Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технология материалов электронной техники» для студентов направления «Электроника и наноэлектроника». Винокуров А.А., Плотникова Е.Ю

контролируемых примесей в наносимых слоях или их химическим взаимодействием с материалом геттера. При нанесении геттера на нерабочую поверхность подложек движущей силой для диффузии точечных дефектов и примесей являются напряжения, возникающие на границе подложка – нанесенный слой.

2.5.Лазерное геттерирование

Внастоящее время наиболее перспективным и разработанным способом создания геттеров является лазерная обработка подложек. При воздействии лазерного излучения нарушения поверхности могут иметь вид дорожек или отдельных лунок. Для этого используется лазерное излучение непрерывное и импульсное.

Сфокусированный луч лазера сканирует по нерабочей стороне пластины, образуя лунки или дорожки с измененной морфологией поверхности, что обусловлено плавлением материала и его кристаллизацией в неравновесных условиях. Степень нарушения структуры регулируется путем изменения размеров лунок или дорожек.

Эффект геттерирования усиливается при обработке кремния на воздухе, что обусловлено образованием SiО2 на глубине, соответствующей толщине расплавленного поля. При последующей термообработке области выпадения SiО2 декорируются примесями металлов, в частности медью.

2.6.Термообработка в специальной среде

Широкое распространение получили методы геттерирования путем термообработки пластин в специальных средах:

– термическое окисление кремния в хлорсодержащей

среде;

– отжиг пластин в «активных» газовых средах;

9

–послеокислительный отжиг в нейтральной среде;

–создание внутренних геттеров путем термообработки пластин в неокислительной среде.

Последний метод в настоящее время все чаще применяемся в производстве и заключается в следующем. В результате, термообработки пластин образуется приповерхностный слой с пониженной концентрацией О2, имеющий совершенную кристаллическую структуру, а на удалении от поверхности создается повышенная плотность микродефектов.

Межузельный кислород, растворенный в кремнии, выделяется в объеме пластины в виде преципитатов состава SiO2 При этом кристаллическая решетка кремния вокруг этих преципитатов искажается; образуются дислокации и другие дефекты. Таким образом, формируется внутренний нарушенный слой, находящийся внутри пластины, который и является стоком для точечных дефектов и неконтролируемых примесей из рабочей области пластин.

Методические указания к выполнению работы

3.1. Выявление дефектов

Для выявления дефектов и их последующего изучения пластины подвергают обработке в травителе Сиртла состава: 1 часть 33 %-ного водного раствора Cr2O3 + 2 части HF (49 %). Затем пластины промывают в деионизованной воде и подвергают сушке. При исследовании протравленных пластин в металлографическом микроскопе наблюдаются плоскодонные ямки травления – А-дефекты и канавки травления определенной кристаллографической ориентации – дефекты упаковки. Плотность выявленных дефектов различна для геттерированной и негеттерированной частей пластины. При определении плотности дефектов (N, см–2) необходимо установить площадь (S) какого-либо элемента схемы, например, конденсаторов

10

(квадрат) или р-п-перехода (гребешки) и визуально подсчитать число дефектов (п), приходящихся на эту площадь.

3.2.Порядок измерений и обработка результатов

1.Ознакомиться с устройством и работой металлографического микроскопа.

2.Определить цену деления окуляра микроскопа. Для

этого:

– на предметный столик микроскопа установить объ- ект-микрометр;

– получить изображение штрихов объект-микрометра (параллельно делениям окуляра);

– определить цену деления окуляра по формуле

где Е – цена деления окуляра; Т – число делений объект-микрометра;

Z – цена деления объект-микрометра, равная

0,01 мм;

А– число делений окуляра.

3.Поместить на предметный столик микроскопа образец с выявленными структурными дефектами.

4.Сравнить визуально геттерированную и негеттерированную области образца.

5.Определить площадь какого-либо элемента схемы и подсчитать количество дефектов.

6.Повторить измерения на нескольких элементах схемы и результаты занести в таблице 3.1.

Таблица 3.1

11

7. Рассчитать погрешность измерений.

Контрольные вопросы

1. Структурные дефекты в малодислокационном крем-

нии.

2. Кластеры точечных дефектов и механизм их образо-

вания.

3. Методы геттерирования точечных дефектов.

12

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Контроль наличия свирлевых дефектов в бездислокационных слитках монокристаллического кремния

Задание на лабораторную работу

1.Изучить порядок подготовки образцов монокристаллического кремния к проведению контроля дефектов.

2.При помощи металлографического микроскопа провести оценку плотности микродефектов в образце кремния.

Теоретические сведения

Свирлевый дефект (свирлевая картина) – спиралеобразное распределение микродефектов относительно оси роста, обнаруживаемое после избирательного травления на торце монокристаллического слитка (рис. 4.1) с плотностью микродефектов более 2·105 см-2.

Микродефект – локальная область слитка, отличающаяся по свойствам от окружающей матрицы, ограниченная размером 10-2 – 102 мкм.

Рис. 4.1. Свирлевая картина на торце монокристаллического кремния

13