UA31098U - Method for reveal of defect parts of semiconductor crystals - Google Patents
Method for reveal of defect parts of semiconductor crystals Download PDFInfo
- Publication number
- UA31098U UA31098U UAU200713212U UAU200713212U UA31098U UA 31098 U UA31098 U UA 31098U UA U200713212 U UAU200713212 U UA U200713212U UA U200713212 U UAU200713212 U UA U200713212U UA 31098 U UA31098 U UA 31098U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- semiconductor crystals
- defects
- semiconductor
- crystals
- crystal
- Prior art date
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000003760 tallow Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Корисна модель відноситься до неруйнівних способів виявлення дефектних частин напівпровідникових 2 кристалів з метою контролю їх якості і може бути використана галузі напівпровідникового матеріалознавства.The useful model refers to non-destructive methods of detecting defective parts of semiconductor 2 crystals in order to control their quality and can be used in the field of semiconductor materials science.
Відомий спосіб селективного травлення для виявлення дефектних частин напівпровідникових кристалівA known method of selective etching to detect defective parts of semiconductor crystals
ІРМ11 050.028-77. Приборьї полупроводниковье и микросхемь! интегральнье. Пластиньі кремниевье. Метод вьявления дефектов на поверхности пластин вьісокотемпературньм окислением)|. Однак в такому способі селективного травлення відбувається пошкодження поверхні напівпровідникових кристалів, а отже, можливий 70 тільки вибірковий їх контроль. Крім цього, використання хімічних реактивів в процесі травлення напівпровідникових кристалів погіршує їх властивості і приводить до забруднення атмосфери.IRM11 050.028-77. Semiconductor devices and microcircuits! integral Silicon plates. The method of detecting defects on the surface of plates by high-temperature oxidation). However, in this method of selective etching, the surface of semiconductor crystals is damaged, and therefore, only their selective control is possible. In addition, the use of chemical reagents in the process of etching semiconductor crystals deteriorates their properties and leads to atmospheric pollution.
Відомий також спосіб виявлення дефектних частин напівпровідникових кристалів, який грунтується на залежності оптичних властивостей напівпровідникових кристалів (світлорозсіювальної здатності, коефіцієнта поглинання, тощо) від наявності в ньому структурних дефектів (Гамарц Е.М., Дернятин А.И. Оптический метод 19 контроля структурно-примесной неоднородности кремниевьх пластин //Злектронная техника. Сер. Упр. качеством, стандартизация, метрология, испьітания. -1987. -вьіп.З (126). -с.14-19). В такому способі виявлення дефектних частин напівпровідникових кристалів проявляється значна технологічна складність та інтегральна оцінка якості кристалів без деталізації їх дефектності.There is also a known method of detecting defective parts of semiconductor crystals, which is based on the dependence of the optical properties of semiconductor crystals (light scattering ability, absorption coefficient, etc.) on the presence of structural defects in it (E.M. Hamarts, A.I. Dernyatyn, Optical method 19 of structural control impurity inhomogeneity of silicon wafers //Zlektronnaya tekhnika. Ser. Quality control, standardization, metrology, testing. -1987. -víp.Z (126). -p.14-19). This method of detecting defective parts of semiconductor crystals shows significant technological complexity and an integral assessment of the quality of crystals without detailing their defects.
Для наведених способів виявлення дефектних частин напівпровідникових кристалів характерним є непрямий спосіб отримання інформації про якість і досконалість кристалів.An indirect method of obtaining information about the quality and perfection of the crystals is characteristic of the above methods of detecting defective parts of semiconductor crystals.
