าวิถีโคจรนั้นคดเคี้ยวและ Rp น้อยกว่า R มาก เนื่องจากลักษณะทางสถิติของการเคลื่อนที่ของไอออน ค่าของ Rp และ R จะไม่ มีค่าแน่นอน แต่ผันผวนตามค่าเฉลี่ย

ควรสังเกตว่าการมีส่วนร่วมของการชะลอตัวของนิวเคลียร์มีอิทธิพลเหนือพลังงานการฝังตัวต่ำ ในขณะที่การชะลอตัวทางอิเล็กทรอนิกส์มีอิทธิพลเหนือพลังงานสูง เมื่อเส้นโค้งการสูญเสียพลังงานเนื่องจากการลากของนิวเคลียร์และอิเล็กตรอนถูกรวมเข้าด้วยกัน การสูญเสียพลังงานทั้งหมดจะคงที่ตลอดช่วงกว้างของพลังงานไอออนที่ตกกระทบ เป็นผลให้เส้นทางไอออนทั้งหมด R เป็นสัดส่วนโดยประมาณกับพลังงานเริ่มต้นของไอออนที่ตกกระทบ

โปรไฟล์การกระจายไอออนที่ง่ายที่สุดคือปกติหรือ Gaussian สำหรับการก่อสร้างที่ต้องการเพียงสองช่วงเวลาแรกเท่านั้น - ช่วงการฉายภาพ Rp และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ARP . การกระจายแบบเกาส์เซียนเป็นการประมาณที่น่าพอใจสำหรับการกระจายสิ่งเจือปนจริงในช่วงหรือความลึกในกรณีที่ช่วงเหล่านี้มีความสมมาตรเพียงพอ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้ทำเสมอไป การเบี่ยงเบนจากความสมมาตรจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในกรณีของการระดมยิงเป้าหมายที่หนักกว่าด้วยไอออนเบา โดยมีเงื่อนไขว่าการสูญเสียอิเล็กตรอนจะมีผลเหนือกว่า

สามารถใช้โปรไฟล์การกระจายแบบอสมมาตรได้หลายประเภท วิธีการดั้งเดิมในการสร้างการกระจายของช่วงไอออนคือการกระจายแบบเพียร์สัน IV - การกระจายในการประมาณของพารามิเตอร์สี่ตัว: Rp, ARP, ความเบ้ของการกระจาย และ kurtosis p วิธีนี้จะกล่าวถึงโดยละเอียดใน สำหรับค่าความไม่สมมาตรจำนวนหนึ่งในตารางของฟังก์ชันการแจกแจงของเพียร์สันในหน่วยไร้มิติ ตารางช่วยให้สามารถสร้างโปรไฟล์การกระจายของสิ่งเจือปนที่แนะนำได้อย่างง่ายดายสำหรับค่า Rp, ARp และค่าอสมมาตรที่ทราบสำหรับเป้าหมาย ไอออน และพลังงานที่หลากหลาย

เพื่อให้ได้โปรไฟล์ความเข้มข้น N(x) ของสิ่งเจือปน การกระจายแบบเพียร์สันต้องคูณด้วยขนาด: N(x) = N0-f(x) (1.1.3) มีอีกวิธีหนึ่งในการรับการกระจายของช่วงไอออน ซึ่งเรียกว่าวิธีมอนติคาร์โล แนวคิดของวิธีการคือองค์ประกอบบางอย่างของร่างกายที่เป็นของแข็งถูกสร้างแบบจำลองในคอมพิวเตอร์ กฎหมายถูกกำหนดตามที่ไอออนทำปฏิกิริยากับอะตอม จากนั้น "ไอออน" ที่เร่งให้เป็นพลังงานบางอย่างจะถูกปล่อยออกมาบน จำลอง "วัตถุแข็ง" ในสถานที่สุ่มบนพื้นผิว กล่าวอีกนัยหนึ่งคือกำลังทำการทดลองทางคอมพิวเตอร์ซึ่งเป็นไปได้ที่จะติดตามเส้นทางทั้งหมดของไอออนรวมถึงสถานที่ที่อิออนหยุด หลังจากดำเนินการนี้ซ้ำหลายครั้งเพื่อให้ข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ยทางสถิติมีขนาดเล็กลง การกระจายเชิงลึกของไอออนสามารถลงจุดได้ ความสอดคล้องของผลการทดลองเครื่องดังกล่าวกับของจริงนั้นพิจารณาจากความถูกต้องของการตั้งค่ากฎของการโต้ตอบ พร้อมกันกับการศึกษาช่วงไอออนโดยวิธีมอนติคาร์โล เป็นไปได้ที่จะได้ข้อมูลเช่น การกระจายเชิงลึกของจำนวนอะตอมเป้าหมายที่ถูกแทนที่ในขั้นต้น (ความเข้มข้นบกพร่อง) ในทุกวิธีการ การชะลอตัวจะแบ่งออกเป็นองค์ประกอบที่ยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่น โดยไม่คำนึงถึงเปลือกจริงของโครงสร้างจุดของอะตอม กระบวนการทุติยภูมิที่สมบูรณ์ มีการใช้สมมติฐานที่ทำให้ง่ายขึ้นอื่นๆ เป็นผลให้ข้อผิดพลาดในการคำนวณค่าเฉลี่ยของ Rp และ ARP สามารถสูงถึง 20-25%

ดังนั้น โปรไฟล์การกระจายตัวของไอออนที่ฝังในผลึกเดี่ยวขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง: ทิศทางของลำแสงไอออน ความแตกต่าง สถานะของพื้นผิว ความสมบูรณ์แบบของโครงสร้างผลึก และอุณหภูมิเป้าหมาย เนื่องจากมีผลต่อแอมพลิจูดของ การสั่นสะเทือนจากความร้อนและจลนพลศาสตร์ของการสะสมข้อบกพร่องของรังสี

