SU1081490A1 - Method of determination of elastic deformation in epitaxial systems - Google Patents

Method of determination of elastic deformation in epitaxial systems Download PDF

Info

Publication number
SU1081490A1
SU1081490A1 SU802943096A SU2943096A SU1081490A1 SU 1081490 A1 SU1081490 A1 SU 1081490A1 SU 802943096 A SU802943096 A SU 802943096A SU 2943096 A SU2943096 A SU 2943096A SU 1081490 A1 SU1081490 A1 SU 1081490A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
film
substrate
reflections
planes
sample
Prior art date
Application number
SU802943096A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Федорович Михайлов
Лариса Петровна Коваль
Михаил Яковлевич Фукс
Ольга Георгиевна Алавердова
Original Assignee
Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина filed Critical Харьковский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.В.И.Ленина
Priority to SU802943096A priority Critical patent/SU1081490A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1081490A1 publication Critical patent/SU1081490A1/en

Links

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ, включающий облучение образца и регистрацию брэгговских,отражений дл  плоскостей, нормаль к которым состав-, л ет угол 0-90 с нормалью к поверхности образца, от пи ч а ю щ и и с   тем, что, с целью упрощени  способа и повышени  его экспрессности, регистрируют серию 6-28 кривых дл  отражений одинаково ориентированных в .ненапр женном состо нии кристаллографических плоскостей пленки и подложки, причем перед регистрацией каждой последующей кривой смещают щель счетчика вдоль дифракционного вектора, вы-числ ют угол разориентации кристаллографических плоскостей по формуле . (,) где сГ2б и - измеренные отсчеты углового смещени  щели, соответствующие максимальной интенсивности 9 - 26 рефлексов пленки (I) и подложки (П), и по величине разориентации определ ют деформацию решетки по формуле g 5S t .2 ko ЛЧ :r igгде е, и Ej деформаци  кристаллиА , и ; ческой решетки пле нки и подложки вдоль Ъ i- оси ортогонального базиса,оси 1 и 2 кото-. рого лежат в плоскости межфазной границы,, 00 f коэффициент Пуассона И пленки и подложки. 4; A METHOD FOR DETERMINING ELASTIC DEFORMATION IN EPITAXIAL SYSTEMS, including irradiating a sample and recording Bragg reflections for planes, the normal to which is - 0–90 with normal to the sample surface, In order to simplify the method and increase its rapidity, a series of 6-28 curves are recorded for reflections of equally oriented in an unstressed state of the crystallographic planes of the film and substrate, and before each subsequent curve is recorded, the counter slit is shifted In the diffraction vector, the misorientation angle of the crystallographic planes is calculated by the formula. (,) where сГ2б and are the measured samples of the angular displacement of the slit, corresponding to the maximum intensity of 9 to 26 reflections of the film (I) and the substrate (P), and the lattice deformation is determined by the formula g 5S t .2 ko LP: r ig where e, and Ej, crystalline A strain, and; lattice of the film and the substrate along the b i – axis of the orthogonal basis, axes 1 and 2 of which are. pogo lie in the interfacial plane ,, 00 f Poisson's ratio And the film and the substrate. four;