Найбільш близьким за технічною суттю та ефектом, що досягається, є спосіб виявлення дефектних частин напівпровідникових кристалів, що включає нагрівання напівпровідникових кристалів та візуалізацію дефектівThe closest in terms of technical essence and the effect achieved is the method of detecting defective parts of semiconductor crystals, which includes heating of semiconductor crystals and visualization of defects
Ї(Ребони В.О., МИсаев З.П., Мазурик Б.И., Комарова Т.В. Состояние и перспективьі развития фототермоакустической микроскопий материалов и изделий злектронной техники //Обзорьі по злектронной технике. Сер. Упр. качеством, стандартизация, метрология, испьітания. -1988. -вьіп. 2 (1334)|. 2Y(Rebony V.O., Misaev Z.P., Mazurik B.I., Komarova T.V. State and prospects of development of photothermoacoustic microscopic materials and products of electron technology // Reviews of electron technology. Ser. Quality control, standardization , metrology, testing. -1988. -issue 2 (1334)|. 2
Так як цей спосіб включає нагрівання напівпровідникових кристалів високочастотним випромінюванням - джерелом термічного збудження, з подальшою реєстрацією зміни тиску, показника заломлення газового середовища над нагрітою ділянкою кристала, амплітуди акустичних коливань кристалів, математичну обробку змін у виміряних фізичних величинах, то має місце складність в інтерпретації отриманих результатів, що со зменшує їх достовірність і суттєво обмежує використання такого способу для оцінки якості напівпровідникових Тех! кристалів.Since this method includes the heating of semiconductor crystals by high-frequency radiation - a source of thermal excitation, followed by the registration of pressure changes, the index of refraction of the gas medium over the heated area of the crystal, the amplitude of the acoustic vibrations of the crystals, the mathematical processing of changes in the measured physical quantities, there is a difficulty in the interpretation of the obtained results, which reduces their reliability and significantly limits the use of this method for evaluating the quality of semiconductor Tech! crystals
В основу корисної моделі поставлено завдання - створення способу виявлення дефектних частин о напівпровідникових кристалів, у якому виявлення дефектів напівпровідникових кристалів забезпечувалось би «- прямим способом, і за рахунок цього можна досягнути суттєвого спрощення контроль їх якості поруч із 39 зменшенням затрат часу на контроль, а також збільшити достовірність отримуваної інформації. соThe basis of a useful model is the task of creating a method of detecting defective parts of semiconductor crystals, in which the detection of defects of semiconductor crystals would be provided "- in a direct way, and due to this, it is possible to achieve a significant simplification of their quality control, along with reducing the time spent on control, and also increase the reliability of the received information. co
Поставлене завдання вирішується тим, що в способі виявлення дефектних частин напівпровідникових кристалів, що включає нагрівання напівпровідникових кристалів та візуалізацію дефектів, згідно з корисною моделлю, нагрівання напівпровідникових кристалів до виявлення дефектів здійснюють ультразвуком, а « візуалізацію дефектів проводять в інфрачервоному діапазоні довжин хвиль. 50 Відомо, що при розповсюдженні акустичної хвилі (АХ) в реальному кристалі частина її пружної енергії т с переходить в тепло, а амплітуда коливань зменшується. У відповідності з механізмом акустодислокаційної з» взаємодії втрати звукової енергії та інтенсивне тепловиділення відбуваються поблизу макроскопічних дефектів, що рухаються в полі АХ. До таких дефектів відносять дислокації, малокутові границі, міжкристалічні границі в полікристалах тощо.The task is solved by the fact that in the method of detecting defective parts of semiconductor crystals, which includes heating of semiconductor crystals and visualization of defects, according to a useful model, heating of semiconductor crystals to detect defects is carried out by ultrasound, and visualization of defects is carried out in the infrared range of wavelengths. 50 It is known that during the propagation of an acoustic wave (АХ) in a real crystal, part of its elastic energy ts is converted into heat, and the amplitude of oscillations decreases. In accordance with the mechanism of acoustodislocation with" interaction, loss of sound energy and intensive heat generation occur near macroscopic defects moving in the AH field. Such defects include dislocations, small-angle boundaries, intercrystalline boundaries in polycrystals, etc.
Дислокації можна розглядати як лінійні джерела тепла, які здійснюють коливальний рух при розповсюдженні ен в кристалі акустичної хвилі. За половину періоду АХ тувт (в) відбувається стиск та розігрів матриці - поблизу таких дефектів. Час релаксації акустостимульованого розігріву можна оцінити за допомогою виразу о т нят ; де а - середня по кристалу відстань між дислокаціями, О т - температуропровідність кристала. «со 50 Якщо виконується умова цізст, тоді теплова рівновага за півперіоду акустичної хвилі встановитися не встигає. Отже, на фоні середньої температури в матриці існують джерела постійного розігріву, які можуть бути со візуалізовані.Dislocations can be considered as linear sources of heat that carry out oscillatory motion during the propagation of an acoustic wave in the crystal. During half the period of AH tuvt (c), the matrix is compressed and heated - near such defects. The relaxation time of the acoustically stimulated warm-up can be estimated using the expression ot nyat; where a is the average crystal distance between dislocations, Ot is the thermal conductivity of the crystal. «со 50 If the condition цизст is fulfilled, then the thermal equilibrium does not have time to be established during the half-period of the acoustic wave. So, against the background of the average temperature in the matrix, there are sources of constant heating that can be visualized.
Навколо дислокації розігрівається певний об'єм кристала. Розподіл температури в межах області розігріву має вигляд: 29 -7у здо, алу с де Мо - енергія, що розсіюється одиницею довжини дислокації за одиницю часу, ко рія - стаціонарний радіус розігріву дислокації, ХХ , С, е - відповідно теплопровідність, теплоємність та густина матриці, дів 7 бо швидкість руху дислокацій, То - середня рівноважна температура по кристалу.A certain volume of the crystal is heated around the dislocation. The temperature distribution within the heating region has the following form: 29 -7u zdo, alu s de Moh - the energy dissipated by a unit of dislocation length per unit of time, coria - the stationary radius of dislocation heating, ХХ , С, е - thermal conductivity, heat capacity and density, respectively matrices, div 7 is the speed of movement of dislocations, To is the average equilibrium temperature along the crystal.