วิธีดิฟแฟรกโตเมทรีเอ็กซ์เรย์แบบผลึกคู่

วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการลงทะเบียนการกระจายเชิงมุมของลำแสงที่เลี้ยวเบนโดยตัวอย่างภายใต้การศึกษา (นั่นคือ การวัดเส้นโค้งการสะท้อนการเลี้ยวเบน) ด้วยการวิเคราะห์เพิ่มเติมเกี่ยวกับพารามิเตอร์ของเส้นโค้งผลลัพธ์ วิธีที่ให้ข้อมูลและสะดวกที่สุดสำหรับการศึกษาผลึกเดี่ยวคือวิธีการบันทึกเส้นโค้งการโยกในเรขาคณิตแบรกก์ การมีอยู่บนพื้นผิวผลึกของชั้นที่มีระดับความเสียหายต่างกันจะส่งผลต่อพารามิเตอร์ของเส้นโค้งการเลี้ยวเบนในรูปแบบต่างๆ (เปอร์เซ็นต์การสะท้อน ครึ่งความกว้าง ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนรวม กฎการสลายตัวของ "หาง") โดยค่าเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์เหล่านี้ เมื่อเปรียบเทียบกับการคำนวณทางทฤษฎีสำหรับตัวอย่างในอุดมคติ เราสามารถสรุปเกี่ยวกับลักษณะของชั้นที่เสียหายได้ เช่น การเปลี่ยนแปลงโดยเฉลี่ยในพารามิเตอร์ขัดแตะ ความลึกที่มีประสิทธิภาพของชั้นที่เสียหาย และกำหนดโปรไฟล์การเปลี่ยนรูป

ตัวอย่างภายใต้การศึกษามักจะส่องสว่างด้วยลำแสงเอ็กซ์เรย์ ซึ่งก่อนหน้านี้ถูกทำให้เป็นสีเดียวโดยการสะท้อนจากผลึกโมโนโครมาเตอร์ ซึ่งยังคงอยู่นิ่งในขณะที่ผลึกที่ศึกษานั้นหมุนใกล้กับมุมเลี้ยวเบน เส้นโค้งที่แสดงลักษณะการพึ่งพาอาศัยกันของความเข้มของการแผ่รังสีที่สะท้อนโดยคริสตัลในมุมของการหมุนเรียกว่า เส้นโค้งโยก หรือเส้นโค้งการสะท้อนแสง (DRC) คุณลักษณะของความสมบูรณ์แบบของโครงสร้างผลึกคือพารามิเตอร์ต่อไปนี้ของเส้นโค้งการโยก: ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนรวม R ซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนของความเข้มทั้งหมดที่สะท้อนโดยผลึกที่ศึกษา คูณด้วยความเร็วเชิงมุมกับความเข้มที่สะท้อน โดยผลึกโมโนโครมาเตอร์ ความกว้างครึ่งหนึ่งของเส้นโค้งโยก เช่น ความกว้างเต็มของเส้นโค้งที่ความสูงครึ่งหนึ่ง ซึ่งกำหนดช่วงเวลาของมุมการหมุนที่ความเข้มลดลงครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด

ข้อบกพร่องในผลึกสามารถส่งผลต่อลักษณะที่ระบุของเส้นโค้งการโยกได้โดยการเปลี่ยนเส้นโค้งการสะท้อนของผลึกภายใต้การศึกษา เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน R2 และรูปร่างของเส้นโค้ง R(P) เปลี่ยนไป การเปรียบเทียบเส้นโค้งการโยกที่คำนวณและการทดลองเป็นพื้นฐานสำหรับการประเมินความสมบูรณ์แบบของโครงสร้างผลึก

หากผลึกที่ศึกษาสะท้อนตามโครงร่างแบรกก์ ในกรณีปกติ การเคลื่อนตัวที่ความหนาแน่นมากกว่า 5 104 ซม. 2 ทำให้เกิดลักษณะที่ผิดทิศทางดังกล่าว ซึ่งสามารถมองเห็นได้ง่ายจากเส้นโค้งโยกที่กว้างขึ้น หากการขยายกว้างเกิดจากทิศทางที่คลาดเคลื่อนเท่านั้น เส้นโค้งโยกคือผลรวมของเส้นโค้งแต่ละเส้นที่เลื่อนสัมพันธ์กันตามมุมที่คลาดเคลื่อน เนื่องจากเมื่อคริสตัลหมุน ส่วนต่างๆ จะตกในตำแหน่งสะท้อนแสงอย่างต่อเนื่อง การขยายนี้ไม่ขึ้นกับมุมแบรกก์ ในกรณีนี้ เนื่องจากความกว้างครึ่งหนึ่งของเส้นโค้งการโยกมักจะเท่ากับหลายวินาที หากโมโนโครมาเตอร์และตัวอย่างเป็นผลึกที่สมบูรณ์แบบ การขยายความกว้างเพิ่มเติมอีกหนึ่งวินาทีหรือหลายวินาทีจึงได้รับการแก้ไขอย่างน่าเชื่อถือ หากการขยายเส้นโค้งโยกเกิดจากการมีอยู่ในปริมาณการสะท้อนของส่วนที่มีค่าระยะทางระหว่างระนาบต่างกัน dj ก็จะขึ้นอยู่กับมุมสะท้อน: Db = -(L)tg9 (2.1.4) ด้วยโครงสร้างย่อยที่พัฒนาเพียงพอ เมื่อความคลาดเคลื่อนถูกจัดกลุ่มเป็นเครือข่ายแบบแบน เส้นโค้งการโยกจากเกรนย่อยแต่ละอันสามารถแยกออกได้ และเส้นโค้งการโยกทั้งหมดจะมีค่าสูงสุดหลายค่า ระยะห่างระหว่างพวกมันจะเท่ากับทิศทางที่คลาดเคลื่อนรอบแกนที่ขนานกับแกนการหมุนของตัวอย่าง

