Порушений шар. Формування порушених шарів у кристалах кремнію, імплантованих протонами дячкова ірина геннадійна

Для отримання якісних приладів та ІС необхідні однорідні напівпровідникові пластини з поверхнею, вільною від дефектів та забруднень. Приповерхневі шари пластин не повинні мати порушень кристалічної структури. Дуже жорсткі вимоги пред'являють до геометричних характеристик пластин, особливо їх площинності. Площинність поверхні має визначальне значення для формування структур приладів методами оптичної літографії. Важливими є і такі геометричні параметри пластина як прогин, непаралельність сторін та допуск по товщині. Напівпровідникові матеріали, що мають високу твердість і крихкість, не піддаються механічній обробці із застосуванням більшості звичайних методів, таких, як точення, фрезерування, свердління, штампування тощо. Практично єдиним методом, застосовним для механічної обробки напівпровідникових матеріалів, є обробка або вільних абразивів

Для забезпечення необхідних параметрів розроблено базові технологічні операції виготовлення пластин. До базових операцій відносять попередню підготовку монокристала, поділ його на пластини, шліфування та полірування пластини, формування фасок, хімічне травлення пластин, геттерування неробочої сторони пластини, контроль геометрії та поверхні пластин та упаковка в тару.

Попередня підготовка зливка полягає у визначенні кристалографічної орієнтації злитка, калібруванні його зовнішнього діаметра до заданого розміру, стравлюванні порушеного шару, виготовленні базових та додаткових зрізів, підготовці торцевих поверхонь із заданою кристалографічною орієнтацією. Потім поділяють злиток на пластини певної товщини. Метою подальшого шліфування є вирівнювання поверхні відрізаних пластин, зменшення їх розкиду товщин, формування однорідної поверхні. Фаски з гострих кромок пластин знімають для того, щоб видалити відколи, що утворюються при різанні та шліфуванні. Крім того, гострі кромки пластин є концентраторами напруг і потенційними джерелами структурних дефектів, які можуть виникнути при перекладанні пластин і насамперед при термічних обробках(Окислення, дифузії, епітаксії). Хімічним травленням видаляють порушені приповерхневі шари, після чого полірують обидві сторони пластин або сторону, яка призначена для виготовлення структур приладів. Після полірування пластини очищають від забруднень, контролюють та упаковують.

При виготовленні приладів способами найбільш поширеної планарної технології та її різновидів використовують лише один, так звану робочу сторону пластини. Враховуючи значну трудомісткість та високу вартість операцій з підготовки високоякісних пластин з бездефектною поверхнею, деякі варіанти виготовлення пластин передбачають несиметричну, тобто неоднакову обробку їх сторін. На неробочій стороні пластини залишають структурно-деформований шар товщиною 5-10 мкм, який має властивості геттера, тобто здатність поглинати пари та гази з корпусу напівпровідникового приладу після його герметизації за рахунок дуже розвиненої поверхні. Дислокаційна структура шару, звернена до робочої поверхні пластини, має здатність притягувати та утримувати структурні дефекти з об'єму напівпровідникового кристала, що значно підвищує надійність та покращує електрофізичні параметри приладів. Однак несиметрична обробка сторін пластин створює небезпеку їхнього вигину. Тому глибину порушень на неробочій стороні слід суворо контролювати.

Використання в напівпровідниковому виробництві пластин стандартизованих розмірів дозволяє уніфікувати обладнання та оснащення на всіх операціях, починаючи від їхньої механічної обробки та закінчуючи контролем параметрів готових структур. У вітчизняній та зарубіжній промисловості знайшли застосування пластини діаметром 40, 60, 76, 100, 125, 150 та 200 мм. Для отримання пластини заданого діаметра здійснюють калібрування вирощеного провідникового монокристалічного зливка.

Орієнтацію або пошук заданої кристалографічної площини монокристала та визначення положення цієї площини щодо торця зливка проводять на спеціальному обладнанні оптичним або рентгенівським методами. В основу оптичного методу орієнтації монокристалів покладено властивість протруєних поверхонь відбивати світлові промені в певному напрямку. При цьому площина, що відображає, завжди збігається з кристалографічними площинами типу (111). Відхилення торця злитка від кристалографічної площини (111) призводить до відхилення відбитого променя на матовому екрані, що характеризується кутом розорієнтації торця від площини (111). Відбитий промінь утворює на екрані світлові фігури, форма яких визначається конфігурацією ямок, витравлених на торці злитка селективними травниками. Типовою світловою фігурою для злитка, вирощеного в напрямку, є трипелюсткова зірка, а для злитка, вирощеного в напрямку, - чотирипелюсткова зірка.

Калібрування роблять способом зовнішнього круглого шліфування алмазними колами на металевій зв'язці (рис. 1.1). При цьому використовують як універсальні круглошліфувальні верстати, так і спеціалізовані верстати, що дозволяють калібрувати з малими радіальними силами різання. Якщо при калібруванні кремнієвого зливка на універсальному круглошліфувальному верстаті глибина порушеного шару досягає 150-250 мкм, то застосування спеціалізованих верстатів забезпечує зниження глибини порушеного шару до 50-80 мкм. Калібрування найчастіше проводять у кілька проходів. Спочатку за перші чернові проходи знімають основний припуск алмазними колами зернистістю 160-250 мкм, потім здійснюють чистову обробку алмазними колами зернистістю 40-63 мкм.

Малюнок 1.1 – Схема калібрування зливка

Після калібрування циліндричної поверхні на зливці виконують базовий та додаткові (маркувальні) зрізи. Базовий зріз роблять для орієнтації та базування пластин на операціях фотолітографії. Додаткові зрізи призначені для позначення кристалографічної орієнтації пластин та типу провідності напівпровідникових матеріалів. Ширини базового та додаткових зрізів регламентовані та залежать від діаметра зливка. Базовий та додаткові зрізи виготовляють шліфуванням на плоскошліфувальних верстатах чашковими алмазними колами за ГОСТ 16172-80 або колами прямого профілю за ГОСТ 16167-80. Зернистість алмазного порошку у колах вибирають у межах 40/28-63/50 мкм. Один або кілька зливків закріплюють у спеціальному пристрої, орієнтуючи необхідну кристалографічну площину паралельно поверхні стола верстата. У зону обробки подають мастильно-охолоджувальну рідину (наприклад, воду).

Зрізи можна також виготовляти на плоскодоводочних верстатах із застосуванням абразивних суспензій на основі порошків карбіду кремнію або карбіду бору з розміром зерен 20-40 мкм. Шліфування вільним абразивом дозволяє зменшити глибину порушеного шару, але знижується швидкість обробки. Тому найбільш широко в промисловості поширене шліфування циліндричної поверхні та зрізів алмазними колами.

Після шліфування злиток труять у поліруючій суміші азотної, плавикової та оцтової кислот, видаляючи порушений шар. Зазвичай стравлюють шар завтовшки 0,2-1,0 мм. Після калібрування та травлення допуск на діаметр злитка становить 0,5 мм. Наприклад, злиток із номінальним (заданим) діаметром 60 мм може мати фактичний діаметр 59,5-60,5 мм.

Промислове отримання напівпровідникових монокристалів є вирощуванням близьких до циліндричної форми злитків, які необхідно розділити на заготовки-пластини. З численних способів розділення злитків на пластини (різання алмазними колами з внутрішньою або зовнішньою ріжучою кромкою, електрохімічна, лазерним променем, хімічним травленням, набором полотен або дротом, нескінченною стрічкою та ін.) в даний час найбільше застосування знайшли різання алмазними колами з внутрішньою (АКВР), набором полотен та нескінченним дротом.