Description

Изобретение относитс  к рентгено структурному анализу, а именно к ре геновской тензометрии эпитаксиальны слоев, и может быть использовано на предпри ти х цветной металлургии и электронной промышленности. Известен способ определени  напр  ний в эпитаксиальных системах по кр визне изгиба бикристалла tlJЭтот способ не позвол ет определи остаточную деформацию решетки, если в системах хот  бы частично происхо дил процесс релаксации напр жений. Известен также способ определени  деформации в эпитаксиальных системах включающий облучение образца и реги трацию брэг говских отражений дл  плоскостей г нормаль к которым соста вл ет угол V О - 90 с нормалью к поверхности образца. Деформации крис таллической решетки определ ютс  по положению брэгговских рефлексов от различных плоскостей (hkl) 2J. Известный способ весьма трудоемок и дл  повышени  точности анализа тре бует прецизионной регистрации отраже ний с большим значением брэгговского угла б . Кроме того, из-за тетрагональных искажений решетки в упругонапр женных эпитаксиальных системах дл  их анализа не удаетс  применить стандартные съемки- 9-20 сканированием или схему типа Бонда, Целью изобретени   вл етс  упрощение способа и повышение экспрессности анализа. Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу определени  упругой деформации в эпитаксиальных системах, включающему облучение образца , регистрацию брэгговских отражений дл  плоскостей, нормаль к кото рым составл ет угол V О -90° с нормалью к поверхности образца, регистрируют серию Q - 20 кривых дл  отражений одинаково ориентированных в ненапр женном состо нии кристаллогра фических плоскостей пленки и подложки , причем перед регистрацией каждой последующей кривой смещают щель счет чика вдоль дифракционного вектора, вычисл ют угол разориентации кристал лографических плоскостей,по формуле (. 4V где(Г2б и(/2У- - измеренные отсчеты углового смещени  щели, соответствующи максимальной интенсивности 9-20 рефлексов пленки (1) . и подложки (Н), и по величине разориентации определ ют деформацию решетки по формуле v где E.J.. и jj - деформаци  кристал лической решетки пленки и подложки вдоль i-й оси ортогонального базиса, оси 1 и 2 которого лежат в плоскости межфазной границы, 1 и коэффициент Пуассона пленки и подложки. Способ основан на измерении разориентации кристаллографических плоскостей пленки и подложки, возникающей в результате тетрагональных искажений кристаллической решетки, обусловленных макронапр жени ми в эпитаксиальной системе. Способ осуществл ют следующим образом . - При облучении бикристалла, установленного на гониометре, например, . рентгеновским пучком предварительно производ т его стандартную юстировку и наход т отражение с углом , близким к 45°. Затем вращением образца вокруг главной оси гониометра при неподвижном счетчике (u) - сканирование предварительно наход т максимум интенсивности отражени  от плоскостей {h jk|-ji--) подложки.-После этого перед счётчиКом устанавливаетс  узка  щель и вращением счетчика при неподвижном образце определ ют положение, соответствующее максимуму интенсивности рассе ни . При большой ширине кривой качани , обусловленной неоднородностью межплоскостных рассто ний, при неподвижном счетчике с узкой щелью регистрируют кривую качани  и по положению ее максимума определ ют угол поворота образца, соответствующий установленному положению счетчика. Така  схемка позвол ет резко снизить ширину кривой качани  и повысить точность определени  угла поворота образца. Зафиксировав отвечающие наибольшей интенсивности углы поворота образца и счетчика, аналогичную процедуру провод т дл  соответствующих кри сталлографических плоскостей эпитаксиального сло  (hjkjlj), которые при отсутствии напр жений параллельны плоскост м (h kjflj) подложки. Затем вычисл ют различие в углах поворота образца дл  отражений подложки и эпитаксиального сло , привод  их к одному значению угла поворота счетчика путем Q - 26 сканировани . Прецизионное определение разницы в углах поворота образца, соответствующей искомой разориентации плоскостей (hjkjlj) и {h,7k(ilj-), производ т путем съемки серйиб- 20 кривых , варьиру  положение (Л 29 узкой щели перед счетчиком. Такие съемки позвол ют избежать уширбни , обусловленного разориентировками, а уголThe invention relates to X-ray structural analysis, namely, to regenerative strain measurement of epitaxial layers, and can be used in non-ferrous metallurgy and electronics industries. A known method for determining strains in epitaxial systems based on the bending strength of a bicrystal tlJ This method does not allow determining the residual lattice deformation if the systems at least partially had a stress relaxation process. There is also known a method for determining the deformation in epitaxial systems, which includes irradiating a sample and detecting Bragg reflections for planes r the normal to which the angle V 0 is 90 with the normal to the surface of the sample. Deformations of the crystal lattice are determined by the position of the Bragg reflections from different (hkl) 2J planes. The known method is very laborious and to improve the accuracy of the analysis requires precise recording of reflections with a large Bragg angle b. In addition, because of the tetragonal lattice distortions in elastically stressed epitaxial systems, standard surveys — 9–20 scanning or a Bond-type scheme — cannot be used to analyze them. The aim of the invention is to simplify the method and increase the speed of the analysis. This goal is achieved by the fact that according to the method of determining elastic deformation in epitaxial systems, including sample irradiation, recording Bragg reflections for planes, the normal to which makes an angle V О -90 ° with normal to the surface of the sample, a series of Q - 20 curves for reflections is recorded equally oriented in the unstressed state of the crystallographic planes of the film and the substrate, and before registering each subsequent curve, the slit of the counter along the diffraction vector is displaced, the misorientation angle of the crystallographic planes, by the formula (.4V where (G2b and (/ 2U- are measured samples of the angular displacement of the slit, corresponding to a maximum intensity of 9-20 film reflections (1). and substrate (H), and by the amount of misorientation) lattice deformation according to the formula v where EJ. and jj are the crystal lattice deformation of the film and the substrate along the i-th axis of the orthogonal basis, axes 1 and 2 of which lie in the plane of the interphase boundary, 1, and the Poisson ratio of the film and the substrate. The method is based on measuring the misorientation of the crystallographic planes of the film and the substrate, resulting from tetragonal distortions of the crystal lattice caused by macrostrains in the epitaxial system. The method is carried out as follows. - When irradiating a bicrystal mounted on a goniometer, for example,. the X-ray beam is pre-made its standard alignment and is reflected at an angle close to 45 °. Then, rotating the sample around the main axis of the goniometer with a stationary counter (u) —an scan preliminarily finds the intensity of reflection from the (h jk | -ji--) substrate planes. After that, a narrow slit is placed in front of the counter and the counter is determined with a stationary sample. the position corresponding to the maximum scattered intensity. With a large width of the swing curve due to inhomogeneity of the interplanar distances, with a fixed counter with a narrow slit, the swing curve is recorded and the angle of rotation of the sample corresponding to the determined counter position is determined from the position of its maximum. Such a circuit makes it possible to sharply reduce the width of the swing curve and improve the accuracy of determining the angle of rotation of the sample. By fixing the angles of rotation of the sample and the counter corresponding to the highest intensity, a similar procedure is carried out for the corresponding crystallographic planes of the epitaxial layer (hjkjlj), which, in the absence of stresses, are parallel to the planes (hkjflj) of the substrate. Then, the difference in the angles of rotation of the sample is calculated for the reflections of the substrate and the epitaxial layer, leading them to the same value of the angle of rotation of the counter by Q - 26 scanning. A precise determination of the difference in the angles of rotation of the sample corresponding to the desired misorientation of the planes (hjkjlj) and {h, 7k (ilj-) is made by shooting seryib-20 curves, varying the position (L 29 of a narrow slit in front of the counter. caused by misorientations, and the angle

