Спосіб контролю гетерування поверхні напівпровідникових пластин лазерним випромінюванням

Спосіб контролю гетерування поверхні напівпровідникових пластин лазерним випромінюванням, що включає опромінення поверхні пластин лазерним випромінюванням, визначення ступеня дефектності пластин по характеру дії на них лазерного випромінювання, який відрізняється тим, що ступінь дефектності в результаті гетерування визначають по інтенсивності відбитого променя під прямим кутом до поверхні пластин. (19) (21) u201006855 (22) 03.06.2010 (24) 27.12.2010 (46) 27.12.2010, Бюл.№ 24, 2010 р. (72) ЛУЩИН СЕРГІЙ ПЕТРОВИЧ, ТОЧИЛІН ДМИТРО СЕРГІЙОВИЧ (73) ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 3 поверхні пластин, що не дозволяє проводити оперативний контроль процесу гетерування. В основу корисної моделі поставлено завдання спрощення технологічного процесу контролю гетерування поверхні напівпровідникових пластин, що зменшує кількість необхідних пристроїв і технологічних операцій, а також зменшує час виконання контролю. Це дозволяє проводити оперативний контроль процесу гетерування. Вирішення цього завдання досягається тим, що для контролю гетерування поверхні напівпровідникових пластин застосовують опромінення поверхні пластин лазерним випромінюванням, визначають ступінь дефектності пластин по характеру дії на них лазерного випромінювання, який полягає у вимірюванні інтенсивності випромінювання, відбитого гетерованою поверхнею напівпровідникової пластини. При цьому вимірюють інтенсивність променя, відбитого під прямим кутом до поверхні пластини. Вимірювання інтенсивності випромінювання, відбитого під прямим кутом гетерованою поверхнею напівпровідникової пластини не потребує застосування додаткових пристроїв і технологічних операцій для контролю дефектності напівпровідникових пластин, що спрощує технологічний процес, зменшує час виконання контролю і дозволяє проводити оперативний контроль процесу гетерування. Зразки монокристалічного кремнію і германію уявляли собою поліровані пластини товщиною . -1 . -4 4 10 і 3 10 м, відповідно. Для гетерування поверхні напівпровідникових пластин застосовувався твердотільний лазер на іттрієво-алюмінієвому гранаті з домішкою неодиму, з довжиною хвилі = 06 м, який випромінював в режимі з модульованою добротністю. Частота повторення імпульсів лазерного випромінювання мала значення f1=12,5Гц і f2=25Гц. Тривалість імпульсів була 10нc. Густина потужності імпульсів лазерного випромінювання мала значення 0=5.109Вт/см2 і визначалась за допомогою вимірювача середньої потужності і енергії лазерного випромінювання ИМО-2Н. При гетеруванні поверхні напівпровідникових пластин лазерний промінь переміщувався вздовж осі ОХ за законом Х=Asin t, де X - зміщення вздовж осі ОХ, А=4,15.10-2м, = /25с-1, t - час гетерування. Гетерована поверхня уявляла собою паралельні смуги ямок (гетерів) діаметром ~ 10-4м, які були розташовані на відстані ~ 10-3м друг від друга. Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками дають новий технічний результат, що дозволяє вирішити поставлене завдання. Це забезпечує заявленій сукупності ознак відповідності критерію «новизна» та призводить до нових технічних результатів. Аналоги, які містять ознаки, що відрізняються від прототипу, не знайдені, рішення явним чином не випливає з рівня техніки. Виходячи з вищевикладеного можна зробити висновок, що запропоноване технічне рішення задовольняє критерію «Винахідницький рівень». 55758 4 Для контролю гетерування поверхні напівпровідникових пластин фотометричним методом нами застосовувалось випромінювання гелій-неонового лазера ( =6,3 10-7м, Р=5.10-2Вт), інтенсивність якого вимірювалась спектрометром ДФС-24. Схема контролю гетерування поверхні напівпровідникової пластини наведена на Фіг.1. На який: 1 - промінь лазера, 2 - квадратна діафрагма, 3 - напівпровідникова пластина, 4 - лінза, 5 - спектрометр ДФС24, 6 - оптичний столик. Вимірювання здійснювались з застосуванням схеми «на відбиття», з реєстрацією інтенсивності світла, відбитого під прямим кутом до поверхні напівпровідникової пластини. При цьому лазерне випромінювання під гострим кутом падало на поверхню напівпровідникової пластини і освітлювало квадратну площу 2,5.10-5 і 10-4м2 для германія і кремнію відповідно. Це досягалось збільшенням діаметра лазерного променя до ~ 3.10-2м і застосуванням квадратної діафрагми. На вхідній щілині спектрометра формувалось зменшене в 10 разів зображення. Встановлено, що залежність інтенсивності J розсіяного світла гетерованою поверхнею пластин кремнію від часу обробки лазерним випромінюванням може бути записана у вигляді: J=A.f.t=A.N, (1) де А - постійний коефіцієнт, f - частота утворення гетерів, що розсіювають світло, t - час обробки, N- число гетерів. На Фіг.2 та 3 зображені залежності J(t) та J(N) для гетерованої поверхні кремнію. Аналіз показує, що по результатам вимірювання інтенсивності розсіяного світла гетерованою поверхнею напівпровідникових пластин можна визначити кількість утворених гетерів на поверхні після обробки її лазерним випромінюванням. З цією метою можна використовувати градуйовані графіки, подібні наведеним на Фіг.3. Аналогічний характер мають вищенаведені залежності для германієвих пластин. Максимальне значення інтенсивності розсіяного світла залежить від площі пластин і визначається максимальним значенням кількості гетерів, які можуть бути на ній утворені. Виходячи з вищевикладеного, можна зробити висновок, що рішення, яке заявляється, задовольняє критерію «промислове застосування». Джерела інформації: 1. Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. -М.: Металлургия, 1984. - с.10-11. 2. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. -М.: Радио и связь, 1991. c.99-100. 3. Патент России №98112736, МКВ H01L21/66. Способ контроля структурного совершенства монокристаллических полупроводниковых пластин / В.К. Киселев; НИИ измерительных систем. 98112736/28; Заявлено 20.04.1998; Опубл. 20.04.2000, Бюл. №. - с. 5 Комп’ютерна верстка О. Рябко 55758 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601