AКВР забезпечує поділ злитків досить великого діаметра (до 200 мм) з високою продуктивністю, точністю та малими втратами дорогих напівпровідникових матеріалів. Коло АКВР є металевим кільцеподібним корпусом товщиною 0,05-0,2 мм, на внутрішній кромці якого закріплені алмазні зерна, що здійснюють різання. Корпус виготовляють із високоякісних корозійностійких хромонікелевих сталей із зміцнюючими легуючими добавками. У вітчизняній промисловості для корпусів використовують сталь марки 12Х18Н10Т. Розмір алмазних зерен, закріплених на внутрішній кромці, вибирають в залежності від фізико-механічних властивостей напівпровідникового матеріалу, що розрізається (твердості, крихкості, здатності до адгезії, тобто прилипання до ріжучої кромки). Як правило, для різання кремнію доцільно використовувати діамантові зерна з розміром основної фракції 40-60 мкм. Зерна повинні бути досить міцними і мати форму, близьку до форми правильних кристалів. Німеччин і порівняно м'які напівпровідникові сполуки типу А 3 В 5 (арсенід галію, арсенід індія, антимонід індія, фосфід галію та ін) доцільно різати алмазами, розмір зерен основної фракції яких 28-40 мкм. Вимоги до міцності цих зерен не такі високі, як при різанні кремнію. Монокристали сапфіру, корунду, кварцу, більшості гранатів поділяють високоміцними кристалічними алмазами розмір зерен основної фракції яких 80-125 мкм.

Обов'язковою умовою якісного поділу зливка на пластини є правильне встановлення та закріплення кола AКBP. Висока міцність матеріалу корпусу кола та його здатність до значного витягування дають можливість натягнути коло на барабан із достатньою жорсткістю. Жорсткість кола безпосередньо впливає на точність та якість поверхні пластин, на стійкість кола, тобто термін його служби, та ширину пропилу. Недостатня жорсткість призводить до виникнення дефектів геометрії пластин (неплощинності, прогину, розкиду по товщині) і збільшення ширини пропилу, а надмірна жорсткість - швидкого виходу кола з ладу через розрив корпусу.

Метод різання монокристалів на пластини металевим диском з внутрішньою алмазною ріжучою кромкою (рис.1.2) в даний час практично витіснив методи різання, що раніше застосовувалися: дисками із зовнішньою алмазною ріжучою кромкою, полотнами і дротом із застосуванням абразивної суспензії. Цей спосіб набув найбільшого поширення тому, що він забезпечує більш високу продуктивність при меншій ширині різу, внаслідок чого втрати напівпровідникового матеріалу знижуються майже на 60% порівняно з різкою диском із зовнішньою ріжучою кромкою.

Ріжучим інструментом верстата є тонка (товщиною 0,1-0,15 мм) металеве кільце, на край 3 отвори нанесені алмазні зерна розміром 40-60 мкм. Коло 2 розтягують і закріплюють на барабані 1, який обертають навколо своєї осі. Злиток 4 вводять у внутрішній отвір кола АКВР на відстань, рівну сумізаданої товщини пластини та ширини пропилу. Після цього проводять прямолінійне переміщення злитка щодо обертового кола в результаті чого відрізається пластина.

Відрізана пластина 6 може падати в збірний лоток 7 або утримуватися після повного прорізання зливка на оправці 5 мастикою, що клеїть. Після наскрізного прорізування зливка його відводять у вихідне положення і коло виходить з утвореного прорізу. Потім злиток знову переміщають на заданий крок у внутрішній отвір кола і цикл повторюють відрізання пластини.

Інструмент кріплять гвинтами на кінці шпинделя, що обертається з частотою 3-5 тис. об/хв, до барабана (рис.1.3) за допомогою кілець, що мають сферичний виступ на одному і відповідну западину на іншому, чим забезпечується необхідний попередній натяг диска. Остаточний натяг диска забезпечується при встановленні його на барабан /. Стягуючими гвинтами 7 зменшують зазор між буртиком 2 барабана 1і затискними

Малюнок 1.2 – Схема різання диском Малюнок 1.3 – Барабан для закріплення

з внутрішньою кромкою ня алмазного диска

кільцями 5 . Ріжучий диск 6при цьому впирається в опорний виступ барабана 4 і розтягується в радіальному напрямку. Між затискними кільцями та буртиком барабана встановлюють регулюючі прокладки 3 , які обмежують переміщення кілець 5 та оберігають диск від розриву через надмірне натягування. Рівномірного натягу диска досягають послідовним поступовим затягуванням діаметрально розташованих гвинтів 7. На деяких моделях машин, наприклад Алмаз-бМ, натяг диска забезпечується закачуванням рідини (наприклад гліцерину) в порожнину між затискними кільцями.

Всі види конструктивних компоновок верстатів для різання злитків напівпровідникових матеріалів, що випускаються в даний час, можна розділити на три групи:

З горизонтальним розташуванням шпинделя і супортом, що здійснює як дискретне переміщення злитка на товщину пластини, що відрізається, так і подачу різання (рис. 1.4, а);

З вертикальним розташуванням шпинделя і супортом, що також здійснює і дискретне переміщення злитка на товщину пластини, що відрізається, і подачу різання (рис. 1.4, б);

З горизонтальним розташуванням шпинделя, що здійснює подачу різання за рахунок хитання його навколо деякої осі, і супортом, що здійснює тільки дискретне переміщення зливка на товщину пластини, що відрізається (рис. 1.4, в).

Верстати першого типу, до яких відносяться моделі 2405, "Алмаз-4", Т5-21 і Т5-23, з'явилися в промисловості раніше за інші і є найбільш поширеними. При такому компонуванні горизонтально розташований шпиндель обертається в підшипниках щодо малого діаметра, що дозволяє порівняно легко забезпечити необхідну частоту обертання, прецизійність та вібростійкість вузла. Недоліком такого типу компонування верстатів є досить інтенсивне зношування направляючих супорта і, як наслідок цього, - втрата точності.

Малюнок 1.4 – Схеми конструктивних компоновок верстатів для різання злитків алмазними колами з внутрішньою ріжучою кромкою:

1 – клинопасова передача; 2 – вал шпинделя; 3 – підшипник; 4 – барабан;

5 – алмазний диск; 6 – злиток; 7 – державка; 8 – поворотний важіль; 9 – вісь

Для забезпечення необхідних геометричних розмірів відрізаних напівпровідникових пластин, їх плоскопаралельності та відповідності заданим розмірам, а також зменшення глибини порушеного шару пластини піддаються шліфування та поліруванню. Процес шліфування є обробкою пластин на твердих доводочних дисках - шліфувальниках (з чавуну, скла, латуні і т. д.) абразивними мікропорошками зернистістю від 28 до 3 мкм або алмазними шліфувальними кругами з зернистістю від 120 до 5 мкм. Похибки форми пластин (неплощинність, клиноподібність і т. д.), що виникли в процесі різання злитка, виправляють у процесі шліфування. В результаті шліфування одержують пластини правильної геометричної форми з шорсткістю поверхні. Н а 0,32-0,4 мкм.

На рис.1.5 наведено класифікацію шліфувальних верстатів. Шліфувальні верстати напівпровідникових пластин та кристалів складаються з наступних основних елементів. На шліфувальному колі, що виготовляється, зі скла іди чавуну, є три круглі сепаратори - касети з отворами (гніздами) для завантаження напівпровідникових пластин. На коло в процесі шліфування безперервно подається абразивна суспензія. При обертанні шліфувального кола сепаратори-касети обертаються навколо своєї осі за допомогою роликів під дією сили, що виникає за рахунок різної окружної швидкості радіусу шліфувального шліфувального кола. Пластини завантажені в гнізда сепаратора-касети, здійснюють при шліфуванні складний рух, що складається з обертання шліфувального кола, обертання сепаратора-касети та обертання пластин усередині гнізда сепаратора.

