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

Методические указания к выполнению работы

Методика предназначена для выявления и контроля наличия свирлевых дефектов в бездислокационных слитках монокристаллического кремния электронного и дырочного типов электропроводности с удельным электрическим сопротивлением более 0,3 Ом·см с ориентацией (111), (100), (013). Методика применима для слитков в кремнии с плотностью микродефектов от 1·102 до 1·107 см-2.

1. Сущность метода

Методика выявления свирлевых дефектов (свирлевой картины) основана на различии скорости травления областей монокристаллического слитка, содержащего микродефекты, по сравнению с кристаллографически совершенными областями. В местах расположения микродефектов скорость травления изменяется, благодаря чему область микродефекта выявляется в виде плоскодонной ямки, геометрия которой определяется ориентацией исследуемой плоскости и типом микродефекта (рис. 4.2).

Контроль наличия свирлевых дефектов (свирлевой картины) проводят путем визуального просмотра контролируемой поверхности и подсчета числа микродефектов в поле зрения микроскопа.

14

в)

Рис. 4.2. Ямки травления, образующие свирлевую картину (увеличение 100): а – на плоскости (111); б – на плоскости

(100); в – на плоскости (013)

2. Аппаратура, материалы, реактивы

Микроскоп металлографический ММР-4.

15

Люминесцентная лампа мощностью не менее 15 Вт. Весы ВЛТК или ВНЦ-2 по ГОСТ 29329.

Ванны из винипласта. Колба мерная по ГОСТ 1770.

Инструменты с применением алмазных порошков по ГОСТ 9206 с зернистостью не более 100/80 мкм.

Ткани хлопчатобумажные бязевой и миткалевой группы по ГОСТ 29298.

Бумага промокательная.

Бумага фильтровальная по ГОСТ 12026.

Кислота фтористоводородная ос. ч. по ТУ 6–09–3401 и ТУ 6–09–4015, техническая по ГОСТ 2567, х. ч., ч., ч. д. а. по ГОСТ 10484.

Кислота азотная ос. ч. по ГОСТ 11125, ч., ч. д. а., х. ч. по ГОСТ 4461, концентрированная техническая по ГОСТ 701.

Кислота уксусная ос. ч. по ГОСТ 18270, ч., х. ч., ч. д. а. по ГОСТ 61.

Ангидрид хромовый ч. д. а. по ГОСТ 3776, технический по ГОСТ 2548.

Вода питьевая по ГОСТ Р 51232–98.

Допускается использование оснастки средств измерения и материалов, аналогичных по назначению и не уступающих по показателям качества.

3.Подготовка образцов

3.1.Контроль наличия свирлевых дефектов осуществляют на торцах монокристаллических слитков либо на пластинах, непосредственно примыкающих к торцам слитка.

3.2.Контролируемые поверхности обрабатывают с помощью инструмента (резка или шлифовка), указанного в разд.

2.На контролируемой поверхности не должно быть сколов, выступов, трещин.

16

3.3.Обрабатываемые поверхности промывают в проточной воде и сушат фильтровальной бумагой или другим обтирочным материалом, указанным в п. 3.

3.4.Химическая полировка.

3.4.1.Используют полирующий раствор состава: кислота фтористоводородная – кислота азотная в соотношении

1:(2–4).

3.4.2.Монокристаллические слитки или пластины погружают в ванну с полирующим раствором. В процессе трав-

ления раствор разогревается.

Объем полирующего раствора составляет 5–10 см3 на 1 г обрабатываемого материала или 5–10 см3 на 1 см2 поверхности. При этом вся подлежащая контролю поверхность должна быть покрыта полирующим раствором.

При полировке необходимо постоянное перемешивание раствора.

3.4.3.Продолжительность химической полировки составляет 2–10 мин.

3.4.4.По окончании полировки слитки или пластины быстро выгружаются из раствора, промывают в проточной воде и сушат фильтровальной бумагой или другим обтирочным материалом.

3.4.5.Допускается многократно использовать полирующий раствор. Полирующий раствор становится непригодным, если при травлении в нем в течение 10 мин полировка не происходит.

3.4.6.Допускается для химической полировки использовать раствор состава: кислота фтористоводородная – кислота азотная – кислота уксусная в соотношении (3:6:2).

3.5. Выявление свирлевых дефектов.

3.5.1.Плоскость (111).

3.5.1.1.Используют раствор состава: кислота фтористоводородная – водный раствор хромового ангидрида

(250–300 г/л) в соотношении (3:4).

17

3.5.1.2.Объем травителя составляет 1,0–1,5 см3 на 1 г обрабатываемого материала или 1,8–2,2 см3 на 1 см2 поверхности.

При травлении ванну с раствором закрывают крышкой.

3.5.1.3.Продолжительность травления составляет 20–

30 мин.

3.5.1.4.Способ загрузки проводят как указано в п. 3.4.2. Выгрузку образцов проводят после разбавления водного раствора хромового ангидрида большим количеством воды до полного обесцвечивания раствора.

3.5.1.5.Рекомендуется однократное использование раствора для всех контролируемых плоскостей (см. пп. 3.5.1– 3.5.3).

3.5.2. Плоскость (100).

3.5.2.1Используют раствор состава: кислота фтористоводородная — водный раствор хромового ангидрида (1200 г/л) в соотношении (1:4).

3.5.2.2.Объем травления составляет 1,6–2,2 см3 на 1 г обрабатываемого материала или 5,5–5,7 см3 и более на 1 см2 поверхности.

3.5.2.3.Продолжительность травления составляет 30–

40 мин.

3.5.3. Плоскость (013).

3.5.3.1.Используют раствор состава: кислота фтористоводородная – водный раствор хромового ангидрида

(300 г/л) – вода в соотношении (3:2:3).

3.5.3.2.Объем травителя составляет 0,8–1,3 см3 на 1 г обрабатываемого материала или 1,6–1,9 см3 на 1 см2 поверхности.

3.5.3.3.Продолжительность травления составляет 25–

30 мин.

18