หากขนาดของเกรนย่อยมากกว่าความหนาของชั้นกึ่งดูดซับ เกรนย่อยแต่ละอันจะสะท้อนเป็นอิสระจากเกรนที่อยู่ใกล้เคียง และพื้นที่ทั้งหมดของเส้นโค้งการโยกซึ่งประกอบด้วยจุดสูงสุดหลายจุดจะเท่ากับ เพื่อคริสตัลที่สมบูรณ์แบบ หากขนาดของมันน้อยกว่าความหนาของชั้นกึ่งดูดซับ ดังนั้นเกรนย่อยที่ไม่ได้ถูกกรองโดยเกรนย่อยที่อยู่ด้านบน ซึ่งได้ออกจากตำแหน่งการสะท้อนแสงไปแล้วทั้งหมดหรือบางส่วน ก็สามารถมีส่วนสำคัญต่อการสะท้อนทั้งหมดได้ ความเข้ม เป็นผลให้ปริมาณการกระเจิงทั้งหมดและช่วงเชิงมุมของการสะท้อนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมากในค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนรวม ซึ่งในขีดจำกัดมีแนวโน้มที่ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนรวมที่สอดคล้องกับทฤษฎีจลนศาสตร์

อย่างไรก็ตาม วิธีการบันทึกเส้นโค้งการสะท้อนของการเลี้ยวเบนในรูปแบบสองผลึกมีข้อเสียเปรียบอย่างมาก วิธีนี้เป็นส่วนสำคัญ เนื่องจากความเข้มที่บันทึกไว้จะถูกรวบรวมจากบริเวณกว้างของพื้นที่ส่วนกลับตามส่วนของทรงกลม Ewald ในกรณีนี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกความแตกต่างระหว่างส่วนประกอบของการเลี้ยวเบน (เชื่อมโยงกัน) และกระจาย (ไม่ต่อเนื่องกัน) กับความเข้มของเส้นโค้งการโยก เมื่อศึกษาชั้นบาง ๆ การกระเจิงแบบกระจายจากความไม่สมบูรณ์ของโครงสร้างของชั้นที่เสียหาย (กลุ่มของจุดรังสีบกพร่อง โซนอะมอร์ฟิซบางส่วน ฯลฯ) ต่อความเข้มผลลัพธ์นั้นมีมาก สิ่งนี้ทำให้ยากต่อการตีความผลลัพธ์ที่ได้อย่างชัดเจน การแยกเอฟเฟกต์เหล่านี้จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์โดยละเอียดของการกระจายความเข้มในบริเวณใกล้เคียงกับไซต์โครงตาข่ายซึ่งกันและกัน ซึ่งสามารถนำไปใช้กับเครื่องวัดการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์แบบสามผลึก 2.1.2. วิธีการดิฟแฟรกโตเมทรีของรังสีเอกซ์แบบสามผลึก ความเป็นไปได้ของวิธีการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์แบบอื่นในการศึกษาโครงสร้างของชั้นที่เสียหายบางส่วนสามารถขยายได้มากหากนำคริสตัลวิเคราะห์ที่สามมาใช้ในรูปแบบการเลี้ยวเบนดังแสดงในรูปที่ 2.1.1

จุดประสงค์ของผลึกนี้คือการวิเคราะห์การกระจายเชิงมุมของรังสีเอกซ์ที่สะท้อนจากผลึกที่กำลังศึกษา สำหรับคริสตัลเครื่องวิเคราะห์ที่สมบูรณ์แบบ การวิเคราะห์การกระจายเชิงมุมดังกล่าวสามารถทำได้ด้วยความแม่นยำเพียงเสี้ยววินาที เส้นโค้งการโยกตัวของผลึกสามชั้นที่เกิดขึ้นสะท้อนถึงธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างที่เกิดขึ้นในชั้นผิวใกล้ของผลึก เนื่องจาก มีความไวสูงต่อชนิดและลักษณะของข้อบกพร่องในผลึกเดี่ยว ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะตัดสินประเภทของข้อบกพร่องโดยพิจารณาจากโปรไฟล์ความเข้มประเภทต่างๆ ที่วัดโดยวิธี TRD ยิ่งไปกว่านั้น ความละเอียดสูงของวิธี TRD ทำให้สามารถดึงข้อมูลเชิงปริมาณที่แม่นยำมากเกี่ยวกับคุณลักษณะของข้อบกพร่องได้

ความแตกต่างระหว่างวิธี TRD และแผนภาพสามผลึกแบบดั้งเดิม ซึ่งคริสตัลที่สมบูรณ์แบบสองชุดแรกทำหน้าที่ในการเทียบเคียงและปรับโทนสีเดียวของรังสีที่ตกกระทบบนคริสตัลตัวอย่างที่สาม นั่นคือ ตัวอย่างภายใต้การศึกษาทำหน้าที่เป็นคริสตัลที่สอง และตัวอย่างที่สาม ( สมบูรณ์แบบ) คริสตัลวิเคราะห์ทำการกวาดการกระจายเชิงมุมของรังสีที่หักเหโดยคริสตัลที่สอง (รูปที่ 2.1.1) คริสตัลตัวอย่างเบี่ยงเบนจากสภาวะของแบรกก์โดยมุม a และคริสตัลของเครื่องวิเคราะห์จะหมุนในช่วงเชิงมุมที่แน่นอนใกล้กับมุมแบรกก์ที่แน่นอน ความเข้มของรังสีเอกซ์ที่เครื่องตรวจจับบันทึกไว้ระหว่างการหมุนของผลึกที่สามคือสเปกตรัม TRD ด้วยรูปแบบการบันทึกนี้ สเปกตรัมมักจะประกอบด้วยสามพีค ซึ่งตามศัพท์บัญญัติเรียกว่า พีคหลัก หลอกและพีคกระจาย ตำแหน่งเชิงมุมของพีคถูกกำหนดโดยกฎของการหมุนของคริสตัลและเรขาคณิตการเลี้ยวเบน

