Способ определения степени нарушенности поверхности или объема монокристаллических пластин Советский патент 1991 года по МПК G01N23/20 

сл

с

Изобретение относится к рентгенографическим неразрушающим способам определения степени нарушенности монокристаллов. Цель изобретения - повышение экспресс- ности и упрощение метода определения степени совершенства поверхности или объема монокристаллов. Степень нарушенности кристалла определяется путем измерения разности между шириной дифрагированного на образце в дисперсионной геометрии монохроматического пучка синхротронного излучения и шириной коллимирующей щели, установленной на расстоянии, обеспечивающем требуемое разрешение степени нарушенности образца. Новым в способе является то, что степень нарушенности определяется путем одного измерения ширины дифрагированного пучка. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к рентгенографическим неразрушающим способам определения степени нарушенности монокристаллов.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение его экспрессно- сти.

На фиг.1 схематически показано взаимное расположение кристаллов, пучков, кол- лимирующей щели и регистратора для осуществления предлагаемого способа в геометрии Брэгг-Брэгг; на фиг.2 - то же, в геометрии Брэгг-Лауэ.

Сущность способа заключается в следующем.

Пучок синхротронного излучения 1 кол- лимируется с помощю прямолинейной щели 2 шириной h0, установленной на расстоянии L h + 2 + з, от входной поверхности регистрирующего устройства двухкристального спектрометра, последовательно отражается

от кристалла монохроматора 3, изготовленного из образца с высокой степенью совершенства, и исследуемого образца 4 и измеряется расширение поперечного размера дифрагированного от исследуемого монокристалла пучка в плоскости 5, перпендикулярной оси дифрагированного пучка, Полученная разность Д h между шириной коллимирующей щели h0 и шириной дифрагированного пучка h определяется формулой

о

fO

э

00

о

OJ

.

где Ј иЈ2 соответственно ширины кривых качания кристалла монохромяторл и исследуемого образца;

L- расстояние от коллимирующей щели до детектора, измеряющего поперечный разрез дифрагированного пучка.

Так как степень нарушенности кристалла определяет ширину кривой качания, то измеренная величина Ah прямо пропорциональна е + к 2 , соответственно, количеству дефектов в исследуемом кристалле, есл,, е 1 уже измерено независимым методом и для всех исследуемых образцов не меняется. К примьру, если взять расстояние L. равное 100 м, а изменение величины кривой качания исследуемого образца относительно эталона 0,5 то изменение Ah составит величину мм. Так.как расширение щели на 0,1 мм легко может быть изме- рего, то соответственно изменение ка на величину -0,05 явится разрешением предлагаемого способа.

Использование синхротронного излучения, имеющего лкую диаграмму направленности, высокую интенсивность, равномерность интенсивности в плоскости орбиты, позволяет создавать узкие, протяженные в горизонтальной плоскости щелэ- вые пучки, перекрывающие диаметры полупроводниковых кремниевых шайб, служащих в качестве основного материала для создания элементов современной электроники. Перемещение исследуемого монокри- сталла в плоскости, совпадающей с кристаллографической плоскостью, без изменения угла дифракции позволяет сканировать всю поверхность кристалла и получить информацию о структурном совершенстве всего кристалла.

При установке двухкристальчого (п, +п) спектрометра в геометрии Брэгг-Брэгг получается информация о структурном совершенстве приповерхностного слоя кристалла (фиг.1). При установке спектрометра в геометрии Брэгг-Лауэ получается информация о структурном совершенстве объема кристалла (фиг.2), Малая величина коэффициента поглощения /j при аномальном прохождении рентгеновских лучей позволяет в геометрии Брэгг-Борман получать информацию о структурном совершенстве монокристаллов в несколько десятков миллиметров.

П р и м е р. С использованием предлагаемого способа в лабораторных условиях на пучки синхрогронного излучения электронного синхротрона проводят исследова- ния степени нарушенности монокристаллов кремния и германия. Исследования проводят с помощью двухкристального (п, +п) спектрометра, собранного на основе стандартного гониометра ГУР-5 на длине волны

,52А.

В качестве нарушенных образцов используют монокристаллы германия с примесью атомов Ga, As, Си в концентрации 10ia ат/см3 и монокристаллы кремния с

наличием ростовых дислокаций и с поверхностью, прошлифованной абразивными порошками различней зернистости (7,20,50 мкм).

Moi-юхромртор двухкристального спектрометра изготовлен из совершенного монокристалла Si (III). Расстояние от коллимирующей щели до регистратора ширины дифрагированного пучка - 8 м. Ширина коллимирующей щели ho 0,5 мм.

В таблице представлены результаты исследования степени нарушенности поверхности и объема образцов монокристаллов Si и Ge с помощью предлагаемого способа (ширина коллиматора h0 0,5 мм).

Формула изобретения

Способ определения степени нарушенности поверхности или объема монокристаллических пластин, включающий облучение образца коллимированным с помощью прямолинейной щели монохроматическим пучком синхротроиного излучения, регистрацию дифрагированного от образца излучения в плоскости дифракции и анализ полученных данных, отличающийся

тем, что, с целью упрощения способа и повышения его экспрессное™, исследуемиЗ кристалл устанавливают в дисперсионную геометрию дифракции, измеряю ширину дифрагированного от образца пучка, сравнивают эту ширину с шириной щели коллиматора и по разности этих величин судят об относительной степени нарушенности кристалла.

фиг.1