рэзориентации плоскостей пленки и подложки наход т по формуле 4 1/2 (r2ej.-сГ20 ji ), где и {/-26,7 отсчеты углового смещени  щели, соответствующие максимальной интенсивности 0-26 рефлекса от пленки (I) и подложки (П).the reorientation of the planes of the film and the substrate is found using the formula 4 1/2 (r2ej.-cG20 ji), where and {/ -26.7 samples of the angular displacement of the slit, corresponding to a maximum intensity of 0-26 reflections from the film (I) and the substrate (P ).

Пример . Проводилс  анализ остаточной деформации . в системе Mgg, . Результаты измерений предлагаемым и известным способом () представлены в таблице.An example. A residual strain analysis was performed. in the Mgg system,. The measurement results proposed and in a known manner () are presented in the table.

Дл  определени  величины известным способом потребовалось при тщательной юстировке регистрировать рефлексы подложки: (008) Си-Кд, 0° ( 135)Cu-Kot, Ч --- 32, (424)Си-К, V 48; (442)Cu-Kv, V 70 j и пленки: (ООДб)Си-К.з, if 0; (2бДО)Си-К Ц) 3-2, (848)Си-К, 4 (884)To determine the magnitude in a known manner, it was necessary, with careful alignment, to register the reflexes of the substrate: (008) Cu-Kd, 0 ° (135) Cu-Kot, H --- 32, (424) Cu-K, V 48; (442) Cu-Kv, V 70 j and films: (OODb) Cu-K.z, if 0; (2BDO) C-C C) 3-2, (848) C-C, 4 (884)

, 4 70. Рентгеносъемка одного образца на дифрактометре требует около 10 ч. С помощью предлагаемого способа углова  разориентаци  была определена путем оцеплени  столика со счетчиком вручную и не потребовалось вообще проведени  каких-либо рентгеносъемок. Врем  измерений определ етс , в основном, временем поиска рефлекса от одного типа наклонных плоскостей и не превышает нескольких минут., 4 70. The X-ray imaging of a single sample on the diffractometer requires about 10 hours. Using the proposed method, the angular misorientation was determined by cordoning the table with the counter manually and did not require any X-ray imaging at all. The measurement time is determined mainly by the time it takes to search for a reflex from one type of inclined planes and does not exceed several minutes.

Таким образом, по сравнению с известными предлагаемый способ значительно снижает сложность и трудоемкость анализа и повышает его экспрессивность за счет возможности определени  напр жений путем экспрессной регистрации лишь одной пары рефлексов пленки и подложки.Thus, in comparison with the known, the proposed method significantly reduces the complexity and laboriousness of the analysis and increases its expressiveness due to the possibility of determining stresses by expressly registering only one pair of film and substrate reflexes.

(26,10)(26,10)

(135) (135)

(848) (424) (848) (424)

(26,10) (135) (26,10) (135)

4 ( 442) 4 (442)

(884) (424) (884) (424)

(848)(848)

18 25 ( 424) 18 25 (424)

(848)(848)

(884) (442)(884) (442)

0,100.10

2,92.9

3,03.0

0,110.11

2,92.9

-0,01-0.01

-0,3-0,3

-0,01-0.01

-0,02-0.02

0,100.10

2,62.6

2,45 2.45

3,1 2,7-2,93.1 2.7-2.9

0,120.12

0,060.06

2,62.6

Claims (2)