การสร้างโปรไฟล์การกระจายของข้อบกพร่องของไฮโดรเจนและรังสีในตัวในซิลิคอนโดยใช้โปรแกรม TRIM

กระบวนการของการเกิดข้อบกพร่องระหว่างการฝังไอออนขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง: อุณหภูมิเป้าหมาย ปริมาณและพลังงานของไอออนที่ฝัง กิจกรรมทางเคมี อัตราส่วนโดยมวลของไอออนและอะตอมเป้าหมาย และการวางแนวของสารตั้งต้น ไม่สามารถคำนึงถึงอิทธิพลของปัจจัยเหล่านี้ได้เสมอไป โปรแกรม TRIM (Transport of Ions in Matter) ทำให้สามารถประเมินกระบวนการเบื้องต้นของการฝังไอออนได้โดยประมาณ และทำให้เห็นภาพได้ว่าไอออนจะแทรกซึมเข้าไปในเป้าหมายได้อย่างไร และผลที่ตามมาจะเป็นอย่างไร

การคำนวณโปรไฟล์การกระจายของไฮโดรเจนไอออนและข้อบกพร่องของรังสีในเชิงลึก ทำโดยใช้โปรแกรม TRIM ตามวิธีของมอนติคาร์โล สาระสำคัญและความถูกต้องของวิธีการนี้ได้อธิบายไว้ในบทที่ 1 วรรค 1.1.1, 1.1.3 โปรแกรม TRIM พิจารณาเฉพาะผลกระทบของพลังงานต่อโปรไฟล์การกระจายไอออนของสิ่งเจือปน โดยไม่คำนึงถึงจำนวนของไอออนที่นำเข้า ดังนั้นเพื่อรวบรวมสถิติที่จำเป็นเมื่อคำนวณโปรไฟล์การกระจายจะมีการเลือกจำนวนไอออนที่แนะนำโดยพลการ ในงานนี้เพื่อให้แน่ใจว่าการคำนวณมีความแม่นยำเป็นที่น่าพอใจจำนวนไอออนจึงเท่ากับ 10,000 การแพร่กระจายของค่าเฉลี่ยช่วงเนื่องจากความผันผวนทางสถิติที่มีอยู่ในวิธี Monte Carlo เมื่อคำนวณ 10,000 ไอออนโดยใช้โปรแกรม TRIM คือ 1 นาโนเมตร จำนวนไอออนนี้เท่ากับปริมาณการฝัง ซึ่งตั้งค่าเป็นพารามิเตอร์อินพุตของโปรแกรม เกณฑ์การเกิดข้อบกพร่องโดยเฉลี่ย Ej สำหรับซิลิคอนคือ 20 eV ความหนาของชั้นเป้าหมายซึ่งคำนวณโปรไฟล์การกระจาย สันนิษฐานว่าอยู่ระหว่าง 2 ถึง 7 ไมโครเมตร ขึ้นอยู่กับพลังงานของไอออนที่นำเข้า ทุกๆ 2,000 อนุภาค จำนวนของไอออนสิ่งเจือปนที่เข้าสู่ชั้นจะถูกคำนวณใหม่เป็นความเข้มข้นของไอออนในชั้นนี้ (ซม. 3) จากนั้น เศษส่วนของซิลิคอนและอะตอมของสิ่งเจือปนจะถูกคำนวณโดยคำนึงถึงอนุภาคทั้งหมดในชั้นที่กำหนด ในระหว่างรอบถัดไป การชนจะถูกจำลองโดยคำนึงถึงความน่าจะเป็นของอันตรกิริยาระหว่างสิ่งเจือปนและอะตอมของเมทริกซ์

หลังจากอ่านข้อมูลอินพุตและคำนวณพารามิเตอร์ที่จำเป็นแล้ว โปรแกรมจะดำเนินการตามวัฏจักรของอนุภาคที่ตกกระทบ ในระหว่างที่มีการพิจารณาการชนกันและกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ใหม่: คำนวณการสูญเสียพลังงานระหว่างการชน จากนั้นความเป็นไปได้ของการก่อตัวของปฐมภูมิ พิจารณาอะตอมแบบน็อคออน (PKA) การเปลี่ยนแปลงในเส้นทางการเคลื่อนที่ของไอออนเนื่องจากปฏิกิริยายืดหยุ่นกับอะตอมและการสูญเสียพลังงานของไอออนเนื่องจากปฏิกิริยาที่ไม่ยืดหยุ่นกับอิเล็กตรอนของอะตอมเป้าหมายจะถูกนำมาพิจารณาด้วย กระบวนการนี้จะทำซ้ำจนกว่าพลังงานไอออนจะมากกว่า 0.001 ของพลังงานเริ่มต้น หาก PVA ก่อตัวขึ้น ข้อมูลจะถูกเขียนลงในรายการ 1 หากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่ตกกระทบหยุดลง โปรแกรมจะผ่านจากวงจรของอนุภาคที่ตกกระทบไปยังวงจรน้ำตก โครงสร้างของวัฏจักรน้ำตกคล้ายกับโครงสร้างของวัฏจักรของอนุภาคที่ตกกระทบ ข้อมูลเกี่ยวกับ PVA จะถูกถ่ายโอนไปยังรายการ 2 และข้อมูลเกี่ยวกับอะตอมที่เพิ่งเคาะใหม่จะถูกเขียนไปยังรายการ 1 หลังจากที่โปรแกรมทำงานกับอะตอมจากรายการ 2 เสร็จแล้ว รายการ 1 จะถูกรวมเข้ากับรายการที่ลดลง 2 ขั้นตอนนี้จะทำซ้ำจนกระทั่ง รายการที่ 2 ยังไม่หมดเพียงเท่านี้ จากนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนของไอออนที่นำเข้า โปรแกรมจะดำเนินการตามวงจรของอนุภาคที่ตกกระทบหรือแสดงผลลัพธ์ของการคำนวณ