Якщо в кристалі густина та розподіл структурних дефектів такі, що, виконується умова перекриття областей розігріву навколо сусідніх дислокацій, а саме а«2Ко, то акустичне навантаження приведе до макроскопічного розігріву областей підвищеної дефектності.If the density and distribution of structural defects in the crystal are such that the condition of overlap of the heating regions around neighboring dislocations is fulfilled, namely a"2Ko", then the acoustic load will lead to macroscopic heating of the regions of increased defects.
Застосування запропонованого способу продемонструємо на прикладі напівпровідникових кристалів 65 сСауна;.ХтТе, які на сьогоднішній день є базовим матеріалом для створення фотоприймачів, які працюють в інфрачервоній області поглинання випромінювання діапазону довжин хвиль 8...14мм. Відомо, що виростити однорідний, структурно досконалий кристал СаХНао;УТе дуже важко внаслідок утворення надлишку Те в розплаві, накопичення якого приводить до коміркового росту та утворення включень в цьому матеріалі. Крім до лою, нестабільність дефектної системи, обумовлена слабкістю хімічного зв'язку в підгратці Но-Те та низький поріг пластичності також сприяють утворенню великої кількості ростових та післяростових дефектів структури.The application of the proposed method will be demonstrated on the example of semiconductor crystals 65 sSauna;.XtTe, which today are the basic material for creating photodetectors that work in the infrared region of radiation absorption in the wavelength range of 8...14 mm. It is known that it is very difficult to grow a homogeneous, structurally perfect crystal of CaXNaO;UTe due to the formation of an excess of Te in the melt, the accumulation of which leads to cellular growth and the formation of inclusions in this material. In addition to tallow, the instability of the defective system due to the weakness of the chemical bond in the No-Te sublattice and the low plasticity threshold also contribute to the formation of a large number of growth and post-growth structure defects.
Типова величина густини дислокацій для кристалів Са,НоїхТе знаходиться в межах Мав-108 - 1079м72,The typical value of the density of dislocations for Ca, Noi and Te crystals is within Mav-108 - 1079m72,
Відповідно середня по кристалу відстань між дислокаціями буде дорівнювати а-М дів" /2-(109 - 103м. З урахуванням значення температуропровідності /Ю т"10Зсм?/с характеристичний час релаксаціїAccordingly, the average crystal distance between dislocations will be equal to a-M div" /2-(109 - 103m. Taking into account the value of thermal conductivity /Ю t"10Сcm?/s the characteristic relaxation time
НИ й - й Й акустостимульованого розігріву області навколо дислокації складає величину те -403 - 107с, В такому випадку для кристалів Са,На;:.ХТе умова існування джерел постійного розігріву виконується при акустичному навантаженні ультразвукового діапазону.І и - и І of the acoustically stimulated heating of the area around the dislocation is the value te -403 - 107s. In this case, the condition for the existence of sources of constant heating for Ca,Na;:.XTe crystals is fulfilled at the acoustic load of the ultrasonic range.
Оцінка радіуса області розігріву навколо дислокації в кристалі СаХНаз Те дає значення ЕК 0710м. Таким 75 чином, ділянки кристала з густиною структурних дефектівМді 2 10" м?будуть розігріватися макроскопічно.An estimate of the radius of the heating region around the dislocation in the CaHNase Te crystal gives the value of EC 0710m. In this way, areas of the crystal with a density of structural defects Mdi 2 10" will heat up macroscopically.
Схема способу виявлення дефектних частин напівпровідникових кристалів наведена на Фіг., де 1- п'єзоперетворювач, 2 - напівпровідниковий кристал, З - термовізуалізатор.The scheme of the method of detecting defective parts of semiconductor crystals is shown in Fig., where 1 is a piezo transducer, 2 is a semiconductor crystal, and C is a thermal imager.