Малюнок 1.5 – Класифікація шліфувальних верстатів

Такий рух дозволяє знімати шар матеріалу рівномірно з усієї площини пластини з достатньою для напівпровідникових приладів плоскопаралельністю і точністю. Розкид за товщиною на пластині становить 0.005-0.008 мм., а розкид за плоскопаралельністю - 0.003-0.004 мм. Сошліфування провідникового матеріалу залежить від міцності абразивних зерен: так, при однаковій величині зерен глибші виколи дають абразивні матеріали з більшою мікротвердістю. Тому залежно від властивостей оброблюваного матеріалу, ступеня чистоти поверхні та цільового призначення необхідно вибирати абразив відповідної дисперсності. Практично початкову шліфування кристалів напівпровідникового матеріалу здійснюють грубодисперсними порошками карбіду бору, а потім - доводять до необхідних розмірів і необхідної чистоти поверхні порошками електрокорунду або карбіду кремнію з зернистістю М14, М10, Ml5.При шліфуванні мікротвердість - 3 рази вище мікротвердості матеріалу, що шліфується. Цій вимогі задовольняють електрокорунд, карбід кремнію зелений, карбід бору, алмаз. Частота обертання верхніх шпинделів з абразивними колами 2400 об/хв, а шліфувальних столиків із закріпленими на них оброблюваними пластинами - 350 об/хв. Зазвичай однією позиції проводиться попереднє шліфування, але в інший - чистове. Подача кола здійснюється з допомогою маси шпинделя. На рис.1.4 представлена ​​схема врізного шліфування.

1 -3 - шліфувальні круги; 4-6 - оброблювані пластини; 7- стіл

Рисунок 1.6 – Схема врізного шліфування

На рис.1.7 представлений зовнішній вигляд шліфувального кола із пластинами.

Для полірування пластин можуть бути використані самі верстати, що і для шліфування. Для цього на шліфувальниках роблять вибірки і за допомогою зовнішніх та внутрішніх. сталевих кілець 4 на них натягують замшу. Для подачі абразивної суспензії в зону полірування у верхньому шліфувальнику та замші є отвори.

Полірування може бути:

– механічним, яке відбувається головним чином за рахунок мікрорізання зернами абразиву, пластичних деформацій та згладжування;

– хіміко-механічним, при якому зняття матеріалу з оброблюваної поверхні відбувається в основному за рахунок механічного видалення м'яких плівок, що утворюються в результаті хімічних реакцій. Для хіміко-механічного полірування необхідно дещо більше зусилля притиску виробу, що обробляється, до поліровальника, ніж при механічному. Схема напівавтомата одностороннього полірування напівпровідникових пластин показано на рис.1.8. Стіл 4, на якому розміщений знімний полірувальник 8, приводиться у обертання з частотою 87±10 об/хв від електродвигуна 7 через клинопасову передачу 6 та двоступінчастий редуктор 5.

Рисунок 1.7 – Зовнішній вигляд шліфувального круга

Малюнок 1.8 - Схема напівавтомата одностороннього полірування пластин.

На верхній частині станини верстата розміщено чотири пневмоциліндри, на штоках 2 яких шарнірно закріплені притискні диски 3. Пневмоциліндри здійснюють підйом, опускання та необхідний притиск пластин до полірувальника. Шарнірне кріплення притискних дисків з приклеєними до них пластинами дозволяє їм щільно прилягати (самовстановлюватися) до полірувальника і обертатися навколо власних осей, забезпечуючи складний рух пластин, що поліруються. Верстат дозволяє обробляти пластини діаметром до 100 мм та забезпечує отримання шорсткості обробленої поверхні за чотирнадцятим класом.

Зняття фасок із кромок напівпровідникових пластин виробляють для досягнення кількох цілей. По-перше, для видалення сколів на гострих кромках пластин, що виникають при різанні та шліфуванні. По-друге, для запобігання можливого утворення сколів у процесі проведення операцій, безпосередньо пов'язаних із формуванням структур приладів. Сколи, як відомо, можуть бути джерелами структурних дефектів у пластинах при проведенні високотемпературних обробок і лажен є причиною руйнування пластин. По-третє, для запобігання утворенню на кромках пластин потовщення шарів технологічних рідин (фоторезистів, лаків), які після затвердіння порушують площинність поверхні. Такі ж потовщення на кромках пластин виникають при нанесенні на поверхню їх шарів напівпровідникових матеріалів і діелектриків.

Формування фасок проводять механічним способом (шліфуванням та поліруванням), хімічним або плазмохімічним травленням. Плазмохімічне травлення фасок засноване на тому, що гострі кромки в плазмі розпорошуються з більшою швидкістю, ніж інші області пластин, зважаючи на те, що напруженість електричного поля на гострих кромках істотно вища. Цим способом можна отримати фаска з радіусом заокруглення трохи більше 50-100 мкм. Хімічне травлення забезпечує більший радіус фасок, проте і хімічне, і плазмохімічне травлення неможливо виготовляти фаски різного профілю. Крім того, травлення є погано керованим та контрольованим процесом, що обмежує його широке промислове застосування. У виробництві найчастіше використовують спосіб формування фасок профільним алмазним колом. Цим способом можуть бути виготовлені фаски різноманітної форми (рис. 1.9 а-в). Насправді найчастіше формують фаски, форма яких показано на рис. 1.9 а. У процесі обробки пластина закріплюється на вакуумному столику верстата та обертається навколо своєї осі. Частота обертання пластини 10-20 об/хв, алмазного кола 4000-10000 об/хв. Алмазне коло притискається до пластини із зусиллям 0,4-0,7 Н. Вісь обертання кола переміщається щодо осі обертання вакуумного столика так, щоб обробці напівпровідникові з'єднання шліфують при тиску в 1,5-2,5 рази меншому, ніж кремній. У процесі шліфування пластини періодично піддають візуальному огляду та контролю за товщиною.

Малюнок 1.9 – Різновиди фасок

Після механічної обробки кристалічна решіткана поверхні напівпровідникових пластин руйнується, з'являються тріщини та ризики у матеріалі та різні забруднення. Для видалення порушеного поверхневого шару напівпровідникового матеріалу застосовують хімічне травлення, що протікає при контакті підкладки з рідким або газоподібним середовищем.

Процес хімічного травлення – це хімічна реакціярідкого травника з матеріалом пластини з утворенням розчинної сполуки та подальшим її видаленням. У технології напівпровідникового виробництва зазвичай хімічну обробку називають травленням, а хіміко-динамічну - поліруючим травленням. Хімічний травлення напівпровідникових матеріалів проводять для того, щоб видалити порушений шар. Воно характеризується підвищеною швидкістю травлення у місцях порушення кристалічної структури. При хіміко-динамічному травленні видаляють тонші шари, тому його призначення - створити на пластині гладку поверхню високого класу чистоти. Склад травника підбирають так, щоб повністю придушити його здатність до селективного травлення. Процеси хімічної обробки сильно залежать від температури, концентрації та чистоти реактивів. Тому при проектуванні обладнання для хімічної обробки прагнуть стабілізувати основні параметри процесу та цим гарантувати високу якість травлення.

Матеріали, що застосовуються для виготовлення робочих камер, повинні бути стійкими до використовуваних реактивів, а засоби автоматизації - або малочутливими (наприклад, пневмо- або гідроавтоматика), або добре захищеними від впливу парів агресивних реактивів (у разі застосування електроавтоматики).

Установка для хімічного травлення пластин ПВХО-ГК60-1 показана на рис. 1.10 а схема пристрою робочих органів наведена на рис. 1.11.

Малюнок 1.10 – Установка для хімічного травлення пластин типу ПВХО-ГК60-1:

Малюнок 1.11 – Схема робочих органів установки ПВХО-ГК60-1

На робочому столі в пилозахисній камері змонтовано три робочі ванни. 1 -3. У ванні проводиться обробка кремнієвих пластин зануренням у холодні або гарячі кислоти, або органічні розчинники. Кришка ванни у процесі обробки герметично закрита. Обробка проводиться груповим методом у касетах по 40-60 пластин, залежно від їх розмірів. З ванни касети 6 переносяться у ванну 2 для відмивання деіонізованою водою. Ступінь відмивання контролюється приладом по різниці опору деіонізованої води на вході та виході ванни. Після цього у ванні 3 пластини 10 шт. обробляються пензлями 4 і сушаться на центрифузі 5.

