SU1133519A1

SU1133519A1 - Способ определени структурных характеристик монокристаллов

Info

Publication number: SU1133519A1
Application number: SU833596581A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Афанасьев; Дмитрий Анатольевич Бугров; Рафик Мамед Оглы Имамов; Андрей Викторович Маслов; Эльхон Мехрали Оглы Пашаев; Юрий Николаевич Шилин
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Института Кристаллографии Им.А.В.Шубникова
Priority date: 1983-05-27
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1985-01-07

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТ НЫХ, ХАРАКТЕРИСТИК МОНОКРИСТАЛЛОВ, заключающийс в облучении монокрис талла коллимированным пучком монохроматического рентгеновского излучени , ориентации монокристалла в положение, соответствующее дифракционному отражению в геометрии Лауэ, и исследовании углового распределени интенсивности вторично-эмиссионного излучени путем вращени кристалла вокруг оси, перпендикул рной плоскости дифракции, о т л и ч а ющ и и с тем, что, с целью расширени области его применени путем обеспечени возможности исследовани структурного совершенства тонких приповерхностных слоев в кристаллографических направлени х, параллельных поверхности, монокристалл поворачивают вокруг вектора обратной решетки до угла, отвечающего условию , где Lg - экстинкционна длина рентгеновского излучени j L gg - глубина выхода электронов из монокристалла, и измер ют угловое -. распределение интенсивности фотоэлектронов при указанном угле.

Description

1

Изобретение относитс к рентгеноструктурному анализу монокристаллов с нарушенными поверхностньми сло ми и может использоватьс в технологии полупроводниковых приборов дл контрол совершенства полупроводников при различных технологических обработках поверхности (диффузи ., ионна Имплантаци и др.).

Известен способ опредепени структурного совершенства тон- , ких приповерхностных, слоев монокристаллов , заключающийс в. том, что образец, помещенный в ва- суумный объем облучают коллимированньм и монохроматизированным рентгеновским излучением так, что удовлетвор ютс услови дифракции в геометрии Брэгга, вращают кристалл вокруг точного угла Брэгга и с помощью детекторов рентгеновского излучени и электронов одновременно исследуют угловую зависимость .интенсивности дифрагированного рентгеновского излучени и фотоэмиссии электронов. Этот способ позвол ет исследовать структуру приповерхностных слоев толщиной от нескольких дес тых микрон до нескольких микрон и определ ть относительные изменени параметра решетки в поверхностном слое в направлени х, перпендшсул рных поверхности образца , с точностью до .

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ исследовани структурньгх характеристик монокристаллов, заключающийс в том, что образец облучают коллимирова.нным и монохроматизированным пзчком рентгеновско,го излучени , ориентируют кристалл в положение, соответствующее дифракционному отражению в геометрии Лауэ, враща кристалл вокруг оси, перпендикул рной плоскости дифракций, исследуют угловое распределение интенсивности вторичного (флуоресцентного ) с входной и выходной плоскостей кристалла. Этот способ позвол ет исследовать структуру поверхности в направлени х, параллельных поверхности кристалла 2.

Недостаток известного способа больша глубина выхода флуоресцентного излучени , 10-15 мм, больше экстинциоиной длины, что ведет к увелич .ению толщины исследуемого сло .

Цель изобретепи - расошрение области прошенени путем обеспече335192

ни возможности исследовани структурного совершенства тонких приповерхностных слоев в кристаллографических направлени х, параллельных 5 поверхности.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу определени структурных характеристик монокристаллов , заключающемус в том,

10 что образе- облучают коллимированным пучком Монохроматического рентгеновского излучени , ориентируют кристалл в положение;, соответствующее .дифракционному отражению в геометрии

J5 Лауэ, монокристалл поворачивают вокруг вектора обратной решетки на угол, при котором выполн етс

условие L ех Лее Я ек э стинкционна длина рентгеновского нэ

0 лучени Lgf - глубина выхода электронов из монокристалла, затем вращают кристалл вокруг оси, пёрнендикул рной плоскости дифракции, и измер ет угловое распределение интенсивности фотоэлектронов при -указанном угле прошедшего (Т) и отраженного (Ю рентгеновских лучей,

Этот способ позвол ет измер ть относительные изменени в межплос0 костных рассто ни х в кристаллографических направлени х, параллельных поверхности кристалла на глубине, определ емой глубиной выхода электронов 0,2-0,3 мкм, с точностью до

J 4-10, характерной дл вторичных процессов.

На фиг.1 представлено устройство дл осуществлени предлагаемого способа; на фиг.2 - схема; по сн юQ ща эксперимент.

Устройство содержит источник 1 рентгеновского излучени , кристаллмонохроматор 2, исследуемый.кристалл 3, гониометр 4, счетчики 5 и 6 рентгеновского излучени , детектор 7 электронов ВЭУ-6, ось гониометра 8.

Способ реализуетс следующим образом.

