Способ контроля однородности полупроводникового материала Советский патент 1993 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к технологии и контролю свойств полупроводмиковых материалов, в частности изобретение может быть использовано в технологическом процессе изготовления приборов из ZnGePa для контроля однородности кристаллов и выяв ления в них микровключений лостороннйх фаз.- .-. V ., - -/.:.:,,.--,

Известен способ контроля однородности германия, кремния и некоторых соёдлнений типа путем химической обработки поверхности полупроводниковых кристаллов с последующим визуальным набл юден ием, поз вол я ющие выявлять тонкую структуру кристаллов - дислокацми, включения второй фазы, полосы: роста.

Однако известный способ не позволяет выявить микровключения посторонних фаз по характерным фигурам роста в кристаллах дифосфида цинка-германия.

Наиболее близким техническим решением является способ контроля однородности полупроводникового материала дифосфида цинка-германия путем химической обработки поверхности кристалла в смеси азотная кислота-растворитель и визуального наблюдения Обрабатываемой поверхности.

Этот способ позволяет контролировать поверхность кристалла, ио не выявляет характерные фигуры травления, связанные с наличием микровключений посторонних фаз.

Целью изобретения является выявление микровключений посторонних фаз по характерным фигурам травления.

Цель достигается тем, что в известном способе контроля однородности полупроводникового материала дифьсфида цинкагермания путем химической обработки поверхности кристалла в смеси азотная кислота-растворитель и визуального наблюдения обрабатываемой поверхности, в качестве растворителя используют воду и указанную обработку проводят при соотношении кислоты и воды 3:2 при 80-100°е в течение 12-16 мин.

Указанная обработка при данном соотношении компонентов позволяет выявлять характерные фигуры травления, связанные с наличием мйкровключений постороннихфаз, т.е. позволяет осуществлять контроль однородности кристалла.

Для исследований используют пластины ZnGeP2, вырезанные из монокристалла, выращенного методом Бриджмена. Предварительная обработка закл10чается в шлифовке поверхности порошком М-10 и полировке е горячей смеси азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 в течение .1 мин. Кислоты соответствуют марке ЧДА.

Установлено, что 2пОеР2П|эактичес си не растворяется в холодном травитёле, лозтому исследования проводят при подыШенной температуре. Подготовленные образцы травят в смеси азотная кислрта, вода в соотношении3:2,.;; .;.;.;:;..,s.;:;. .. v- ;,;.,;:v После химического трабленйл проводят

изучение поверхности крист /1ла с rtbмощью оптического микроскопа и растрово

го электронного микроскопа РЭМ-ЙрО./; .Четкие четьфехугольные ямки травления образуются на кристаллографических

гранях, нaпpи 4ep (110), ориентированных перпендикулярно оси роста кристалл)а. На образцах, вырезанных параллельно рей ро: ста, наблюдаются пр1отяжеи ь1е ог|эаненные области вытянутые вдоль ори роста

кристаллов, Рентгенотопографическим методом покаэайо, что указанные ямки появляются в местах выхода на поверхность включений посторонних фаз.

Исследуют зависимость скорости травления и состояние поверхности от концентрации кислоты в растворе травителя. Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

На основании проведенных исследова

НИИ сделан вывод об оптимальном соотио шении компонентов травителя: НЫОз:Н20-3:2

Исследуют влияние температуры обработки на результаты травления б интервале

30-1 . Обнаружено, что образование четких ямок происходит в интервале температур вО-100°С. Результаты экспериментов приведены в табл. 2.

Исследована зависимостькачествв

рельефа от продолжительности травления. Результаты приведены в табл. 3.

Таким образом, за 12-16 мин обработки ZnGePa в растворе оптимального состава ямки травления достигают максимальных размеров, оставаясь достаточно четкими. Лри более продолжительном травлений наблюдается растравливание граней ямок, четкость их теряется, при травлении менее указанного интервала времени ямки травления не успевают достичь размеров и огранки соответствующих включениям второй фазы;

На основании приведенных исследований можно сделать «ывод, что наиболее контрастно ямки травления проявляются на

поверкности кристалла ZnGePa после его химической обработки при соотношении азотной кислоты и воды, равном 3:2, при вО-ЮО С в течение 12-16 мин.

Данный способ позволяет контролировать кристаллы ZnGePa на однородность по

фигурам травления, связанным с наличием микроеключений посторонних фаз и в даль кейшем может использоваться в качестве, операции контроля при обработке технологии выращивания кристаллов ZnGePz, предназначенных длясоздания

нелинейно-оптических преобразователей ИК-излучений По сравнению с базовым способом контроля однородности кристал лов ZnGeP2 ткачестве которого выбран прототип, данный способ позволяет выявить микровключенйя посторонних фаз и определить их К| личественные характеристикиЗависимость скорости травления и состояния поверхности от концентрации кислот

размеры микровключений и количество их в единице йбьема.

По сравнению с известными рентгеновскими способами Контроля ростовых неоднородностей кристаллов данный способ существенно проще в аппаратурном оформлении, требует значительно меньшего времени для получения информации по ямкам травления, менее опасен для персонала.

(56) Пшеничников Ю.П. Выявление тонкой структуры кристаллов. М.: Металлургий. 1974. с. 528.

Таблиц а 1

..-....:,.:,,,; .- , :, - ., .

Влияние температурь обработки на результаты травлен я

Тампература pacTBopai G

за

40 50 60 ТО 80 ЙО 100 110

Та6лица2

Контрастность ямок

Ямок не

Нечеткие маленькие ямки Четкие ямки

«.

Быстрое растворение поверхности

Зависимость качества рельефа от продолжительности травления при 80-С

родолжительность травления, мин

Ф о р м у п а и 3 о § ре т е и и я

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОДНОРОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА дифосфида цинка-герМания путём химической обработки поверхности кристалла в смеси азотная кислота - растворитель и ёизуального наблюдения обрабатываеТ а б л и ц а, 3

Контрастность ямок травления

Ямок травления нет

Н tt If

им

Нечеткивямки

« ни

и If tt

Чёткие ймки травления

Четкие ямки травления

ч и и п ft

н н -И и

Растравление граней ймок

мой повёрхнрсти, отличающийся тем, что, с целью выявления мик|ровключенйй посторонних фаз ;по характерным фигурам . травления, а качестве растворителя используют воду и указанную обработку ripo водят п0й соотношении кислоть и воды 3: 2при80- 100С в течение 12-Т6мин..