( 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ, включающий облучение образца и регистрацию брэгговских, отражений для плоскостей, нормаль к которым состав-, ляет угол Ψ 0-90° с нормалью к поверхности образца, от пи чаю щ й й с я тем, что, с целью упрощения способа и повышения его экспрессности, регистрируют серию Θ - 2 6 кривых для отражений одинаково ориентированных в ненапряженном состоянии кристаллографических плоскостей пленки и подложки, причем перед регистрацией каждой последующей кривой смещают щель счетчика вдоль дифракционного вектора, вычисляют угол разориентации кристаллографических плоскостей по формуле (<Γ2ΘΤ ΔΨ =---------(54) METHOD FOR DETERMINING ELASTIC DEFORMATION IN EPITAXIAL SYSTEMS, including irradiating the sample and recording Bragg reflections for planes whose normal angle is Ψ 0-90 ° with the normal to the surface of the sample, which is why that, in order to simplify the method and increase its expressivity, a series of Θ - 2 6 curves are recorded for the reflections of the crystallographic planes of the film and the substrate equally oriented in the unstressed state, and before the registration of each subsequent curve, the counter slit is shifted along diffraction vector, the angle of disorientation of the crystallographic planes is calculated by the formula (<Γ2Θ Τ ΔΨ = --------- 2 ' где &2Θ и - измеренные отсчеты углового смещения щели, соответствующие максимальной интенсивности θ - 2Θ рефлексов пленки (I) и подложки (П), ра'зориентации определярешетки по формуле g и по величине ют деформацию 4V г ч— Γετ 2 'where & 2Θ and are the measured readings of the angular displacement of the gap corresponding to the maximum intensity θ - 2Θ of the reflections of the film (I) and the substrate (P), the misorientations are determined by the lattice by the formula g and the strain is 4V g h - Γε τ - деформация кристалли- 1^ ческой решетки пле нки и подложки вдоль i- оси ортогонального базиса,оси 1 и 2 кото-. · рого лежат в плоскости межфазной границы;.is the deformation of the crystal lattice of the film and the substrate along the i-axis of the orthogonal basis, the axes 1 and 2 of which are. · Rogos lie in the plane of the interface; - коэффициент Пуассона пленки и подложки.- Poisson's ratio of the film and the substrate.
SU802943096A 1980-06-18 1980-06-18 Method of determination of elastic deformation in epitaxial systems SU1081490A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802943096A SU1081490A1 (en) 1980-06-18 1980-06-18 Method of determination of elastic deformation in epitaxial systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802943096A SU1081490A1 (en) 1980-06-18 1980-06-18 Method of determination of elastic deformation in epitaxial systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1081490A1 true SU1081490A1 (en) 1984-03-23

Family

ID=20903135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802943096A SU1081490A1 (en) 1980-06-18 1980-06-18 Method of determination of elastic deformation in epitaxial systems

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1081490A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Устинов В.М., Захаров Б.Г. Макронапр жени в эпиТаксиальных . структурах на основе соединений А-В г Обзоры по электронной технике. Сер.6 Материалы, вып.4, 1977. 2. Палатник Л.с.. Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизм образовани и субструктура конденсированных пленок, М. , Наука, 1972 (прототип). ( 54) *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6219139B1 (en) Full field photoelastic stress analysis
Hauge Generalized rotating-compensator ellipsometry
US4653924A (en) Rotating analyzer type ellipsometer
CN101473212A (en) Focused-beam ellipsometer
JPH054606B2 (en)
US20100103417A1 (en) Optical Characteristic Measuring Apparatus, Optical Characteristic Measuring Method, and Optical Characteristic Measuring Unit
US3797940A (en) Refractometer with displacement measured polarimetrically
US3185024A (en) Method and apparatus for optically measuring the thickness of thin transparent films
SU1081490A1 (en) Method of determination of elastic deformation in epitaxial systems
US3426201A (en) Method and apparatus for measuring the thickness of films by means of elliptical polarization of reflected infrared radiation
GB2087551A (en) Measurement of path difference in polarized light
JPS6042901B2 (en) automatic ellipse meter
KR100389566B1 (en) Synchronized rotating element type ellipsometer
US20110122409A1 (en) Object characteristic measurement method and system
JPH1038694A (en) Ellipsometer
SU828041A1 (en) Method of measuring monocrystal lattice period
US3113171A (en) Method for polarimetric analysis
SU1163227A1 (en) Method of inspecting elastic deformations of monocrystal wafers
EP0736766A1 (en) Method of and device for measuring the refractive index of wafers of vitreous material
SU1744611A1 (en) Method of determination of curvature radius of atom planes in single crystal plates
JP3436704B2 (en) Birefringence measuring method and apparatus therefor
SU974113A1 (en) Polarimeter
SU1442825A1 (en) Device for measuring angles of prismatic standards
JPH0781837B2 (en) Ellipsometer
SU1486923A1 (en) Method for locating source of acoustic emission