Способ исследования структурного совершенства монокристаллов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1957077(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 21. 0.80(21) 3006667/18-25 с присоединением заявки Мэ 13 М.Кл з С 01 Х 23/20 Государственный комитет СССР по делам изооретений и открытийДата опубликования описания 07098 П.А.Безирганян и А.К.КочарЦ(71) Заявитель Ереванский государственный университет(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО СОВЕРШЕНСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВИзобретение относится к рентгенографическим способам исследования структурного совершенства монокристаллов, применяемых, например, в полупроводниковой технике,Известны способы исследованиясовершенства монокристаллов с помощьюрентгеновских интерферометров, в которых образуется муаровая картина, ко которые позволяют обнаружить решеточные повороты с точностью до 10 " ради относительные деформации до 10 110-в 1.Однако с помощью этих способовочень трудно сделать количественныерасчеты в смысле нахождения местоположения нарушений. Главным образомметод муара может служить только длядемонстрации решеточных поворотови растяжений (сжатий), обусловленныхдислокационным полем деформации и .,"полем деформаций различных типовградиентов в кристалле. Кроме того,процесс изготовления, рентгеновских,интерферометров довольно трудоемкий.Йаиболее близким к предлагаемомуявляется способ исследования монокристаллов кремния, заключающийся втом что пучок монохрометрического рентгеновского излучения направляют в геометрии "на просвет" на систему из двух установленных с возможностью независимыхповоротов монокристаллов, один из которых является совершенным, а другой исследуемым, и регистрируют картину муара в вышедшем из указанной системы дифрагированном излучении,по которой судят о структурномсовершенстве исследуемого монокристалла 21.Однако с помощью известного способа можно измерить решеточные повороты с точностью не более 10рад, а определить относительные изменения межплоскостных расстояний вообще невозможно, так как с помощью системы из двух плоских кристаллов можно получить только ротационный муар.Цель изобретения - повышение чувствительности способа.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования структурного .совершенства монокристаллов, заключающемуся в том, что пучок монохроматического рентгеновского излучения направляют в геометрии ина просвет" на систему из двух установленных с возможностью незави 957077симых поворотов монокристаллов, одиниз которых является совершенным, адругой - исследуемым, и регистрируюткартину муара в вышедшем иэ указанной системы диафрагированном излучении, по которой судят о структурном 5совершенстве исследуемого монокристалла, в качестве одного иэ монокристаллов используют клиновидный монокристалл, ось поворота которогоперпендикулярна основанию клина, 10измеряют угловое смещение вершинмаятниковых полос в картине муараи ширину пучка диафрагированногоИзлучения, по которым определяют величины,.решеточных поворотов и относительные изменения межплоскостныхрасстояний в исследуемом монокристалле. 25 Й помощью микрофотометра, определив смещение 1 вершины Ч-образной полосы от центральной линии рефлекса и геометрическую ширину отраженного пучка (следа рефлекса)легко можно рассчитать величину решеточных поворотов Е и изменение межплоскостных расстоянийьй с помощью следующих Формул 60 Е=:Ч 1На чертеже показана рентгенооптическая схема реализации спо соба.Первичный монохроматический ленточный пучок 1 рентгеновского излучения направляют под углом Вульфа-. Брэгга на плоский монокристалл 2. Дифрагированный. монокристаллом 2 пучок 3 рентгеновского излучения падает на клиновидный монокристалл 4. Монокристаллы 2 и 4 установлены на независимых осях поворота (не пока заны)двухкристалльного спектрометра. Дифрагированные клиновидным моно- кристаллом 4 пучки 5 и б регистрируют с помощью рентгеновской пленки. При наличии разориентации монокристаллов 2 и 4 в дифракционной картине присутствует картина муара с маятниковыми полосами.В случае идеальных кристаллов (не имеющих решеточных поворотов, растяжений и сжатий) вершины маятниковых полос должны быть расположены на центральной линии 00 отраженного от системы пучка, так как вершины маятниковых полос соответствуют точному углу Вульфа-Брэгга, вслед ствие поворотов отражающих плоскостей и растяжений (сжатий)межплоскостных расстояний угол Брэгга меняется и вершины маятниковых полос смещаются. Они могут смещаться в 50 пределах от 2 Ч до М, где 2 У - расходимость пучка отраженного по Лауэ от толстого кристалла.(2) Необходимо отметить, что для ис(следования совершенства клина толстую пластину нужно выбрать совершенной, и наоборот, для исследования совершенства толстой пластины нужно клин выбрать совершенным.Предлагаемый способ позволяет измерять решеточные повороты и относительные изменения межплоскостных расстояний с высокой точностью при простоте методики и может применяться для исследования совершенства монокристаллов при производстве полупроводниковых приборов и в решении различных задач в области рентгеновской структурной дефектоскопииФормула изобретения Способ исследования структурного совершенства монокристаллов, заключающийся в том, что пучок монохроматического рентгеновского излучения направляют в геометрии "на просвет" на систему из двух установленных с возможностью независимых поворотов моно- кристаллов, один иэ которых является совершенным, а другой - исследуемым, и регистрируют картину муара в вышедшем из указанной системы дифрагированном излучении, по которой судят о структурном совершенстве исследуемогомонокристалла, о т л и ч а ю -где Й - межплоскостное расстояние;68 - угол Вульфа-Брэгга,Кроме того, для однозначного определения вида дефектов и их местоположения необходимо иметь ввиду то,что при повороте отражающих плоскостей вершины маятниковых полос смещаются в отраженном и проходящем пучках в одном и том же направлении(угол 29 в между ними не меняется).При изменении межплоскостных расстояний эти вершины в пучках приближаются (растяжение) и удаляются (сжатие) друг от друга - происходит изменение угла 288.П р и м е р . В обычных случаяхЧ порядка 10 6 рад, а Ь порядка 3 мм,и если в толстом образце имеютсярешеточные повороты порядка 10 " рад,то они приводят к смещению вершинна 1 = 0,3 мм, что легко обнаружитьс помощью микрофотометра. Относительные изменения дй/й порядка 10втолстом образце опять приводят ксмещению 1 = 0,3-0,7 мм, т.е. чувствительность предлагаемого спосо-,ба для решеточных поворотов не хужел10 рад, а для относительных изменений межплоскостных расстояний - нехуже 10.957077 Составитель К.Кононоведактор Н.Егорова ТехредЛ.Пекарь Корректор Г. Р к Подписно комитета СССР открытий окая наб., д.4/586/31 Тираж 887 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Ра Зака ал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,щ и й с я тем, что, с целью повыше-ния чувствительности способа, в качестве одного иэ монокристаллов используют клиновидный монокристалл,ось поворота которого перпендикулярна основания клина, в картине муара 5измеряют угловое смещение вершинмаятниковых полос, по величине которого с учетом ширины пучка дифрагированного излучения определяют величины решеточных поворотов и относительные изменения межплоскостных расстояний в исследуемом монокристалле. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Иверонова В.И., Ревкевич Г.П.Теория рассеяния рентгеновских лучей.М., иэд-во Московского ун-та, 1978,с, 262-265. 2. Вгай 1 ег К, Ьав А.к. Оэе оЕ г.пе ЕыаИ Ярпеге 1 п А 11 цп 1 щ Сгузйа 1- Ра 1 гз 1 о Ргойцсе Х-Кау Ио 1 ге Рг 1 пдез. Асса Сгузг.,А 24;, 1968, п.246 (про- тотип,