Окончательная обработка кремния

Оценка параметров и характеристик кристаллов

Оценка качества кремния и параметров кристаллов

Основные способы определения качества кремн ия:

• Визуальный осмотр. Отбраковывают части слитка, имеющие неправильную форму, меньший диаметр, плоскости двойникования.
• Селективное травление. Проводят в хвостовой части кристаллического слитка для выявления дислокаций. Используют травитель Сиртла, состоящий из 49% HF и 5 М хромовой кислоты, смешанной в пропорции 1:1.
• Ультразвуковой метод применяется для выявления микротрещин.
• Четырехзондовый метод применяется для определения удельного сопротивления кремния (концентрации примесей). При этом контролируются постоянство прижима электродов-зондов и температура монокристалла.
• Измерение времени жизни неосновных носителей - для определения концентрации примесей тяжелых элементов.

Обычная оценка параметров и качества кремниевых кристаллов состоит в следующем:

· Измерение удельного сопротивления кристаллов. Удельное сопротивление измеряют на срезе кристалла четырехзондовым методом. Ток I (мА) пропускают между внешними зондами и измеряют падение напряжения V (мВ) между внутренними зондами. Измеренную таким образом величину сопротивления (V / I) переводят в удельное сопротивление по формуле r=2pS(V / I), где S - расстояние между зондами в сантиметрах. Значения удельного сопротивления кристаллов кремния зависят от метода выращивания и легирующего материала.

· Измерение массы и размеров слитка. После выращивания кристалл обычно взвешивают и подвергают визуальному осмотру. Такие крупные дефекты кристаллической структуры, как двойники, обычно заметны невооруженным взглядом. части кристалла, содержащие эти дефекты, также, также, как и части кристалла, имеющие неправильную форму или меньший заданного диаметр, отрезают от слитка. Общие потери кремния на этом этапе могут составить до 50%.

· Реже проводится анализ концентрации кислорода, углерода и примесей тяжелых металлов. Определение концентрации примесей тяжелых металлов осуществляется путем измерения времени жизни неосновных носителей заряда или нейтронно-активационным анализом.

Из установки извлекают кремниевый слиток диаметром 20 - 50 см и длиной до 3 метров. Для получения из него кремниевых пластин заданной ориентации и толщиной в несколько десятых миллиметра производят следующие технологические операции:

1. Механическая обработка слитка:
- отделение затравочной и хвостовой части слитка;
- обдирка боковой поверхности до нужной толщины;
- шлифовка одного или нескольких базовых срезов (для облегчения дальнейшей ориентации в технологических установках и для определения кристаллографической ориентации);
- резка алмазными пилами слитка на пластины: (100) - точно по плоскости (111) - с разориентацией на несколько градусов.

2. Травление. На абразивном материале SiC или Al2O3 удаляются повреждения высотой более 10 мкм. Затем в смеси плавиковой, азотной и уксусной кислот, приготовленной в пропорции 1:4:3, или раствора щелочей натрия производится травление поверхности Si.

3. Полирование - получение зеркально гладкой поверхности. Используют смесь полирующей суспензии (коллоидный раствор частиц SiO2 размером 10 нм) с водой.

В окончательном виде кремний представляет собой пластину диаметром 15 - 40 см, толщиной 0.5 - 0.65 мм с одной зеркальной поверхностью. Вид пластин с различной ориентацией поверхности и типом проводимости приведен на рисунке:

Дата добавления: 2014-12-27