จากการคำนวณโดยใช้โปรแกรม TRIM การพึ่งพาความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนและข้อบกพร่องของรังสีที่ความลึกของชั้นที่ฝังนั้นได้รับจากพลังงานการฝังต่างๆ ในช่วง 100–500 keV และการฉายรังสีแบบรวม โปรแกรมจะถือว่าจำนวนตำแหน่งว่างและอะตอมคั่นระหว่างหน้ามีจำนวนเท่ากันระหว่างการฝัง (ดูบทที่ ส่วนที่ 1.1.3) ดังนั้นโปรไฟล์ผลลัพธ์จึงส่งออกโดยสัมพันธ์กับประเภทจุดบกพร่องประเภทใดประเภทหนึ่ง 3.4. เทคนิคการวัดโปรไฟล์ความต้านทาน

การเจียระไนจะทำในมุมที่กำหนดโดยการเจียรด้วยเพชรที่มีขนาดเม็ดไม่เกิน 1 ไมครอน ตัวอย่างที่ตัดจะติดตั้งอยู่ในแคร่ของชุดโพรบเดียวอัตโนมัติ ซึ่งจ่ายตัวอย่างเป็นช่วงๆ ด้วยขั้นตอนที่สอดคล้องกับการเลื่อนความลึก 1 µm กระแสไฟตรงจะถูกส่งผ่านตัวอย่างที่มีหน้าสัมผัสกระแสไฟฟ้าที่ไม่มีการแก้ไขที่มีความต้านทานต่ำ โพรบถูกวางลงบนพื้นผิวของตัวอย่างด้วยการตัดแบบเฉียง ซึ่งเป็นเข็มทังสเตนที่มีปลายมีรัศมีโค้งมนประมาณ 1 ไมครอน ระหว่างการวัด ค่าศักย์ไฟฟ้าบวกจะถูกนำไปใช้กับตัวต้านทานที่รวมอยู่ในวงจรโพรบ ค่าที่วัดได้คือศักยภาพของโพรบ ซึ่งจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตำแหน่งของจุดสัมผัสของโพรบที่สัมพันธ์กับขอบของการตัดเฉียง ในการวัดศักยภาพของโพรบ เราใช้แอมพลิฟายเออร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่มีความต้านทานอินพุต 10 Ω

ผลการศึกษาอิทธิพลของปริมาณรังสีและอุณหภูมิของการฉายรังสีโปรตอนต่อลักษณะเฉพาะของชั้นที่เสียหาย

เพื่อเปิดเผยผลกระทบของขนาดและอุณหภูมิของการฉายรังสีโปรตอนต่อลักษณะของชั้นที่เสียหาย เราศึกษาผลึกซิลิกอนหนา 0.4 มม. พร้อมการวางแนวพื้นผิว (100) ฝังด้วยไอออนไฮโดรเจนด้วยพลังงาน 150 keV และปริมาณ 2.5- 1015 ซม."2, 5 -1015 ซม. 2, 1-1016 ซม."2, 2 10 ซม. อุณหภูมิของตัวอย่างระหว่างการฉายรังสีคือ 50C, 140C, 230C, 320C, 430C, 550C, 610C การศึกษาดำเนินการโดยใช้ X-ray diffractometer แบบสองผลึกในรูปแบบที่ไม่มีการกระจายตัว (รูปที่ 3.5.2) ผลจากการทดลองการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เส้นโค้งการสะท้อนการเลี้ยวเบน (DRCs) แสดงในรูปที่ 4.1.1 - 4.1.3. ตาม DRCs เชิงทดลอง โดยใช้เทคนิคที่อธิบายไว้ในหัวข้อ 3.5.3 พารามิเตอร์เชิงปริมาณของชั้นที่ปลูกด้วยไอออนได้รับ: ความหนาเฉลี่ยที่มีประสิทธิภาพและความเครียดสัมพัทธ์เฉลี่ย

สำหรับการใส่ไฮโดรเจนลงในซิลิกอนปริมาณทั้งหมดธรรมชาติของเส้นโค้งการสะท้อนการเลี้ยวเบนที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนไปตามเส้นโค้งในอุดมคติ (รูปที่ 4.1.1 - 4.1.3) ดังที่เห็นได้ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเส้นโค้งเหล่านี้กับเส้นโค้ง ที่สอดคล้องกับการสะท้อนจากคริสตัลที่ไม่ฉายรังสี (รูปที่ 4.1.1) ประกอบด้วยลักษณะ (นอกเหนือจากค่าสูงสุดหลัก) ของการสั่นแบบความเข้มเพิ่มเติมที่แสดงลักษณะของการก่อตัวของชั้นที่ถูกรบกวน (รูปที่ 4.1.2, 4.1.3 ). ในทุกกรณี เส้นโค้งจะไม่สมมาตร และความเข้มของมุมที่เล็กกว่ามุมแบรกก์จะมากกว่าด้านตรงข้าม สำหรับปริมาณที่ระบุทั้งหมดที่อุณหภูมิตั้งแต่ 50 ถึง 550C การแกว่งที่สอดคล้องกันจะมองเห็นได้ชัดเจนจากด้านข้างของมุมเล็ก ๆ ซึ่งระบุลักษณะการเสียรูปของสัญญาณบวก และจุดสูงสุดจากชั้นที่เสียหายนั้นเด่นชัด (รูปที่ 4.1.2 a, b , รูปที่ 4.1.3, เส้นโค้ง b) . นอกจากนี้ยังพบว่าความเข้มเพิ่มเติมเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มขนาดยาจาก 2.5 1015 เป็น 2 1016 cm2

