Способ контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11) 3151) 8 01 М 23 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ У СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСН- 25 Р 41П.В. Кузиовательскийики при Томституте ов ин- ком кл А.скоий. ти ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И, ОТКРЫТИЙ(5 б) 1, Патент СА М 3593025,250-83.3, опублик. 19 б 8.2, Воробьев С.А., Дубицкий Кузьминых В,А Пехановский И Применение поэитронной дефект пии для контроля сложных изде "Электронная техника", 1974, сер. 8, вып.12, с 81-82 (про(54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ, включаюШий облучение контролируемого объекта потоком позитронов и регистрацию параметров аннигиляционного излучения, по которымсудят о дефектности объекта, о тл и ч а ю щ и й ся тем, что, сцелью повышения чувствительности,перед измерением параметров аннигиляционного излучения контролируемыйобъект облучают потоком легких заряженных частиц, выэываюших изменение зарядного состояния дефектовобъекта, причем энергия укаэанныхчастиц не превышает порог смешенияатомов из узлов решетки кристаллов,а доза облучения не превышаетИзобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к способам контролядефектности полупроводниковых и ионных кристаллов с памошью поэитронон,и может быть использовано, например, 5для контроля примесной дефектностиполупроводников.Известен способ контроля дефектности материалов, включающий облучение контролируемого объекта потоком 1 Опозитронов, измерение времени жизнипозитронов до их аннигиляции, по результатам которого судят о дефектности объекта (1 ).Недостатком способа является низкая чувствительность контроля дефектности полупроводниковых материаловНаиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов, включающий облучение контролируемогообъекта потоком позитронон и регистрацию параметров аннигиляционногоизлучения, по которым судят о дефектности объекта ( 2 ,Однако такой способ характеризуется низкой чувствительностью контролядефектности полупроводниковых и ионных кристаллов, что обусловлено низкой вероятностью захвата позитронов ЗОдефектами.Цель изобретения - повышение чув -стнительности,Поставленная цель достигается согласно способу контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов,,Йключающему облучение контролируемого объекта потоком поэитрононМ регистрацию параметров аннигиляционного излучения, по которым судят о дефектности объекта, передизмерением параметров аннигиляционного излучения контролируемый объектоблучают потоком легких заряженныхчастиц, вызывающих изменение зарядового состояния дефектов объекта,причем энергия указанных частиц непревышает порог смешения атомов изузлов решетки кристаллов, а дозаоблучения не превышает (2-8) 10" см,На фиг,1 изображены кривые угло 5 Овой корреляции аннигиляционных квантов для необлученных образцов спримесью (кривая 1) и без примеси(кривая 2), на фиг, 2 - то же, дляпредварительно Облученных образцов,Предварительное облучение легкими заряженными частицами контролируемого материала приводит к изменению зарядового состояния положительно заряженных дефектон за счет бОзахвата ими электронов, а такжек комплексообразованию радиационныхдеФектов с дорадиационными дефектами, т.е. к увеличению сечения захната позитронов. 65 Эти чва процесса ведут к увеличению концентрации позитрончувствительных дефектов, При последующем облучении образца позитронами и измерении параметрой аннигиляции увеличивается относительное число позитронов аннигилирующих с электронами н дефектных местах контролируемого образца. Это ведет к изменению функции импульсного распределения аннигилирующих электроннопозитронных пар, что вызынает соответствукщие изменения параметров аннигиляций. Это позволяет повысить чувствительность метода контроля дефектности материала, Энергия заряженных частиц для предварительного облучения не должна превышать порог смещения атома из регулярного узла решетки контролируемого кристалла, Для ряда бинарных полупроводниковых соединений, таких как 2 л 8, СЙВ, САТе. эта энергия лежит в интервале 115- 340 КэВ.Величина интервала радиационной дозы электронного облучения выбирается из таких соображений: концентрация дефектов наведенных предварительным облучением должна быть ниже уровня 10 ьсм , т,е. ниже порога чувствительности метода аннигиляции позитронов; суммарная концентрапия дорадиационных позитрончувствительных дефектов должна превышать порог чувствительности метода аннигиляции позитронов, что и должно обеспечить нозмокность контроля дефектности на более низком уронне по сравнению с прототипом. Этим требованиям удовлетворяет интервал доз (-8) 10"см э, подобранный экспериментально,П р и м е р, Производится контроль примеснойдефектности образца Сс 1 Те, содержащего примесь хлора.Контрольным образцом-эталоном служит "безпримесный" образец С(Те. Образцы представляют собой плоские пластинки размерами 1 15 20 ммз. Для измерения использук 1 т -спектрометр совпадений с разрешакичим временем 1 мкс, Источником позитронов служит ралиактивный изотоп 2 Ин активностью -8 м Кюри с граничной энергией позитронов равной 540 КэВ. Образцы облучают позитронами и измерякт скорость счета совпадений, соответствующих регистрации двумя детекторами-квантов с энергией 511 КэВ в зависимости от угла поворота одного из детекторов относительно оси, соединяющей детекторы и проходящей через образец.Полученные кривые углового распределения аннигиляционных квантов (УРАФ) несут информацию об импульсном распределении электронов вещества, которое оказывается чувствительным к наличию в нем дефектов. Кривые для1052955 7 Р 7 Р оставитель Н. Валуевехред С.Мигунова Корректор А, Зимокосо едактор О. Со Тираж 873 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 035, Москва, Ж, Рауказ 88 бО Подпкомии откская сноета СССРтийб, д. 4/5 П фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 илиа кристаллов СИТе и СйТе с примесью хлора не отличаются в пределах экспериментальной.погрешности. Это означает, что концентрация позитрончувствительных дефектов., обусловленных наличием примеси хлора в кристалле находится за пределами чувствительности метода.Производят предварительное облучение контролируемых образцов пучком электронов с энергией 170 КэВ дозой 10, 7,4 101 см 2, и затем измеряют снова кривые угловой корреляции. Наблюдается увеличение ширины кривой для об-. разца СЙТе с примесью хлора, тогда как для беспримесного образца СЙТе 15 изменений ширины кривой нет. Концентрация наведенных радиацией дефектов лежит за пределами чувствительности метода, о чем свидетельствует отсутствие изменений в кри вых УРАФ для облученного безпримесыаго кристалла СдТе. Вышеизложенное поз воляет сделать вывод, что предварительное облучение кристаллов СоТе с примеськ хлора пучком электронов дозойм 7,410" част,/см приводит к иэгменению зарядового состояния примеси в кристалле, что позволяет обнаруживать дефектность на более низком уровне, лежащем за пределами чувствительности мЕтода позитронной аннигиляции, а это приводит к повышению чувствительности способа контроля дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов. Преимушество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в снижении нижнего уровня контролируемой дефектности полупроводниковых и ионных кристаллов в 5-8 раз, т.е. в расшиоении диапазона контролируемой дефектности.