Способ изготовления затравочных кристаллов

(а) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Российской Фед те Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знака(56) Технологический процесс ЕТО 035583.Т.П.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАТРАВОЧНЫХКРИСТАЛЛОВ 2(57) Использование: выращивание полупроводниковых монокристалпов. Сущность изобретения; на поверхности слитка определяют нахождение заданной кристаллографической плоскости, следы не менее двух плоскостей, параллельных заданному направлению. Затем устанавливают плоскость режущего инструмента по следам указанных плоскостей, определяют плоскости, параллельные заданному направлению не менее чем в двух точках каждой определяемой плоскости слитка. При этом слиток вращают вокруг точки, высвеченной рентгеновским лучом;обеспечивая постоянство точки высвечиванил 2 ип.1786762 3оИзобретение относится к выращиваниюполупроводниковых монокристаллов, в частности к технологии обработки полупроводниковых материалов.Известен способ изготовления затравочных кристаллов малых размеров из монокристаллов небольших диаметров,обладающих при выращивании малым поверхностным натяжением расплава. Наэтих кристаллах четко видна грань кристаллографической плоскости КП), расположенная параллельно кристаллографическомунаправлению выращивания монокристалла,При изготовлении эатравочных кристалловрежущий инструмент перемещают вдоль 15этой плоскости и второй раз под определен.ным углом к этой плоскости в зависимостиот требуемой формы затравочных кристаллов,Однако этот способ не позволяет изготовить затравочные кристаллы с разориен-тацией КП от геометрической оси менее30-40 мин, поскольку ориентация ведетсятолько по одной КП и по стандартной рентгеноструктурной методике. Кроме того, способ пригоден только для выращиваниязатравочных кристаллов одного класса монокристаллов сапфира, причем небольшихдиаметров.Цель изобретения -сокращение потерь 30сырья, повышение точности характеристикполупроводниковых изделий, чувствительности и надежносги при изготовлении изделий за счет уменьшения разориентациизаданного кристаллографического направления затравочного кристалла от геометрической оси.В способе, включающем установкуслитка на державке и обработку его режу-щим инструментом вдоль плоскостей, расположенных параллельно заданномукристаллографическому направлению, дополнительно определяют на поверхностимонокристалла нахождение заданной КП,следы не менее двух плоскостей, устанааливают плоскость режущего инструмента последам указанных плоскостей, проводят определение КП, параллельных заданномукристаллографическому направлению неменее чем в двух точках каждой определяемой плоскости слитка, при этом вращаютслиток вокруг точки, высвеченной рентгеновским лучом с учетом обеспечения постоянства точки высвечивания. На фиг. 1 изображено устройство для резки на эатравочные кристаллы, на фиг.2 - слиток, разрезанный на эатравочные кристаллыы (аксонометрия),Для осуществления способа используют стандартные станки прецизионной реэ. 4кикристаллов типа "АлмазМ", "ГД" или аналогичные с отрезными дисками с внутренней режущей кромкой, предназначенные для резки слитков диаметром более 100 мм. По стандартной рентгеноструктурной методике определяют положение в кристаллах слитка плоскостей, параллельных заданному кристаллографическому направлению, На торце слитка наносят риски, ука. зывающие следы плоскостей, параллельных заданному кристаллографическому направлению, Затем приклеивают слиток 1 клеем 2 к пятаку 3 таким образом, чтобы отверстия для фиксации совмещались с рисками-следами плоскостей, Фиксатор 4 державки 5 вставляют в одно иэ отверстий для фиксации пятака 3, пятак 3 зажимают гайкой В, Металлический пятак 3 на торце, противоположном торцу, к которому приклеивают слиток, имеет два отверстия для фиксации, расположенные на одинаковом расстоянии от центра пятака, угол между которыми равен углу между плоскостями, параллельными заданному кристаллографическому направлению.Слиток с державкой закрепляют на станке, режущий инструмент устанавливают параллельно одному из следов КП, режут слиток диском 7 и проверяют ориентацию контрольного реза по слитку или образцу, отрезанному от слитка. Для этого на ориентируемой поверхности слитка или образца выделяют не менее двух точек на расстоянии 40-50 мм друг от друга в любую сторону, через которые проводят координатные оси Х и У, направление которых совпадает с направлением поворотных лимбов держателя образца в станке, С помощью рентгеновских лучей определяют даа угла отражения для каждого направления разориентации с поворотом на 180 в выбранных точках ориентируемой поверхности слитка или образца с учетом обеспечения постоянства точки высвечивания. За величину отключения от заданной КП принимают среднее значение отклонений, измеренных в разных точках ориентируемой поверхности слитка или образца, Далее корректируют положение слитка разворотом вокруг осей У-У и Х-Х, если величина отклонения плоскости образца от КП не превышает + 3 мин, то слиток разрезают вдоль одной из плоскостей. После этого слиток с пятаком 3 разворачивают вокруг оси У-У, совмещая второ отверстие для фиксации пятака 4 с фиксатором б, Слиток режут, проверяют