Способ контроля содержания кислорода в кремнии

999126 Е ОлАл Ргде А,Е,Рл 3верхности кремния как до, так и после облучения.Известный способ дает очень высо- .кую погрешность определения концентрации кислорода 40. Чувствительностьспособа ( 310" см- ) получена израсчета полуторного превышения уровня полезного сигнала над фоновым. Напрактике для проведения надежных измерений отношение сигнал/шум должнобыть по крайней мерв порядка 10. 1 ОТакиМ образом, известный способне найдет сколько-нибудь широкого,применения в практике из-за многочисленных сложностей, дороговизны и ра,диоактивной опасности для пользова- .151 телей.Целью изобретения является повы- .шение точности измерений и упрощениеспособа.Поставленная цель достигается 2 Отем, что согласно способу контролясодержания кислорода в кремнии,включающему облучение кремния высокоэнергетическими частицами, кремнийоблучают частицами с энергией, Достаточной для образования пар Френкеля,в интервале температур ( 140-390,) К,затем определяют концентрацию А- и Ецентров и рассчитывают концентрациюкислорода в кремнии по формуле ЗОЛРО =К2 Егде О - концентрация кислорода вкремнии,А ,Е ,Р - концентрации А- и Ецентров и легирующей примеси соответственно,концентрации А- и Е- центров и легирующей примеси в эталонном материале с известной концентрацией кислорода О, 45Причем кремний облучают электронами дозами, лежащими в интервале 10 л 4-10" см-.Сущность способа состоит в том, ф что при изменении концентрации кислорода меняются потоки вакансий,идущих на образование А- и Е-центров.Зная содержание кислорода в эталонном материале (это может быть материал с большой концентрацией кислоро,ца, легко определяемой по ИК-методу) и определив содержание А- и Е- центров в. эталонном и исследуемом материалах, можно рассчитать концентрацию кислорода в исследуемом материале. 6 ОВ качестве высокоэнергетических частиц могут использоваться -кванты, электроны, нейтроны и др. Что же касается энергии частиц, то она должна быть больше граничной энергии 6 для образования пар Френкеля в кремнии.Температура облучения должна бытьвыше характеристических температурвведения А- и Е-центров ( 80 и 140 Ксоответственно., но ниже температурраспада этих дефектов (390 и 620 Ксоответственно). Таким образом, интервал температур облучения составляет 140-390 К. Технологически наиболееудобно облучать кремний при комнатнойтемпературе.Дозы облучения эталонного и исследуемого образцов могут различаться,но обе они должны лежать в пределахлинейного участка накопления концентраций А- и Е-центров,Например, в случае облучения электронами интервал доз обучения вбирается в интервале 10" -10 см.При дозах, меньших 10"4 см" , концентрации А- и Е-центров слишком малы,чтобы измерить их экспериментально.При дозах более высоких, чем 10 смнакопление А- и Е-центров перестаетбыть линейным, и становится неприменимой формула для расчета концентрации кислорода.П р и м е р 1. Образцы кремнияКЭФ 1 (концентрация фосфора Р =4,210" см , концентрация кислорода,измеренная по методу ИК-поглощенияОл=8,б"10" сми БКЭФ (концентрация фосфора Р =4,2 10"5 см, концентрация кислорода неи з ве стн а, о наменьше предела чувствительности определения кислорода по ИК-поглощению/облучались при комнатной температуреэлектронами с энергией 3,5 РэВ, доза1"10"см , плотность тока 0,4 мкА/смОпределялась концентрация . Аи Е-центров по методике 1 еерече 1гапа 1 еп ьрес 1 гоьсору О(.Т 5 (годитсялюбая другая методика или набор методик, позволяющих измерять концентрации или отношения концентраций А- иЕ-центров). Они оказались равными:А =1,51014,смЕ =2 6 ф 10 см Аа=1,7 10 смЕр =2, 710 см В рассматриваемом конкретном при- мере К=-.=35,7Е, ОлАлРи расчет по формуле дает О =9,4. 10"см .и р и м е р 2 Образцы кремния, выращенные по методу Чохральссого, с концентрацией фосфора 1,1103,310 "ф; 2 10" смоблучались у-квантами Со, Измерены концентрации А-, Е-центров и подсчитаны их отношения А/Е, которые равняются 47, ,23,8, 10,8 соответственно. Расчеты999128 Формула изобретения Составитель Т.Корягина Редактор С.Лыжова Техред А.Бабйнец Корректор А.ДзяткоЗаказ 1169/76 Тираж 701 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 дают следующие значения для концент рации кислорода: 1,810."; 310 ф;7,7"10 П смПо методу ИК-поглощения оценено содержание кислорода для этих трех образцов. Оценка дает концентрациюжз кислорода, равную 5 е 107 см .в этих трех слитках.П р и м е р .3, Образцы кремния, выращенные по методу зонной плавки, с Концентрацией фосфора 3 10"4; 1,41.0 см "облучались -квантами Со бб, концентрация кислорода была ниже пре.дела чувствительности, метода ИК-поглощения 802 10 фбси 3Измерены концентрация А-, Е-центров и определены их отношения А/Е. Расчеты по формуле дают концентрации кислорода, равные 5,310; 1,510 см в двух исследуемых образцах. Таким образом, применение изобретения позволит значительно повысить чувствительность определения содержания кислорода в кремнии. Способ, прост в исполнении и мало зависит от конкретных параметров исследуемого материала и условий облучения. 1. Способ контроля содержания кислорода в кремнии, включающий облучение кремния высокоэнергетическими частицами, о т л и ч а ю щ и й с я ем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения способа, кремний облучают частицами с энергией,достаточной для образования пар Френкеля, в интервале температур 140390) К, затем определяют концентрацию А- и Е-центров и рассчитываютконцентрацию кислорода в кремнии поформуле АР а.О К - Е фгде А ,Е .,Р, - концентраций А- и Е 1 Оя. ф,центров и легирующей,примеси соответственно,О - концентрация кислородав кремнии 15ЕОА 4 Рф)где АЕ,Р - концентрации А- и Ецентров и легирующейпримеси в эталонном20 материале с известнойконцентрацией кислоро-да О,2Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что кремний облуча 25 ют электронами дозбами, лежащими винтеРвале 10 ф 4 -10 ф см-Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Александрова Г.И., Ильин М,А.ЗО и Рашевская Е.П. О количественном определении содержания кислорода вкремнии. - "Электронная техникаф,сер."Материалыф, 1976, вып.10, с. 97-101,2. Александрова Г.И. Определениесодержания кислорода в кремнии и германии путем активации их ионами яез. -