Хіміко-динамічний, або поліруюче травлення проводиться за допомогою пристрою, схема якого наведена на рис.1.12. Сутність його полягає в активному перемішуванні травника безпосередньо біля поверхні оброблюваної пластини. Завдяки цьому забезпечується швидке видалення продуктів реакції, рівномірне надходження нових порцій травника, незмінність його складу та сталість. теплового режимуобробки.

У фторопластовий барабан 2, обертається на осі, нахиленої щодо нормалі на кут 15 - 45 °, заливають порцію травника 3 . Оброблювані пластини 4наклеюють на фторопластові диски 5, які поміщають на дно барабана пластинами вгору. Барабан приводиться у обертання від електродвигуна через редуктор із частотою обертання 120 об/хв. При цьому диски 5 перекочуються по стінці, забезпечуючи хороше перемішування травника і створюючи умови для рівномірного травлення.

Малюнок 1.12 – Схема установки поліруючого травлення

Для полірування кремнію застосовують також електрохімічне полірування, в основі якого лежить анодне окислення напівпровідника, яке супроводжується механічними впливами на окисну плівку.

Якість поверхні оброблених пластин визначається шорсткістю та глибиною порушеного шару. Після різання, шліфування та полірування пластини відмивають. Стан поверхні пластин контролюють візуально чи під мікроскопом. При цьому перевіряють наявність на поверхні подряпин, рисок, сколів, забруднень та слідів дії хімічно активних речовин.

У всіх установках контроль здійснюється оператором з використанням, наприклад, мікроскопів типів МБС-1, МБС-2 (зі збільшенням 88 x) або МІМ-7 (зі збільшенням 1440 x). Мікроскоп МБС-1 завдяки спеціальному пристрою освітлювача дозволяє спостерігати поверхню в променях світла, що падає під різними кутами. На мікроскопі МІМ-7 можна спостерігати поверхню у світлому та темному полях. Обидва мікроскопи дозволяють вимірювати розміри пошкодження поверхні спеціально встановленими окулярами. В установках для візуального контролю пластин автоматизується подача пластин з касети на предметний столик під мікроскоп і повернення після контролю у відповідну класифікаційну касету. Іноді замість оптичного мікроскопа застосовують проектори, що дозволяють знизити стомлюваність оператора.

Шорсткість поверхні відповідно до ГОСТ 2789-73 оцінюють середнім арифметичним відхиленням профілю R а або висотою мікронерівностей R z . ГОСТ встановлює 14 класів шорсткості поверхні. Для 6–12 класів шорсткості основною є шкала R а , а для 1–5-го та 13–14-го – шкала R z . Шорсткість вимірюють у візуально визначеному напрямку, що відповідає найбільшим значенням R а та R z .

Для вимірювань використовують стандартні профілактографи-профілометри або за допомогою порівняльного мікроскопа поверхню обробленої пластини порівнюють візуально з еталоном. Сучасний профілактограф-профілометр – універсальний високочутливий електромеханічний обмацуючий прилад, призначений для вимірювання хвилястості та шорсткості металевих та неметалічних поверхонь. Принцип дії приладу полягає в тому, що коливальні рухи голки, що обмацує, з радіусом закруглення 10 мкм викликають зміни напруги, які реєструються відліковим пристроєм. Прилад має також механізм, що записує, і може видавати профілактограму поверхні. Для безконтактного вимірювання застосовують мікроінтерферометри МІІ-4 та МІІ-11 з межами вимірювань Rz – 0,005–1 мкм, а також атомно-силові мікроскопи.

Товщина шару, в якому в результаті механічної обробки порушена кристалічна решітка напівпровідника, є одним із критеріїв якості обробленої поверхні пластини. Товщина порушеного шару залежить від розміру зерна абразивного порошку, застосованого для обробки, і приблизно може бути визначена за формулою:

H=K∙d, (1.1)

де d – розмір зерна; До- Емпіричний коефіцієнт ( K=1,7 для Si; K=2,2 для Ge).

Товщину порушеного шару визначають лише у процесі налагодження технології механічної обробки пластин. Найбільш простим та зручним методом визначення товщини порушеного шару є візуальний контроль під мікроскопом поверхні після селективного травлення.

Для контролю товщини, неплощинності, непаралельності та прогину пластин використовують стандартні вимірювальні засоби, такі, як індикатори годинного типу або інші аналогічні важільно-механічні прилади з ціною поділу 0,001 мм. Останнім часом для контролю геометричних параметрів пластини все частіше починають застосовувати безконтактні пневматичні або ємнісні датчики. З їх допомогою можна швидко проводити вимірювання, не піддаючи пластину ризику забруднення або механічного пошкодження.

Значення глибини та окультуреності орного шару ґрунту для рослин.

Потужність орного шару ґрунту - один із показників родючості та її окультуреності. Чим вона більша, тим вища її родючість і врожайність сільськогосподарських культур.

Отримання високих та стійких урожаїв сільськогосподарських культур можливе лише за умови безперебійного та повного задоволення потреб рослин у воді та їжі. Вся їжа (крім вуглекислоти повітря) та вода надходять у рослину через коріння з ґрунту. Зрозуміло тому той винятковий вплив, що приділяється у землеробстві створенню найбільш сприятливих ґрунтових умов для зростання та розвитку сільськогосподарських рослин. Всі агротехнічні прийоми, з яких складаються системи обробітку ґрунту та застосування добрив у сівозміні, спрямовані в кінцевому рахунку на це. Під впливом агротехнічних заходів, що здійснюються при сільськогосподарському використанні ґрунту, його властивості істотно змінюються. Безпосередній вплив прийомів обробки та застосування добрив на стан та властивості ґрунту обмежуються верхнім її шаром певної потужності. Він постійно піддається впливу ґрунтообробних знарядь. Розпушування та обертання цього шару знаряддями ґрунтообробки забезпечує сильніший вплив на його властивості. Органічні та мінеральні добрива, що вносяться в ґрунт, розподіляються, у цьому шарі ґрунту відзначається інтенсивна діяльність ґрунтових мікроорганізмів, яким належить провідна роль у житті ґрунту, створенні умов його родючості.

На староорних дерново-підзолистих ґрунтах особливо чітко видно, наскільки різко верхній (орний) шар відрізняється від нижчих шарів ґрунту як по зовнішньому вигляду, і за властивостями. Він характеризується більш пухким додаванням, підвищеним вмістом гумусу та доступних рослинам поживних речовин, зниженою кислотністю, високою біологічною активністю.

Зростання потужності орного шару позитивно впливає водний режим грунту. При його збільшенні ґрунт повніше може використовувати опади, що випадають. На грунті з глибоким високоокультуреним орним шаром, навіть при випаданні дощів зливового характеру більша частина опадів, що випадають, як правило, встигає проникнути в товщу цього шару і затримується в ньому, надалі надлишок вологи понад польовий вологоємності поступово йде в нижчележачі шари. Навпаки, на ґрунті з дрібним орним шаром при тих же умовах рельєфу при однаковому стані поверхні та однаковому сільськогосподарському використанні ґрунту дощі зливового характеру зазвичай бувають мало корисними, так як більша частина опадів, що випали, стікає по поверхні ґрунту. При підвищеній кількості опадів ґрунт із дрібним орним шаром швидко перезволожується, рослини на ньому страждають від надлишку вологи та нестачі кисню у ґрунті. У той же час на розташованому поряд ґрунті з глибоким орним шаром, хоча цей ґрунт містить більше вологи, ніж перший, рослини розвиваються нормально, ніяких ознак страждання їх від надлишку вологи не виявляється. На такому ґрунті культурні рослини краще протистоять посусі та менше страждають від надлишкових дощів.