ориентацию контрольного реза, корректируют положение слитка, если величина отклонения плоскости образца от КП не превышает + 3 мин,1786762 то слИток разрезают вдоль второй плоскости. Разрезанный на затравочные кристаллы 8 (фиг,2) слиток снимают со станка, . отклеивают от пятака. Полученные четырехгранные затравочные кристаллы имеют разориентацию заданного кристаллографического направления от геометрической оси не более 5 мин,П р и м е р. Берут монокристаллические слитки кремния длиной 140 мм и диаметром 80, мм с ориентацией торцевых поверхностей (11) и (100). По стандартной рентгеноструктурной методике определяют положение в кристаллах плоскостей, параллельных кристаллографическим направлениям (И) и (100). Дляслитков с ориентацией торцевых поверхностей (11) - это КП типа (112) и (110), образующие на торцах взаимно перпендикулярные следы. Для слитков с ориентацией торцевых поверхностей (1 00) - зто КП типа (110), образующие нз торцах взаимно перпендикулярные следы,.На боковой поверхности слитка с ориентацией торцевой поверхности (111) с помощью дифрактометра рентгеновского типа ДРОНЗМ ТУ 25,0521.044-83 определяют положение плоскостей (112) и (110), карандашом нз торце наносятся риски-следы этих плоскостей, Приклеивают слиток эпоксидным клеем к пятаку так, чтобы отверстия для фиксации совместились с рисками-следами плоскостей. Слиток устанавливают на станок вертикально, Резку проводят на станке типа "ГД", в качестве режущего инструмента используют отрезные диски с внутренней режущей алмазной кромкой АВРК типа ГОСТ 26004-83 560 х 185 х 0,32 АС 5 50/40, Скорость вращения диска 2100 +200 обмин, скорость резания 20 й 5 мм/мин, подача на шаг 14 мм, Для определения отклонения ориентируемой поверхности слитка или образца от КП слиток разрезают, на отрезанном образце выделяют два участка поверхности, вырезаютих,с помощью станка подшлифовки типа Мдоводят до размера (15 -ф. 0,5)х(1 5 + 0,5)х(1 + 0,5) мм. На поверхности полученных двух образцов, противоформула изобретенияСПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАТРАВОЧНЫХ КРИСТАЛЛОВ, включающий установку слитка на державке, обработку его режущим инструментом, вдоль плоскостей, расположенных параллельно заданному кристаллографичес кому направлению, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь сырья, повцположной измеряемой, наносят кооодинатные оси Х и У, с помощью дифрактометра накаждом образце определяют два угла отражения для каждого направления разориен-5 тации с поворотом на 180 с учетомобеспечения постоянства точки (области),высвеченной рентгеновским лучом. За величину отклонения от заданной КП принимаютсреднее значение отклонений, измеренных10 на этих двух образцах, Величина отклонения ориентируемой поверхности от кристаллографической плоскости(312) или(110)после второй корректировки положенияслитка не превышает 2 мин, Разрезанный на15 затравочные кристаллы слиток с пятаком снимают со станка и расклеивают.Семнадцать полученных после отклейкизатравочных кристаллов имеют форму четырехгранных брусков длиной 140 мм с квад 20 ратным свечением 14 14 мм. Был проведенконтроль разориентаций затравочных кристаллов, Для 13 затравочных кристаллов отклонение кривой направления (1) отгеометрической оси составляет 2 мин, для25 4-3 мин, отклонение кривой направления(100) от геометрической оси составляет 2мин для всех 17 затравочных кристаллов.Величина отклонения плоскости образца отплоскостей (110) составляет 1,5 мин. Для30 испытанных 50 слитков разориентации заданного кристаллогрзфйческого направле-ния от геометрической оси каждогоэатравочного кристалла не более 5 мин. Принеобходимости четырехгранным затравоч 35 нцм кристаллам можно придать круглуюили конусную форму, скалибровав на круглошлифовальном станке 1,5-2 мм,чПри испытании затравочнцх кристал 40 лов, изготовленных иэ 45 слитков известным способом, отключение КП от площадисреза составляет до 1, до 2, до 3 и более 3.Число слитков, годных по ориентации, составляет -5, 36 и 4 соответственно, При от 45 ключении более 3 брак по ориентации(ГОСТ 191650-81) -4 шт. При использованиипредлагаемого способа укаэанное отклонение менее 30 мин, все 45 слитков - годные. 50шения точности характеристик полупроводниковых изделий, чувствительности и надежности при изготовлении изделий за счет уменьшения раэориентации за данного кристаллографического направления затравочного кристалла от геометрической оси, на поверхности слитка дополнительно определяют нахождение заданной кристаллографической плоскости, следы на менее двух плоскостез,1786762 8 СоставительТехред М, Моргентал Корректор М,Керецма едактор Т.Шарганов Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента035, Москва, Ж, Раушская наб 45 каз 122-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Производств 7параллельных заданному направлению, устанавливают плоскость режущего инструмента по следам указанных плоскостей, проводят определение кристаллографических плоскостей, параллельных, заданному кристаллографическому направлению не менее чем в двух точках каждой определяемой плоскости слитка,.при этом слиток вращают вокруг точки, высвеченной рентгеновским лучом, с 5 учетом обеспечения постоянства точкивысвечивания.