Спосіб здійснюється таким чином. Нагрівання напівпровідникового кристалу 2 до виявлення дефектів здійснюють ультразвуком, джерелом якого є п'єзоперетворювач 1, на який з генератора подається знакозмінна напруга. В п'єзоперетворювачі 1 внаслідок п'єзоефекту збуджується акустична хвиля. Завдяки явищу термопружності та у відповідності з механізмом акустодислокаційної взаємодії розповсюдження акустичної хвилі в досліджуваному напівпровідниковому кристалі 2 приводить до розігріву областей структурної дефектності. Для створення акустичного контакту між напівпровідниковим кристалом 2 та п'єзоперетворювачем 1 використовують рідке акустичне мастило. Візуалізацію дефектів проводять в інфрачервоному діапазоні довжин хвиль за допомогою термовізуалізатора 3, наприклад, рідкокристалічного або радіаційного пірометрів. За виглядом поля -о розподілу температури судять про наявність (або відсутність) дефектів в напівпровідниковому кристалі.The method is carried out as follows. The heating of the semiconductor crystal 2 to detect defects is carried out by ultrasound, the source of which is the piezo transducer 1, which is supplied with alternating voltage from the generator. An acoustic wave is excited in the piezo transducer 1 due to the piezo effect. Due to the phenomenon of thermoelasticity and in accordance with the mechanism of acoustodislocation interaction, the propagation of an acoustic wave in the investigated semiconductor crystal 2 leads to the heating of regions of structural defects. To create an acoustic contact between the semiconductor crystal 2 and the piezo transducer 1, liquid acoustic lubricant is used. Visualization of defects is carried out in the infrared range of wavelengths using a thermal imager 3, for example, liquid crystal or radiation pyrometers. The presence (or absence) of defects in the semiconductor crystal is judged by the appearance of the temperature distribution field.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU200713212U UA31098U (en) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | Method for reveal of defect parts of semiconductor crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU200713212U UA31098U (en) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | Method for reveal of defect parts of semiconductor crystals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA31098U true UA31098U (en) | 2008-03-25 |
Family
ID=39818693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU200713212U UA31098U (en) | 2007-11-27 | 2007-11-27 | Method for reveal of defect parts of semiconductor crystals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA31098U (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2743280C1 (en) * | 2017-08-01 | 2021-02-16 | Сименс Энерджи, Инк. | Improved thermographic control systems based on directed waves and methods for use thereof |
| RU2791424C1 (en) * | 2022-12-07 | 2023-03-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" | Ultrasonic infrared thermography device with focusing acoustic lens |
-
2007
- 2007-11-27 UA UAU200713212U patent/UA31098U/en unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2743280C1 (en) * | 2017-08-01 | 2021-02-16 | Сименс Энерджи, Инк. | Improved thermographic control systems based on directed waves and methods for use thereof |
| US11573192B2 (en) | 2017-08-01 | 2023-02-07 | Siemens Energy, Inc. | Enhanced guided wave thermography inspection systems and methods of using the same |
| RU2791424C1 (en) * | 2022-12-07 | 2023-03-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" | Ultrasonic infrared thermography device with focusing acoustic lens |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6239705B2 (en) | ||
| Favro et al. | Infrared imaging of defects heated by a sonic pulse | |
| US4683750A (en) | Thermal acoustic probe | |
| JPH09138205A (en) | Detection method for flaw of material by infrared thermography | |
| Marchal et al. | Dynamics of confined cavity modes in a phononic crystal slab investigated by in situ time-resolved experiments | |
| US4741212A (en) | Method for determining structural defects in semiconductor wafers by ultrasonic microscopy | |
| JPS6281561A (en) | Measuring method using ultrasonic microscope | |
| UA31098U (en) | Method for reveal of defect parts of semiconductor crystals | |
| Liang et al. | Study on the relationship between the damage of machined surface layer and the dispersion curve of laser-induced surface acoustic wave | |
| Muhammed Thanseer et al. | Development of a non-collinear nonlinear ultrasonic-based technique for the assessment of crack tip deformation | |
| Takahashi et al. | Ultrasonic determination of temperature distribution in thick plates during single sided heating | |
| Zhuang et al. | Dynamic response of quartz crystal microbalances in contact with silicone oil droplets | |
| Minami et al. | Thermal phonon resonance in solid glass | |
| Zakrzewski et al. | Combined photoacoustic–acoustic technique for crack imaging | |
| Trushkevych et al. | Acoustic field visualisation using local absorption of ultrasound and thermochromic liquid crystals | |
| WO2023037108A1 (en) | Acoustic field visualisation | |
| Tsujino et al. | Welding characteristics and temperature rises of various frequency ultrasonic plastic welding | |
| Tseng et al. | Laser ultrasound technique for the determination of temperature profiles in layered medium | |
| JP2010185772A (en) | Sensor element and sensor device including the same | |
| Trushkevych et al. | Acoustic field visualisation using local absorption of ultrasound and thermochromic liquid crystals | |
| Rösner et al. | Thermographic materials characterization | |
| Ihara et al. | Laser-ultrasonic monitoring of temperature distribution of material surface during heating | |
| Ostapenko et al. | Nonlinear resonance ultrasonic vibrations in Czochralski-silicon wafers | |
| JP2008115043A (en) | Apparatus and method for molding glass optical element | |
| Crowley et al. | Photoacoustic effect with thermally thin solids |