Зі збільшенням потужності орного шару покращуються умови харчування культурних рослин. Навіть у дуже бідному ґрунті вміст поживних речовин зазвичай у сотні разів перевищує ті їх кількості, які використовуються сільськогосподарськими рослинами щорічно при самих високих урожаях. Незважаючи на такі великі запаси поживних речовин у ґрунті, рослини далеко не завжди мають можливість своєчасно та повністю задовольняти свої потреби в їжі. Переважна частина необхідних для рослин поживних речовин знаходиться в ґрунті в недоступних формах - в органічних залишках, у перегною, у складі ґрунтових мікроорганізмів, а також у важкорозчинних мінеральних сполуках. Лише внаслідок переробки цих складових частинґрунти мікроорганізмами, а також розпаду тіл відмерлих мікроорганізмів поживні речовини утворюються у формі легкорозчинних сполук, доступних рослинам. Ця корисна діяльність грунтових мікроорганізмів може протікати нормально лише за сприятливих їм грунтових умовах -за наявності у грунті потрібної їм їжі, тепла, вологи, повітря (кисню), і за відсутності підвищеної кислотності грунту. У сильно ущільненому або перезволоженому ґрунті внаслідок нестачі кисню життєдіяльність корисних для рослин мікроорганізмів пригнічується. У таких умовах у ґрунті розвивається інша група мікроорганізмів, продукти життєдіяльності яких не тільки не використовуються сільськогосподарськими рослинами для харчування, але можуть навіть негативно позначитися на зростанні та розвитку.

Кількість мікроорганізмів у ґрунті винятково велика. Але в таких величезних кількостях ґрунтові мікроорганізми розвиваються за сприятливих умов температури та вологості тільки в орному шарі. У нижчих шарах ґрунту діяльність мікроорганізмів різко послаблюється. Переважна частина ґрунтових мікроорганізмів потребує органічної речовини як джерела, необхідному для їхньої життєдіяльності енергії та як основному джерелі речовин, необхідних їм для побудови тіла.

Підорний шар дерново-підзолистих ґрунтів, представлений в більшості випадків підзолистим горизонтом, містить дуже мало органічних речовин і мікроорганізми не можуть інтенсивно розвиватися в ньому насамперед внаслідок нестачі їжі. Іншою причиною сильно пригніченої діяльності мікроорганізмів у підорному шарі слід вважати недолік кисню. Нарешті, діяльність мікроорганізмів у підорному шарі часто гальмується внаслідок підвищеної кислотності ґрунту цього шару. З вказаних причин діяльність мікроорганізмів у дерново-підзолистих ґрунтах найбільше виражена тільки в межах орного шару.

Отже, що більше потужність орного шару, то більше вписувалося біологічно активний шар, у якому завдяки життєдіяльності корисних ґрунтових мікроорганізмів безперебійно від весни до осені готується необхідна культурним рослинам їжа.

Підвищення потужності орного шару ґрунту означає збільшення біологічно активного шару та створення великих можливостей для забезпечення сільськогосподарських рослин поживними речовинами. Однак було б грубою помилкою на цій підставі протиставляти збільшення потужності орного шару застосування добрив. Провесною при низькій температурі мікроорганізми не працюють. На допомогу землеробству приходить промисловість. Вона надає сільському господарствумінеральні добрива, які містять поживні для рослин речовини у доступних для них формах. На окультурених ґрунтах із глибоким орним шаром позитивний вплив добрив на врожай посилюється.

Для нормального ґрунтового харчування сільськогосподарських рослин велике значеннямають потужність розвитку їх кореневих систем та розподіл коренів у ґрунті по глибині. Потужність розвитку кореневих систем залежить від рівня родючості ґрунту, від ступеня його окультурення. На дерново-підзолистих ґрунтах у всіх сільськогосподарських рослин основна маса коренів (до 80-90 % загальної їх маси) розташовується в межах орного шару. У цьому ж шарі протягом усього життя рослин знаходиться переважна частина тонких корінців, покритих кореневими волосками, тобто діяльна, поглинаюча частина кореневих систем, через яку надходить у рослину їжа з ґрунту. Пояснюється це тим, що поживні речовини в доступних для рослин формах містяться в основному в орному шарі. Чим більша потужність орного шару, тим більший обсяг культурного ґрунту охоплюється густою мережею коренів і повніше забезпечується ґрунтове харчування рослин. На ґрунтах із дрібним орним шаром рослини свої потреби у ґрунтовому харчуванні змушені покривати в основному за рахунок дуже обмеженого, явно недостатнього шару.

На окультурених ґрунтах із сприятливими фізичними та агрохімічними властивостями підорних шарів зернові культури можуть споживати понад 50 % вологи, 20-40 % поживних речовин із підорних горизонтів.

За наявності глибокого орного шару випадки загибелі озимих культур за несприятливих умов перезимівлі бувають винятком. На таких ґрунтах озимі культури, як правило, благополучно переносять навіть найважчі умови перезимівлі. Пояснюється це найкращими фізичними властивостями ґрунту з глибоким орним шаром, відсутністю на них тривалого осіннього перезволоження та гарним розвитком озимих культур в осінній період.

На ґрунтах з глибоким орним шаром набагато рідше спостерігається таке явище, як випадання конюшини при несприятливих умовах перезимівлі.

Зі збільшенням потужності орного шару підвищується ефективність інших агротехнічних прийомів обробітку сільськогосподарських культур. Отже, можна зробити висновок, що тільки за наявності глибокого орного шару та високої окультуреності ґрунту можуть бути забезпечені цілком сприятливі умовидля зростання та розвитку сільськогосподарських рослин. Вони по-різному реагують на потужність орного шару та глибину обробки. До першої групи культур, що ховають відгукуються на глибоку обробку грунту відносяться: буряк, кукурудза, картопля, люцерна, конюшина, віка, кормові боби, соняшник, овочеві культури. До другої групи культур, що середньо відгукуються на глибоку обробку грунту, відносяться: озиме жито, озима пшениця, горох, ячмінь, овес, вогнище безосте. До третьої групи культур, що слабо відгукуються або зовсім не відгукуються на глибоку обробку грунту, відносяться льон і яра пшениця. На ґрунтах із потужним орним шаром вища врожайність сільськогосподарських культур.

Прийоми збільшення потужності орного шару. На початку минулого століття па переважній частині орних земель дерново-підзолистих ґрунтів глибина орного шару не перевищувала 14-15 см, а на значній площі була не більше 12 см. За минулий період завдяки зростанню культури землеробства, збільшенню внесення органічних та мінеральних добрив потужність орного шару доведена до 20-22 см. Економічно вигідним вважається мати потужність орного шару 30-35 см. Однак слід мати на увазі, що збільшення потужності орного шару не зводиться тільки до збільшення глибини обробки, обов'язковим є внесення органічних, мінеральних та вапняних добрив, посів сидеральних культур.

Технологія створення та окультурення глибокого орного шару дерново-підзолистих ґрунтів передбачає залишення орного шару на колишньому місці, розпушування та окультурення нижчих шарів. Особливо важливо це дотримуватись при неглибокому орному шарі.

В даний час відомо кілька способів поглиблення орного шару ґрунту.

• Проорювання нижнього шару ґрунту з виносом його на поверхню.
• Повне обертання орного шару з одночасним розпушуванням частини підорного.
• Розпушування на встановлену глибину без обертання плугом без передплужників та без відвалів чи чизельними плугами.
• Поглиблення шляхом одночасної приорювання частини підорного шару до орного та застосування розпушування підорного.
• Обробка ґрунту ярусними плугами із взаємним переміщенням горизонтів.

При виборі способу поглиблення та окультурення орного шару дерново-підзолистих ґрунтів необхідно враховувати такі показники: 1) характеристика орного шару (потужність, родючість, гранулометричний склад); 2) характеристика підорних шарів: склад (підзолистий, ілювіальний, материнська порода), глибина, гранулометричний склад, агрофізичні та агрохімічні властивості (зміст гумусу, елементів живлення, реакція середовища, вміст рухомого алюмінію та закисного заліза).