Рентгеновское излучение из ис0 точника 1 падает на кристалл-монохроматор 2, наход щийс в положении, удовлетвор ющем условию дифракции в геометрии Брэгга. Монохроматизированное и коллимиррванное излучение 5 падает под малым углом 1-5° на исследуемый кристалл 3, сориентированный в положение, удовлетвор ющее дифракционным услови м в геометрии Лауэ, наход щийс на оси гониометра 8, Отраженный R и прошедший Т рент .-еновские лучи фиксируютс счетчика ми 5 и 6 рентгеновского излучени . Интенсивность эмиссии фотоэлектронов фиксируетс стандартным детекто ром электронов (ВЭУ-6). Способ заключаетс в следующем. Как известно, при дифракции рентгеновских лучей в совершенных кристаллах образуетс единое волновое поле, представл ющее собой суперпозицию падающей и дифрагированной волн. При этом пространственное распределение максимумов и минимумов интенсивности этой волны относи тельно атомных плоскостей суще.ствен но зависит от угла падени иэлучени на кристалл. Это приводит к ано мальной угловой зависимости сечений неупругих процессов, сопровождающих дифракцию рентгеновских лучей. Так как эмисси фотоэлектронов происходит с малой глубины пор дка долей микрона дл различных волн -рентгеновского излучени , то регист рируютс слабые изменени межплоскостных рассто ний в тонком приповерхностном слое. В Лауэ-геометрии в обычных услови х длина э кстинкции L g , т.е. рассто ние, на котором амплитуды па дающей и диафрагированной волн станов тс сравнимыми по величине, много больше глубины выхода фотоэлектронов Lgj, в этом случае можно ожидать лишь слабого про влени ано малий выхода фотоэлектронов. Просты поворотом кристалла вокруг вектора обратной решетки можно значительно уменьшить длину экстиикции, что при даёт фотоэмиссионной кривой дисперсионный характер. , где - длина волны используемого излучени J у - косинус угла между .внутрен ней нормалью и волновым вектором падающей волны; |Хр - модуль действительной част Фурье-компоненты пол ризуемости . В этом случае, например, дл Ge ( 220), облзД1аемого СуК - излучение дл которого Lee 0,2 мкм, при угле падени рентгеновского излучени на образец 2 L 0,15 мкм и Таким образом вы вл етс еще одно преимуществопредлагае- : мой методики - возможность коррел ции между исследуемым слоем и осталь-, ной частью образца, т,е. фотоэмиссионна крива отражает структуру исследуемого приповерхностного сло вне зависимости от остальной части .кристалла,так как структура: пол начинает про вл тьс на глубинах, меньших глубины вькода электронов. Исследуемый кристалл вьфезан по плоскост м (Ш ) и установлен в полож нии дифракционного отражени в геометрии Лауэ, т.е. отражающими плоскост ми вл ютс плоскости (220). Здесь падающее рентгеновское излучение;; Т и R - соответственно прошедший и отраженный лучи, Q угол Брэгга дл плоскостей (220). Поворотом кристалла вокруг оси 00, параллельной вектору обратной решетки , на угол 85-89° добиваютс того , что угол падени относительно поверхности становитс 1-5° ( - фотоэлектроны). После того, как угол входа рентгеновского излучени на кристалл .составит величину, удовлетвор ющук условию кристалл помещаетс в вакуумный объем, где поддерживаетс вакуум пор дка 10 торр. Коллимированное и монохроматизированное излучение падает на исследуемый кристалл, который отклон етс от положени точного угла Брэгга дл исследуемых плоскостей. Полученные кривые фотоэмиссии электронов в вном виде отражают структуру волнового пол на глубине выхода электронов. Изменением длины волны рентгеновского излучени можно варьировать эту глубину. При условии структура волнового ПОЛЯ на глубине Lg не зависит от состо ни остальной части кристалла, поэтому необходимо выбрать тот интервал углов, при котором условие Ьех е сохран етс . В известном способе глубина выхода вторичного излучени составл ет несколько дес тков микрон, тогда как в предлагаемом способе глубина выхода электронов составл ет 0,2-2 мкм дл целого р да кристаллов, а также имеет с то важное преимущество, что возможна коррел ци между исследуемым слоем и остальной частью образца.

I 11335196

Прёдлагаемьй способ позвол ет про-кристаллографических направлени х,

водить более широкий контроль запараллельных поверхности. Так, nor

качеством поверхности элементов твер-верхностный слой, идеальный

детальной микроэлектроники, так какпо одним кристаллографическим направпозвол ет вы вл ть структурные изме-5 лени м, может быть нарушен по другим

нени в приповерхностном слое внаправлени м.

Claims

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНЫХ. ХАРАКТЕРИСТИК МОНОКРИСТАЛЛОВ, заключающийся в облучении монокрис- талла коллимированным пучком монохроматического рентгеновского излучения, ориентации монокристалла в положение, соответствующее дифракционному отражению в геометрии Лауэ, и исследовании углового распределения интенсивности вторично-эмиссионного излучения путем вращения кристалла вокруг оси, перпендикулярной плоскости дифракции, отличающийся тем, что, с целью расширения области его применения путем обеспечения возможности исследования структурного совершенства тонких приповерхностных слоев в кристаллографических направлениях, параллельных поверхности, монокристалл поворачивают вокруг вектора обратной решетки до угла, отвечающего условию L_fcx^L_ee > ^{где L}ex - экстинкционная длина рентгеновского излучения; L _eg - глубина выхода электронов из монокристалла, и измеряют угловое ·. распределение интенсивности фотоэлектронов при указанном угле.

m. SU .„,1133519,

Фиг.1

1 1133519