ตามวิธีการที่อธิบายไว้ในหัวข้อ 3.5.3 โปรแกรมได้รับการรวบรวมเพื่อคำนวณลักษณะเฉพาะของเลเยอร์ Leff และ Da/a ที่เสียหายโดยตรงจาก DRC ทดลองสำหรับชุดซอฟต์แวร์ MATLAB ผลลัพธ์ของการคำนวณคุณลักษณะเชิงปริพันธ์สำหรับตัวอย่างทั้งหมดแสดงอยู่บนการพึ่งพา Leff(T), Da/a(T), Leff(B), Aa/a(D) (รูปที่ 4.1.4, 4.1.5)

การวิเคราะห์การพึ่งพาอุณหภูมิของ Leff และ Da/a (รูปที่ 4.1.4 a, b) จะเห็นได้ว่าความหนาที่มีประสิทธิภาพและการเสียรูปสัมพัทธ์ของชั้นที่เสียหายเพิ่มขึ้นถึงค่าสูงสุดที่อุณหภูมิ 430C นอกจากนี้ที่ปริมาณรังสี 2 10 ซม. "ค่าของ Leff จะเพิ่มขึ้น 2.7 เท่าเมื่ออุณหภูมิการฉายรังสีเพิ่มขึ้นในขณะที่ปริมาณรังสีที่ต่ำกว่าจะเพิ่มขึ้นเกือบ 4 เท่า การเสียรูปสัมพัทธ์เพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 1.3 เท่าโดยเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของการฉายรังสีโปรตอนจาก 50 C เป็น 430 C เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก ค่าของ Iff และ Da/a จะลดลงอย่างรวดเร็ว

เห็นได้ชัดว่าการก่อตัวของชั้นที่เสียหายในผลึกเกิดจากสองกระบวนการที่แข่งขันกันของวิวัฒนาการของความบกพร่องทางรังสีปฐมภูมิ หลังจากที่อะตอมของซิลิกอนถูกผลักออกจากตำแหน่งสมดุล และอะตอมและตำแหน่งที่ว่างคั่นระหว่างกันก็เกิดขึ้น การรวมตัวกันอีกครั้งของพวกมันสามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งในกรณีนี้ข้อบกพร่องจะหายไป ในอีกกรณีหนึ่ง เนื่องจากกระบวนการแพร่ อะตอมหลักและตำแหน่งที่ว่างสามารถเคลื่อนออกจากกัน และสร้างข้อบกพร่องการแผ่รังสีที่เสถียรในรูปแบบของคู่ กลุ่ม ฯลฯ

การวิเคราะห์การพึ่งพาขนาดยาของ Leff และ Da/a แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นของค่าของปริมาณเหล่านี้ด้วยปริมาณรังสี และการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่ที่สุดในความหนาที่มีประสิทธิภาพและการเสียรูปสัมพัทธ์ของชั้นที่เสียหายด้วยปริมาณรังสีเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงถึง 140C ( ความชันที่สุดของเส้นโค้ง รูปที่ 4.1.5 a, b), c 1.8 และ 1.3 เท่า ตามลำดับ

ในซิลิคอนที่ฉายรังสีด้วยโปรตอนในช่วงอุณหภูมิ 300 - 450C จะเกิดตัวบริจาคที่มีไฮโดรเจนตื้นๆ ตามข้อมูล ระหว่างการฝังซิลิโคนที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ สารละลายอิ่มตัวยิ่งยวดของไฮโดรเจนที่ฝังไว้จะสลายตัวและทำปฏิกิริยากับข้อบกพร่องของรังสีและอะตอมของสิ่งเจือปน ปฏิสัมพันธ์นี้นำไปสู่การก่อตัวของข้อบกพร่องที่ใช้งานทางไฟฟ้าซึ่งแสดงคุณสมบัติของศูนย์ผู้บริจาคที่ตื้น โครงสร้างและพารามิเตอร์ของศูนย์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไฮโดรเจน

O P: I ;. C "À.", 3 และ E รูป

สหภาพโซเวียต

โสตสมาล์มสทมเมสกมฮ

2 (5l) ม. Cl.

คณะกรรมการของรัฐ

สภากระทรวงวัฒนธรรมแห่งสหภาพโซเวียตเพื่อกิจการ Kzoretenky และโปสการ์ด (43) เผยแพร่เมื่อ 10/25/78

Zh. A. Verevkina, V. S. Kuleshov, I. S. Surovtsev และ V. F. Synorov (72) Lenin Komsomol (54) วิธีการกำหนดความลึกของชั้นที่ถูกรบกวน

แผ่นเซมิคอนดักเตอร์

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ

วิธีการที่รู้จักในการกำหนดความลึกของชั้นที่เสียหายนั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ทางกายภาพหรือทางไฟฟ้าของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ระหว่างการกำจัดเชิงกลหรือทางเคมีตามลำดับของชั้นที่เสียหาย

ดังนั้นวิธีการของส่วนระนาบขนาน (เฉียง) ด้วยการแกะสลักประกอบด้วยการลบชิ้นส่วนของชั้นที่เสียหายอย่างต่อเนื่องการกัดทางเคมีของวัสดุที่เหลืออยู่และการควบคุมร่องรอยของรอยร้าวด้วยสายตา 15

วิธีการกัดแบบวนรอบขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอัตราการกัดของชั้นผิวที่เสียหายและปริมาตรของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ และประกอบด้วยการกำหนดปริมาตรของวัสดุที่สลักอย่างแม่นยำในช่วงเวลาหนึ่ง

วิธีความแข็งระดับจุลภาคขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างความแข็งระดับไมโครของชั้นที่เสียหายและปริมาตรของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ และประกอบด้วยการกัดทางเคมีทีละชั้นของชั้นใกล้พื้นผิวของวัสดุ และการวัดความแข็งระดับไมโครของส่วนที่เหลือของ เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์

วิธีการของกล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดขึ้นอยู่กับการดูดกลืนรังสีที่แตกต่างกัน

ช่วง IR โดยเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความลึกต่างกันของชั้นที่เสียหาย และประกอบด้วยการวัดการส่งผ่านรังสี IR แบบรวมโดยเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์หลังจากการกำจัดสารเคมีแต่ละครั้งของชั้นวัสดุ

วิธีการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนเพื่อกำหนดความลึกของชั้นที่เสียหายนั้นขึ้นอยู่กับการเตรียมส่วนเฉียงจากเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์และการสแกนลำแสงอิเล็กตรอน II บนส่วนจากพื้นผิวของผลึกเดี่ยวไปยังจุดที่รูปแบบการเลี้ยวเบนไม่สามารถทำได้ เปลี่ยนตามด้วยการวัดระยะทางที่เดินทาง

อย่างไรก็ตามในวิธีการควบคุมที่รู้จักควรสังเกตว่ามีอุปกรณ์ราคาแพงและขนาดใหญ่หรือ

599662 การใช้สารทำปฏิกิริยาที่มีฤทธิ์รุนแรงและเป็นพิษตลอดจนระยะเวลาของผล

มีวิธีการที่ทราบกันดีในการกำหนดความลึกของชั้นที่เสียหายในสารกึ่งตัวนำ S ynastin โดยการให้ความร้อนแก่สารกึ่งตัวนำ Qrm ประกอบด้วยแผ่นตัวนำที่มีชั้นที่เสียหายวางอยู่ในห้องสุญญากาศด้านหน้าหน้าต่างอินพุตของ exoelectron เครื่องรับซึ่งวัดการปล่อยอิเล็กตรอนจากภายนอกจากพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์

ในการสร้างสนามไฟฟ้าที่ดึงอีโคอิเล็กตรอน จะมีการวางกริดเหนือพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งใช้แรงดันลบ นอกจากนี้ เมื่อสารกึ่งตัวนำถูกทำให้ร้อนจากพื้นผิว การปล่อยอีโคอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้น ซึ่งสามารถวัดได้โดยใช้เครื่องรับ1 และอุปกรณ์เพิ่มเติม (ชิ (ตัวขยายอีโคคาวิตี้และตัวนับพัลส์) ในขณะที่ตำแหน่งอุณหภูมิและความเข้ม ของยอดที่ปล่อยออกมาถูกกำหนดโดยความลึกของชั้นที่เสียหาย 25

วิธีนี้จำเป็นต้องมีอุปกรณ์สุญญากาศและเพื่อให้ได้สเปกตรัมการปล่อย จำเป็นต้องสร้างการปลดปล่อยในห้องไม่ต่ำกว่า 10 Torr การสร้างเงื่อนไข SR ดังกล่าวก่อนกระบวนการจริงในการกำหนดความหนาแน่นของชั้นที่เสียหายจะนำไปสู่การก่อตัวของผลลัพธ์สุดท้ายเท่านั้น

40-60 ไมล์ทะเล "นอกจากนี้ ตามวิธีนี้ มันเป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดแนวผลึกศาสตร์ 35 ของแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์พร้อมกัน

จุดประสงค์ของการประดิษฐ์นี้คือเพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการกำหนดความลึกของชั้นที่เสียหาย ในขณะเดียวกันก็กำหนดการวางแนวผลึกศาสตร์ของแผ่นเซมิคอนดักเตอร์ไปพร้อมกัน

สิ่งนี้ทำได้โดยข้อเท็จจริงที่ว่าแผ่นถูกทำให้ร้อนจาก B ความถี่สูงจนกระทั่งเกิดผลกระทบที่คมชัดและเก็บไว้เป็นเวลา 2-5 วินาที หลังจากนั้นความลึกของชั้นที่เสียหายและการวางแนวของแผ่นผลึกเดี่ยว กำหนดจากความยาวสูงสุดเฉลี่ยของร่องรอยของช่องทางการขยายพันธุ์เชิงและรูปร่าง

ภาพวาดแสดงการพึ่งพาพื้นที่สูงสุดโดยเฉลี่ยของร่องรอยของช่องเจาะที่ปรับทิศทางบนพื้นผิวซิลิกอนของการวางแนว (100) กับความลึกของชั้นที่เสียหาย „

ในระหว่างการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำของแผ่นสารกึ่งตัวนำ (พร้อมกับการเริ่มต้นของการนำภายในในตัวสารกึ่งตัวนำ) ผลกระทบทางผิวหนังจะปรากฏขึ้นที่ขอบของแผ่นหลัง ซึ่งตรวจพบได้จากลักษณะของขอบที่เรืองแสงสว่างบนแผ่น เมื่อถือเวเฟอร์ในสภาวะที่กำหนดเป็นเวลา 2-5 วินาที พบว่าทั้งสองด้านของขอบรอบนอกของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ ตัวเลขถูกสร้างขึ้นในรูปสามเหลี่ยมสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ที่วางอยู่ในระนาบ และสี่เหลี่ยมผืนผ้าสำหรับ ( 100) ปฐมนิเทศ