Найбільш доступним способом збільшення потужності орного шару є проорання нижчого шару ґрунту з винесенням його на поверхню. Він здійснюється звичайними плугами. За один прийом слід орати не більше 2-3 см підзолистого шару. На ґрунтах із орним шаром понад 20 см його поглиблюють на 1/5 його товщини. Щоб не допустити зниження врожайності сільськогосподарських культур від проорання підзолистого горизонту до орного, необхідно разово внести 80-100 т/га органічних добрив, вапняні добрива для нейтралізації надлишкової кислотності та мінеральні добрива відповідно до запланованої врожайності. Таке внесення дозволить покращити Фізичні властивостіта біологічну активність ґрунту та нейтралізацію кислотності. Найкращим місцемпоглиблення орного шару шляхом приорювання підзолистого є парове поле, призначене під посів озимого жита та поля під посадку картоплі. Не можна поглиблювати орний шар із залученням до нього підзолистого горизонту під такі культури, як цукрові буряки, кукурудза, пшениця та льон, навіть із внесенням добрив, оскільки це призводить до зниження їхнього врожаю.

На ґрунтах з неглибоким заляганням підзолистого горизонту при поглибленні орного шару потрібно виявляти деяку обережність, враховуючи, що підзолистий шар відрізняється несприятливими фізичними та біологічними властивостями, майже не містить у засвоюваній формі поживних речовин для рослин та має підвищену кислотність. У цьому випадку підзолистий обрій не вивертають і не перемішують з орним, а тільки розпушують. При такому заглибленні пласт обертається на глибину гумусового шару, а горизонт, що лежить під ним, розпушується грунтопоглиблювачами приблизно на 10-15 см. Надалі в міру окультурення підзолистого горизонту можна частково приорювати його до орного звичайним плугом. Не слід орати глеєвий горизонт до гумусового, оскільки він містить закисні солі, шкідливі для сільськогосподарських рослин. На таких ґрунтах хороші результати отримують від поглиблення орного шару плугами з ґрунтовиглиблювачами, плугами без відвалів, плугами з вирізними відвалами та чизельними. Поглиблення шляхом розпушування на місці нижнього шару (без вивертання) значною мірою підвищує аерацію, посилює життєдіяльність мікроорганізмів і накопичує в ґрунті продукти харчування, що засвоюються для рослин, як за рахунок розкладання органічних речовин, так і за рахунок окислення мінеральних сполук. Одним з ефективних способівпоступового збільшення потужності орного шару є поглиблення шляхом одночасної приорювання частини орного шару до орного та застосування розпушування підорного.

Докорінно можна змінити орний шар при оранці ярусними плугами із взаємним переміщенням ґрунтових горизонтів. Цей спосіб може бути ефективним за наявності в господарстві достатньої кількості органічних, мінеральних та вапняних добрив, інакше може бути значне зниження врожайності сільськогосподарських культур. Збільшення потужності орного шару потребує великих матеріальних і фінансових витрат, що не під силу господарствам.

Результати багаторічних стаціонарних та короткострокових польових дослідів свідчать про те, що немає достатньо вагомих підстав для рекомендації поступово поглиблювати орний шар до 25-30 см і більше. Поглиблення доцільне лише на добре окультурених орних землях в умовах інтенсивного застосування добрив, періодичного вапнування та обробітку культур, що добре відгукуються на глибокі обробки.

У середньому за ротацію семипольної сівозміни без поглиблення отримано 59,1 ц/га к. од., за поглибленням на 5 см - 59,8 ц/га, тобто продуктивність практично однакова. Однак поглиблення орного шару за рахунок приорювання підзолистого призводить до великих витрат ПММ на його проведення, а на ґрунтах, засмічених камінням, і поломки плугів.

У більшості господарств республіки гумусовий шар орних ґрунтів становить 20 см і більше, поглиблювати його за рахунок приорювання підзолистого неефективно, а слід його окультурювати і тільки на переущільнених ділянках розущільнювати підорні шари безвідвальним знаряддям, краще з похилими стійками. На дерновопідзолистих легкосуглинистих ґрунтах з потужністю гумусового шару 20-22 см можна отримувати зернових 4,5-6,0 т/га, картоплі - 35-40, коренеплодів - 60-80, сіна багаторічних трав - 10-12 т/га.

Контроль дифузійних шарів проводиться в основному за такими параметрами, як глибина залягання сформованого p–n-переходу, провідність поверхневого шару та поверхнева концентрація атомів домішки.

Найбільш поширеним методом контролю глибини залягання p–n-переходу є метод фарбування шліфу . Для вимірювання глибини залягання домішки порядку одиниць мікрометра менш зручно використовувати сферичний шліф.

Мал. 9.3. Схема процесу виготовлення сферичного шліфу на пластині з дифузійним шаром:

1 – пластина напівпровідника; 2 – р-n-перехоя;

3 – сталевий шар; 4 – пофарбована р-область шліфу

Його виготовляють при обертанні сталевої кулі діаметром 35 - 100 мм, що притискається до поверхні пластини. Утворення сфери відбувається за рахунок того, що в місце контакту куля, що обертається - кристалічна пластина подають абразивну суспензію або наносять на поверхню кулі алмазний порошок у вигляді емульсії. Для більшої точності вимірювання діаметр зерна абразивного матеріалу не повинен перевищувати 1 мкм. Щоб виявити межі р-n–переходу, глибина сферичної лунки має бути більшою за глибину залягання р-n-Переходу. Кордон виявляють за фарбуванням (потемнінням) р-області внаслідок окислення в травнику, що складається з 48%-ної плавикової кислоти з невеликою добавкою (до 0, 05-0, 1%) 70%-ної азотної кислоти.

Глибина залягання дифузійного р-n-Переходу:

x j = l 2 /(4D) (9.4)

де l- Довжина хорди контуру сферичного шліфу (рис.9.3), що вимірюється за допомогою мікроскопа; D –діаметр кулі.

Для підвищення точності вимірів виготовляють кілька шліфів (до 5), а отримані результати усереднюють.

Найбільш поширеним методом вимірювання поверхневого опору є чотиризондовий метод . Похибка вимірювання поверхневого опору зазвичай не перевищує 5 - 10%. Для визначення поверхневої концентрації легуючої домішки необхідно знати характер розподілу домішок у діфузійній ділянці, який залежить від умов проведення процесу.

Іонна імплантація

Іонною імплантацією (іонним легуванням) називається процес впровадження в мету іонізованих атомів з енергією, достатньою для проникнення в її приповерхневі області. Успішне застосування іонної імплантації визначається головним чином можливістю передбачення та управління електричними та механічними властивостями елементів, що формуються при заданих умовах імплантації.

Призначення та застосування іонної імплантації

Найбільш поширеним застосуванням іонної імплантації у технології формування ІМС є процес іонного легування кремнію. Часто доводиться проводити імплантацію атомів у підкладку, яка покрита одним або декількома шарами різних матеріалів. Ними можуть бути тонкі шари важких металів (наприклад, Та або силіциду танталу TaSi 2), так і діелектриків. Існування багатошарової структури може викликати різкі перепади у профілі легування на межі окремих верств. За рахунок зіткнення іонів з атомами приповерхневих шарів останні можуть бути вибиті в глибші області легованого матеріалу. Такі "уламкові ефекти" здатні викликати погіршення електричних характеристик готових приладів.

У багатьох випадках для отримання необхідного профілю розподілу легуючої домішки в підкладці застосовують метод, заснований на попередньому загонуванні іонів з подальшою термічною розгонкою в мішені. При цьому імплантація проводиться із малою енергією іонів.

Загальна траєкторія руху іона називається довжиною пробігу R, а відстань, що проходить іоном, що впроваджується, до зупинки в напрямку, перпендикулярному до поверхні мішені, проектованої довжиною пробігу R p.

9.5.2. Застосування іонної імплантації у технології НВІС. Створення дрібних переходів

Вимога формування n+ шарів, що залягають на невеликій глибині, для НВІС можна легко задовольнити за допомогою процесу іонної імплантації Аs. Миш'як має дуже малу довжину проектованого пробігу (30 нм) під час звичайної імплантації з енергією іонів 50 кеВ.

Однією з прогресивних тенденцій розвитку НВІС є створення КМОП-транзисторів. У зв'язку з цим велике значення має отримання дрібних p+ - Шарів. Такі шари дуже складно сформувати шляхом імплантації іонів В+.

