Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технология материалов электронной техники». Винокуров А.А., Плотникова Е.Ю

1.2.Слиток кремния является монокристаллическим при отсутствии в нем границ зерен, границ двойникования и двойниковых ламелей.

1.3.Наличие границ зерен на боковой поверхности, а также на торцах после механической обработки слитков выявляют по изменению света, отражаемого контролируемой поверхностью при смещении ее положения относительно источника света.

После химического травления границы зерен выявляются в виде четко различимых произвольно ориентированных полос травления (рис. 1.1).

а) б)

Рис. 1.1. Границы зерен в слитках кремния после химического травления: а) на боковой поверхности; б) на торцевой поверхности

14

1.4.Наличие границ двойникования на боковой по-

верхности слитка и на его торцах (рис. 1.2) определяют по изменению отражения света областями, разделенными границами двойникования; на поверхностях после химического травления – по наличию четко различимой полосы травления, которая обычно выходит на боковую поверхность, либо заканчивается на другом дефекте.

1.5.Наличие двойниковых ламелей в слитке определяют после его химического травления по наличию четко различимой полосы травления, аналогичной границе двойникова-

ния (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Границы двойникования в монокристаллических слитках кремния: а) на боковой поверхности (без травления); б) на торцевой поверхности после химического травления; в) микрокартина границ двойникования

после химического травления

15

Рис. 1.3. Двойниковые ламели на торце монокристаллического слитка, обнаруживаемые после химического травления

Определение типа электропроводности

Методика предназначена для определения типа электропроводности легированных монокристаллических слитков кремния.

Определение типа электропроводимости монокристаллических слитков кремния может проводиться:

–методом термозонда (термоэлектродвижущей силы);

–методом точечно-контактного выпрямления.

Метод термозонда рекомендуется для слитков кремния с удельным электрическим сопротивлением менее 100 Ом·см; точечного контактного выпрямления – для слитков кремния с удельным электрическим сопротивлением более 10 Ом·см.

2. Определение типа электропроводности методом термозонда

2.1. Сущность метода Метод заключается в определении полярности термо-

ЭДС, возникающей между нагретой и более холодной облас-

16

тями полупроводника, с помощью чувствительного нульиндикатора.

Градиент температуры создается локальным нагревом образца в результате прижима нагретого зонда.

Принципиальная схема для определения типа электропроводности методом горячего зонда показана на рис. 1.4.

2.2. Требования к применяемым средствам измерения

2.2.1.Зонд изготовляют из любого токопроводящего материала. Рекомендуется использование материалов, не подверженных коррозии при нагревании (например, никеля). Вторым контактом служит металлическая пластина из меди или свинца.

2.2.2.Нагрев зонда до температуры не ниже 60 °С может осуществляться любым нагревательным устройством. Индикация температуры осуществляется визуально по расплавлению гранулы сплава Вуда, приведенной в тепловой контакт

сзондом.

При определении типа электропроводности измерительный зонд должен быть очищен от следов сплава Вуда.

Рис. 1.4. Схема для определения типа электропроводности методом горячего зонда: 1 – зонд; 2 – образец; 3 – металлическая пластина; 4 – нуль-индикатор

17

2.2.3. В качестве индикатора используют гальванометры с чувствительностью не ниже 4·10-9 А/дел (например, типа М-195/2 или М-195/3). Допускается применять установки типов ТП-101, ТП-201 или другие индикаторы с параметрами, по точности не уступающими указанным.

2.3. Подготовка слитков Поверхность слитков не должна иметь видимых невоо-

руженным глазом следов окисления или цветов побежалости. Допускается изменение на поверхности, полученной после резки алмазным инструментом или обработки абразивными материалами.

2.4. Определение типа электропроводности

2.4.1.Определение типа электропроводности проводят при температуре (23±2) °С.

2.4.2.Прижимая нагретый зонд к поверхности образца, включенного в измерительную схему (рис. 1.4), добиваются отклонения стрелки нуль-индикатора.

2.4.3.По отклонению стрелки нуль-индикатора определяют тип электропроводности. Отклонение стрелки нульиндикатора должно превышать полную шкалу прибора на 30 %. Для выполнения указанного требования допускается увеличение разности температур между зондом и слитком.

3. Определение типа электропроводности методом точечно-контактного выпрямления

3.1. Сущность метода Выпрямляющие свойства контакта металл-

полупроводник определяются типом носителей заряда в полупроводнике. Метод основан на качественном сравнении сопротивлений точечного контакта металл-полупроводник при различных полярностях приложенного напряжения. Тип электропроводности определяют по отклонению стрелки чувствительного к току нуль-индикатора или по виду вольтамперной характеристики, получаемой на экране осциллографа.

18