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

Бязь отбеленная по ГОСТ 29298.

Весы ВЛТК или ВНЦ-2 по ГОСТ 29329. Стаканы химические, мензурки, щипцы. Ванны кислотоустойчивые.

Станок шлифовальный типа ЖК 7809 или аналогичный. Микроскоп металлографический типа МИМ-7 или ана-

логичный.

3. Подготовка образцов к измерениям

Контроль плотности дислокаций осуществляется на поверхности торцов монокристаллических слитков или же на прилегающих к ним пластинах.

3.1. Механическая обработка

3.1.1.Измеряемые поверхности торцов монокристаллических слитков или пластин обрабатывают с помощью специального алмазного инструмента. Шероховатость плоскости Ra должна быть не более 2,5 мкм по ГОСТ 2789.

3.1.2.Обработанные поверхности промывают в проточной воде и сушат фильтровальной бумагой.

3.2. Химическая полировка Перед избирательным травлением химической поли-

ровке подвергают поверхности торцов слитков или пластин. Естественную поверхность слитка перед избирательным травлением химической полировке не подвергают.

3.2.1.Для химической полировки используют раствор состава: кислота фтористоводородная – 1 объемная часть, кислота азотная – 2–4 объемные части.

3.2.2.Монокристаллические слитки или пластины погружают в ванну с полирующим раствором при комнатной температуре.

3.2.3.Объем полирующего раствора составляет 8–10 мл на 1 г обрабатываемого материала. При этом вся подлежащая измерению поверхность должна быть покрыта полирующим раствором.

24

3.2.4.При полировке проводят постоянное перемешивание раствора и вращение образца.

3.2.5.Продолжительность химической полировки составляет 2–10 мин.

3.2.6.По окончании полировки монокристаллические слитки или пластины быстро выгружают из полирующего раствора, промывают в проточной воде и сушат фильтровальной бумагой.

3.2.7.Допускается многократное использование полирующего раствора. Полирующий раствор непригоден, если при травлении в нем в течение 10 мин не происходит полировки.

3.3.Селективное травление

3.3.1.Монокристаллические слитки и пластины с ориентацией (111)

3.3.1.1.Для выявления дислокаций на торцах монокристаллических слитков или на прилегающих к ним пластинах используют селективный травитель, состав которого, в зависимости от исходной концентрации фтористоводородной кислоты, определяется по табл. 2.1.

Таблица 2.1

25

3.3.1.2.Водный раствор хромового ангидрида готовят растворением 250 г хромового ангидрида в 1 л воды.

3.3.1.3.Монокристаллические слитки или пластины погружают в ванну с травильным раствором при комнатной температуре. Объем раствора составляет 2–4 мл на 1 г обрабатываемого материала. При этом вся подлежащая измерению поверхность должна быть покрыта травящим раствором.

Одновременно в ванну помещают образец-спутник. Об- разец-спутник подвергают механической обработке и химической полировке перед каждым травлением для выявления дислокации. В качестве образца-спутника можно использовать любой образец кремния с дислокациями, выявленными в свежеприготовленном растворе.

3.3.1.4.Продолжительность травления составляет 10–

40 мин.

3.3.1.5.Слитки или пластины вместе с образцомспутником выгружают из травильного раствора, промывают в проточной воде и сушат фильтровальной бумагой.

3.3.1.6.Качество травления измеряемых поверхностей определяют по четкости выявления дислокаций на образцеспутнике.

3.3.1.7.Допускается многократное использование травильного раствора. Травильный раствор не пригоден для дальнейшего использования, если в нем при травлении в течение 40 мин на образце-спутнике не выявляется дислокационная картина травления.

3.3.1.8.Допускается проводить выявление дислокаций на монокристаллических слитках или пластинах (III) в растворе:

– кислота фтористоводородная,

– водный раствор двухромовокислого калия в соотно-

шении (1:1).

3.3.1.9.Водный раствор двухромовокислого калия приготовляют растворением 100–150 г двухромовокислого калия в

1 л воды (70–90 °С).

26

3.3.2. Монокристаллические слитки и пластины с ориентацией (100).

3.3.2.1.Подготовка монокристаллических слитков и пластин с ориентацией (100) для выявления дислокаций осуществляется в соответствии с пп. 3.1–3.2.

3.3.2.2.Выявление дислокаций осуществляется в селективном травителе, состав которого, в зависимости от исходной концентрации фтористоводородной кислоты, определяется по табл. 2.2.

Таблица 2.2

3.3.2.3. Водный раствор хромового ангидрида готовят растворением 250–300 г CrО3 в 1 л воды.

4. Проведение измерения

Подсчет плотности дислокаций проводят с помощью металлографического микроскопа.

Рекомендуемое увеличение микроскопа в зависимости от плотности дислокаций определяется по табл. 2.3.

27

На измеряемой поверхности просматривают в двух взаимно перпендикулярных направлениях девять полей зрения и определяют количество дислокационных ямок травления в каждом из них. Расположение полей зрения для определения плотности дислокаций на торцах слитков или на пластинах приведено в табл. 2.1. Схема выбора полей зрения для определения плотности дислокаций показана на рис. 2.1.

28