Вирішення проблеми, пов'язаної з імплантацією бору на невелику глибину, на практиці полегшується використанням як частинок, що імплантуються, ВF 2 . Дисоціація молекули ВF 2+ при першому зіткненні атома призводить до утворення низькоенергетичних атомів бору. Крім того, використання молекули ВF2 має перевагу при проведенні процесу відпалу структур.

Про П:І;.C"À.",3 і E винаходи

Союз Радянських

Соцмалмстммескмх

2 (5l) М. Кл.

Державний комітет

Ради Мкнкстроу СРСР до справ кзооретенкй та листівок (43) Опубликовано25.10.78.Бюлетень № 38 (53) уд (@pl 382 (088.8) (45) Дата опублікування опису

Ж. А. Верьовкіна, В. С. Кулешов, І. С. Суровцев і B. Ф. Синоров (72) державний університетім. Ленінського комсомолу (54) СПОСІБ.ВИЗНАЧЕННЯ ГЛУБИНИ ПОРУШЕНОГО ШАРУ

НАПІВПРОВІДНИКОВОЇ ПЛАСТИ НИ

Винахід відноситься до виробництва напівпровідникових приладів.

Відомі способи визначення глибини порушеного шару засновані на зміні фізичних або електрофізичних параметрів напівпровідникового матеріалу при послідовному механічному або хімічному видаленні порушеного шару.

Гак, метод плоскопаралельних (косих) перерізів з підтравлюванням полягає в послідовному видаленні частин порушеного шару, хімічному травленні матеріалу, що залишився, і візуальному контролі слідів трешин. 15

Метод циклічного травлення заснований на відмінності у швидкостях травлення поверхневого порушеного шару та обсягу напівпровідникового матеріалу і полягає в точному визначенні обсягу 20 стравленого матеріалу за певний проміжок часу.

Метод мікротвердості заснований на різниці величини мікротвердості порушеного шару і об'єму напівпровідникового матеріалу і полягає в пошаровому хімічному стравлюванні приповерхневих шарів матеріалу і вимірюванні мікротвердості частини напівпровідникової пластини, що залишилася.

Метод інфрачервоної мікроскопії заснований на різному поглинанні випромінювання

ІЧ-діапазону напівпровідниковими пластинами з різною глибиною порушеного шару і полягає у вимірі інтегрального пропускання ІЧ-випромінювання напівпровідниковою пластиною після кожного хімічного видалення шару матеріалу.

Електронографічний метод визначення глибини порушеного шару заснований на приготуванні косого шліфу з напівпровідникової пластини і скануванні електронного променя IIо шліфу від поверхні монокристалу до тієї точки, починаючи з якої дифракційна картина не змінюється, з наступним виміром пройденої відстані.

Однак у відомих методах контролю слід зазначити або наявність дорогого та громіздкого обладнання, або

599662 застосування агресивних н токсичних реактивів, а також тривалість одержання результату.

Відомий спосіб визначення глибини порушеного шару в напівпровідникової S йнастині шляхом нагрівання напівпровідника, Qrm його полягає s тому, що попу проводникову пластину з порушеним шаром поміщають у вакуумну камеру перед вхідним вікном приймача екзоепек- 1о тронів, за допомогою якого вимірюють екзоепектроееееую емісію.

Для створення екоепектронів електричного поля, що тягне, над поверхнею- 33 стью попупровідника поміщають сітку, на яку подають заперечної потеяциап. Далі при нагріванні напівлроводяга з його поверхні виникає екоепектронія емісія вимірюючись з допомогою при емнику1 і додаткової апаратур'ї (ши» (еокополостного підсилювача і імпульсного лічильника), При цьому температурне порушення 5 і 2).

При цьому способі необхідна наявність вакуумного Устаткування, причому для отримання емісійних спектрів необхідно в камері створювати розряджання не гірше 10 торр. Створення таких умов ЗО перед власне процесом визначення гееу%нье порушеного шару призводить до з пученням кінцевого результату лише через

40-60 мієЕ„Крім того, за даним способом не можна одночасно визначити 35 кристапографічну орієнтацію напівпровідникової пластини.

Мета цього винаходу вЂ" спрощення процесу визначення глибини порушеного шару, одночасне Опредепе 40 ня кристаплографічної орієнтації попупровідникової пластини.

Це досягається тим, що пластину нагріває від B високочастотному лопі до появи скеенефекту і витримують протягом 2-5 с, після чого по середній максимальній довжині слідів орієнтованих каналів проппаупения і їх формі визначають глибину порушеного шару і орієнтацію монокристалічної пластини.

На кресленні наведена залежність середньої максимальної площі слідів орієнтування каналів проплаву на повіркості кремнію орієнтації (100) від глибини порушеного шару„

При індукційному нагріванні напівпровід ннкової пластини (з одночасною ініціацією власної провідності в напівпровіднику) на периферії останнього виникає скін-ефект, що виявляється за появою обідка, що яскраво світиться, на пластині. Прн в'єтримуєїї пластини у зазначених успій протягом 2-5 з виявлено, що на обох сторонах периферії напівпровідникової пластини утворюються фігури у вигляді трикутників для попупровідників, орієнтованих у площині, і прямокутників - для орієнтації (100).

Ці фігури є слідами орієнтованих каналів пропапування.

Утворення каналів, мабуть, обумовлено взаємодією пондермоторних сип електричного полі з тріщинами та іншими дефектами в приповерхневому шарі напівпровідника, що призводять до розриву міжатомних зв'язків у зоні дефекту. , таким чином, проппавія моякристал уздовж дефекту.

ЗкспереЕментапьним шляхом виявлено, Р чтО максимаен еіая протяжність (пощадье) поверхневих слідів орієнтованих каналів пропагування залежить від розміру (протяжності) самого дефекту в структурі попупровідника. Причому залежність ця нієїйна, тобто чим більший розмір дефекту, наприклад, довжина тріщин, тим велику пщадь має слід орієнтованого канапа пропавши, що виник на цьому дефекті.

Приклад При поліруванні кремнієвих пластин алмазними пастами з діаметром зерна, що послідовно зменшується, попередньо будують градуювальну криву. По осі ординат відкидають значення глибини порушеного шару в кремнії, визначені будь-яким із вапн. них методів, наприклад, циклічним травленням. По осі абсцис» середню максимальну довжину (площу) слідів пропавлення, що відповідає певній глибині порушеного шару. Для цього пластини діаметром 40 мм, иэъя-1 ті з різних стадій полірування, по-. міщають на графітовій підкладці в ципіндричний ВЧ індуктор днаметррм 50мм установки потужністю ЗІВТ і робочою частотою 13,56 МГц. Пластину витримують в ІЛ-полі 3 с, після чого на мікроскопі типу МІІ-4 по 10 полях зору випереджають середню максимальну довжину (площу) сліду каналу.

Упорядник Н. Хлєбніков

Редактор Т. Колодцева Техред. АлатирьовКоректор С. Патрушева

Замовлення 6127/52 Тираж 918 Передплатне

UHHHfIH Державного комітету Ради Міністрів СРСР у справах винаходів та відкриттів

113035, Москва, Ж-35, Рауська наб., буд, 4/5

Філія ППП Патент, м. Ужгород, вул. Проектна, 4 співи. Надалі при частковій зміні технології, тобто, наприклад, при зміні типу верстата, матеріалу поліровальника

> зернистості алмазної пасти і т. буд. вилучають одну з пластин з певної стадії техпроцесу і піддають ВЧ-про роботу, як це описано вище. Далі, скориставшись градуювальної кривою, визначають глибину порушеного шару і вносять корективи технологію. Орієнтацію також контролюють візуально після ВЧ обробки.