ตัวเลขเหล่านี้เป็นร่องรอยของช่องสัญญาณที่มุ่งเน้น

เห็นได้ชัดว่าการก่อตัวของช่องทางเกิดจากการทำงานร่วมกันของสนามไฟฟ้าจิบบ่อที่มีรอยแตกและข้อบกพร่องอื่น ๆ ในชั้นใกล้พื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งนำไปสู่การแตกหักของพันธะระหว่างอะตอมในเขตข้อบกพร่อง X-spectrons ถูกเร่งเพิ่มเติมใน สนามไฟฟ้าแรงสูง ทำให้อะตอมแตกตัวเป็นไอออนระหว่างทาง ทำให้เกิดหิมะถล่ม และด้วยเหตุนี้จึงแพร่กระจายคริสตัลของฉันไปตามจุดบกพร่อง

จากการทดลองพบว่าความยาวสูงสุด (พื้นที่ n) ของร่องรอยพื้นผิวของช่องเจาะเชิงเส้นขึ้นอยู่กับขนาด (ส่วนขยาย) ของข้อบกพร่องในโครงสร้างของสารกึ่งตัวนำ ยิ่งกว่านั้น การพึ่งพาอาศัยกันนี้เป็นเชิงเส้น กล่าวคือ ยิ่งขนาดของข้อบกพร่องมีขนาดใหญ่ขึ้น เช่น ความยาวของรอยร้าวมากเท่าไร พื้นที่ของร่องรอยของช่องทางการขยายพันธุ์ที่เกิดขึ้นบนข้อบกพร่องนี้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ตัวอย่าง เมื่อขัดเวเฟอร์ซิลิคอนด้วยเพสต์เพชรที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเกรนลดลงเรื่อยๆ เส้นโค้งการปรับเทียบจะถูกสร้างขึ้นเบื้องต้น ค่าความลึกของชั้นที่เสียหายในซิลิกอนซึ่งกำหนดโดยค่าใด ๆ ที่รู้จักจะตกตามแกน y วิธีการต่างๆ เช่น การกัดแบบวนรอบ บนแกน abscissa ความยาวสูงสุดเฉลี่ย (พื้นที่) ของร่องรอยของการเจาะ ซึ่งสอดคล้องกับความลึกของชั้นที่ถูกรบกวน เพื่อจุดประสงค์นี้จึงใช้แผ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 มม. ซึ่งนำมาจากการขัดเงาหลายขั้นตอน วางบนพื้นผิวกราไฟต์ในตัวเหนี่ยวนำ RF ทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. ของการติดตั้งด้วยกำลังไฟ ZIVT และความถี่ในการทำงาน 13.56 MHz แผ่นจะถูกเก็บไว้ในฟิลด์ IC เป็นเวลา 3 วินาทีหลังจากนั้นความยาวสูงสุดเฉลี่ย (พื้นที่) ของร่องรอยของช่องละลายจะถูกกำหนดด้วยกล้องจุลทรรศน์ประเภท MII-4 โดยใช้มุมมอง 10 ช่อง

รวบรวมโดย N. Khlebnikov

บรรณาธิการ T. Kolodtseva TehredA. AlatyrevProofreader S. Patrusheva

สั่งซื้อ 6127/52 การสมัครสมาชิก 918

UHHHfIH คณะกรรมการแห่งรัฐของคณะรัฐมนตรีของสหภาพโซเวียตสำหรับการประดิษฐ์และการค้นพบ

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

สาขา PPP Patent, Uzhhorod, st. การออกแบบ 4 เพลง ในอนาคตด้วยการเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีบางส่วน เช่น เมื่อเปลี่ยนประเภทเครื่องจักร วัสดุขัดเงา

> กรวดเพชร ฯลฯ หนึ่งในเพลทจะถูกลบออกจากขั้นตอนหนึ่งของกระบวนการทางเทคนิคและอยู่ภายใต้การประมวลผล HF ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น นอกจากนี้ ใช้เส้นโค้งการสอบเทียบ กำหนดความลึกของชั้นที่เสียหาย และทำการปรับเปลี่ยนเทคโนโลยี s การวางแนวจะถูกควบคุมด้วยสายตาหลังจากการประมวลผล RF

ระยะเวลาของกระบวนการกำหนดความลึกของชั้นที่เสียหายและการวางแนวของเซมิคอนดักเตอร์ ตามแนวทางทางเทคนิคที่เสนอ แสดงให้เห็นว่ากระบวนการทั้งหมดตั้งแต่เริ่มต้น (การวางเพลตในตัวเหนี่ยวนำ RF) และจนกระทั่งผลลัพธ์สุดท้ายคือ ใช้เวลา

การปฏิบัติตามวิธีการที่อธิบายไว้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์จะทำให้สามารถควบคุมของฉันได้อย่างชัดเจน

29 ถังของชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวทั้งสองของแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์พร้อมการกำหนดการวางแนวผลึกศาสตร์แบบครั้งเดียว เพื่อลดการใช้สารรีเอเจนต์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและเป็นพิษ และด้วยเหตุนี้จึงปรับปรุงความปลอดภัยและสภาพการทำงาน

เรียกร้อง

วิธีการกำหนดความลึกของชั้นที่เสียหายของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์โดยการให้ความร้อนแก่เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งมีลักษณะพิเศษในลักษณะนั้น เพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการและกำหนดการวางแนวผลึกศาสตร์พร้อมกัน เวเฟอร์จะถูกให้ความร้อนในสนามความถี่สูงจนกระทั่งลักษณะของ ผิวผลและเก็บไว้ในลักษณะนี้สำหรับ

2-5 วินาที หลังจากนั้นจะมุ่งไปตามความยาวสูงสุดเฉลี่ยของร่องรอย ความลึกของชั้นที่เสียหายและการวางแนวของชั้นผลึกเดี่ยว BbK