Хронометрування процесу визначення глибини порушеного шару та орієнтації напівпровідника, згідно з запропонованим технічним рішенням, показує, що весь процес від його початку (приміщення пластини в ВЧ-індуктор) і до отримання кінцевого результату займає

Реалізація описаного способу в напівпровідниковому виробництві дасть можливість проводити експрес-контроль

29 бини порушеного шару на обох поверхнях напівпровідникової пластини з одночасним визначенням її крирталографічної орієнтації, зменшити застосування агресивних і токсичних реактивів і тим самим, поліпшити безпеку і умови праці.

формула винаходу

Спосіб визначення глибини порушеного шару напівпровідникової пластини шляхом нагрівання напівпровідника, о т л і -е ч а ю шийся тим, що, з метою спрощення процесу і одночасного визначення кристалографічної орієнтації пластину нагрівають у високочастотному нулі до появи скін-ефекту і витримують таким чином протягом

2-5 с, після чого по середній максимальній протяжності слідів орієнтований. них каналів процлавлення та їх формі визначають глибину порушеного шару та орієнтацію монокристалічної пластиBbK

СПІЛКА РАДЯНСЬКИХ ОЦІАЛІСТИЧНИЙ СПУБЛІК(51)4 З 01 В 5(р) юъ ч Я БР САНІ ДО АВТОРСЬКИХ ТЕЛЬСТВ 11 31 та ін, Методи шарів при мої монокристал 54) СПОСІБ А.Ф.НІКУЛІНА ВИЗНАЧЕННЯ ГЛУБИНИ ПОРУШЕНОГО ШАРУ ОВРАБОТАНН ПОВЕРХНОСТІ ОБ'ЄКТА. (57) Спосіб визначення глибини нару щенного шару обробленої поверхні об'єкта, що полягає в тому, що роблять січний шліф екта, проводять травлення поверхні шліфу, позначають граніду порушеного, . ,про тл і ч а ю щ ий тим, що, з метою підвищення точності, перед отриманням шліфу записують профіль,граму поверхні, перед травленням записують філограму поверхні шліфу в напрямку, яке є проекцією першої філограми на поверхню шліфу в тій ж системі координат, травлення здійснюють ізотропним травником, після травлення записують філограму поверхні протруєного шліфу в тому ж напрямку і в тій же системі координат, що й попередні філограми, і знаходять на третій філограмі межу порушеного шару по точці, за якою друга і третя філограми еквід , 1174726 Винахід відноситься до технічних вимірювань, а саме для визначення глибини порушеного шару, що виникає на обробленій поверхні об'єкта і що складається з перехідних, по мірі видалення від поверхні, одна в іншу зон: рельєфної, тріщинуватої, пластичних деформацій, пружних деформацій. 1 Оністю дислокацій. Відомий спосіб визначення глибини порушеного шару обробленої поверхні об'єкта. шпифу, аопрс: вселення кордонів між порушеною 25 і неушкодженою структурою виробляють візуально на протруєному шліфі. Глибину порушеного шару визначають з урахуванням кута нахилу косогошліфу до обробленої поверхні Я.З Недоліком відомого способу є низька точність визначення глибини порушеного шару. способу визначення глибини порушеного шару обробленої поверхні об'єкта, що полягає в тому, що роблять січний шліф об'єкта, проводять травлення поверхні шліфу, знаходять межу порушеного шару і за її положенням визначають глибину порушеного шару, перед отриманням шліфу записують профілограму 50 поверхні, перед травленням в напрямку, яке є проекцією першої філограми на поверхні шліфу в тій же системі координат, травлення здійснюють ізотропним травником, після травлення записують філограму поверхні протруєного шліфу в тому ж напрямку і в тій же системі координат, що і в попередні філограми, і знаходять на третій філограмі межу порушеного шару по точці, за якою друга і третя філограми еквідистантні. На фіг. дано зображення в ізометрії частини об'єкта, у якого визначається глибина порушеного шару обробленої поверхні із зазначенням поверхонь косого шліфу та поверхні шліфу після травлення; на фіг,2 - перетин А-Ана фіг,1, Спосіб здійснюється наступним чином. полірування. Записують профілограму. 4 поверхні 3 шліфу у напрямку, яке є проекцією філограми 2 на поверхню 3 шліфу в тій же системі координат. При записі філограми 4 частина запису проводять по поверхні 1 так, щоб вона збігалася із записом філограми 2. Проводять. травлення поверхні 3 шліфу ізотропним травником протягом інтервалу часу, не меншого, ніж необхідно для стравлювання спою, доступного для вимірювання. залежно від ступеня порушення структури матеріалу, що наливається. Швидкість травлення матеріалу прямо пропорційна ступеня порушення його структури, Після травлення отримують поверхню 5, на якій записують профілограму 6 в тому ж напрямку і в тій же системі координат, що і попередні профі - лограми 2 і 4 Ділянка поверхні 1, на якому відбувається запис профілограм 2,4 і 6, оберігають від травлення шляхом нанесення покриття, яке видаляється перед зняттям філограми 6, Далі всі три отримані про 3 філограми 2,4 і 6 поєднують, позов користуючи при цьому ділянку поверхні 1, ідентичний у всіх трьох філограмах 2,4 і 6, і по профілактограмі 6 визначають точку а, яка лежить на межі 7 між порушеним шаром та неушкодженою структурою. Точкою а є то74726 4місце на філограмі 6, після якого філограми 4 і 6 йдутьпо еквідистантним кривим. Вимірюють найкоротшу відстань від точки пекло поверхні 1, яка позначена профілограмою 2, і по цій відстані з урахуванням масштабу запису профілограми визначають глибинупорушеного шару.

Заявка

3696760, 28.10.1983

ПІДПРИЄМСТВО ПЯ Р-6028, КИЇВСЬКИЙ ОРДЕНА ЛЕНІНА ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. 50-РІЧЧЯ Великої жовтневої соціальної соціальної революції

НІКУЛІН ОЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ

МПК / Мітки

Код посилання

Спосіб а. ф. нікуліну визначення глибини порушеного шару обробленої поверхні об'єкта

Схожі патенти

У па, зах 2 стійок 1 і у вільному стані спираються на обмежувачі 8. Опорці поверхні стійок 1 мають дві опуклі ділянки 9 і 10 однакового радіосу, плавно пов'язаних зі сторонами паза 2. Виконання опорних поверхонь стійок 1 у вигляді двох опуклих ділянок 9 і 10 однакового радіусу забезпечує точну установку приладу як на плоскій поверхні, так і на циліндричній уздовж утворює циліндра, а виконання вимірювального елемента у вигляді усіченого конуса з двома циліндричними опорами забезпечує безступінчасте, і тому більш точне вимірювання, а також 1 Про дозволяє розміщувати на поверхні конуса кілька різних відбитків без змиву після кожного виміру, що скорочує час при вимірах. Формула винаходу...

І рег 2ламентується технологічною картоюв залежності від типу концентрату, заданої основності і типу флюсуючих добавок, існуючих способахконтролю неможливо отримувати об'єктивну інформацію про стан поверхні шару в зоні випалу, що ускладнює ведення процесу в оптимальному режимі. і забезпечує отримання котунів високої якості.Справжня температура матеріалу визначається за формулою457020 Тн=Т,+ЛТ,Упорядник С. Біловодченко Техред Г. Дворіна Коректор Т. Добровольська Редактор Л. Тюріна...

Від поверхні об'єкта 3 до нижніх точок виступів 8 в ряду, що примикає до бічної грані 9, а цифри на шкалі 10 - відстань від поверхні об'єкта до нижніх точок виступів 8 в ряду, ближньому до бічної грані 7.Глибина 1 пазів 5 і 6 і мінімальна ширина Ь крайнього поперечного паза 12, одна зі сторін якого 45 проходить через ребро 13 двох суміжних граней 7 і 9, вибираються е умови, щоб виключалася можливість змочування иэ-за поверхневого натягу рідини виступів 8,50 не стосуються її при вимірюванні. Інтервал (крок) між цифрами на шкалах 1 Про і 11 визначається за геометричними залежностями де К, - інтервал (крок) між цифрами на поздовжній шафі; К - інтервал (крок) між цифрами на поперечній шкалі; а - відстань між...