примеси, свя--| эанные в соединения с собственной решеткой (типа карбида, диоксида^ и др.), определить этим методом нельзя.

Присутствие оптически активных атомов кислорода в кремнии при' водит к появлению полосы поглощения в области длин волн ~ 9,1 мкм,»' а углерода в области 16,5 мкм. Измерения проводят при комнатной^ температуре. Концентрация оптически активного кислорода (углеро-J 126

(17)

да) пропорциональна его коэффициенту поглощения. Для определения содержания этих примесей измеряют спектральную зависимость коэффициента пропускания в области пика кислородного (углеродного) поглощения. По полученной зависимости и толщине образца рассчитывают концентрацию кислорода (углерода) в кремнии:

N=T(l/d)ln(ri/r2),

где V - калибровочный коэффициент (для кислорода у = 2,45 ? 1017 см"2, для углерода V = 1,1 • Ю17 см"2); d - толщина образца, мм; Т,, Тг -максимальное и минимальное значения коэффициента пропускания, %.

Этим методом можно определять содержание кислорода в кремнии от 1 ? 10" до 3 • 1018 см"3, а углерода от 5 • 10" до 3 • 10,в см"3.

Концентрации бора и фосфора измеряют при температуре образца кремния •! 20 К. На основе регистрации оптического пропускания ИК-излучения в диапазоне длин волн 4-22,2 мкм и определения коэффициентов оптического поглощения по уравнению (17) рассчитывают концентрации бора и фосфора в кремнии (калибровочный коэффициент при этом принимают для бора у = 3,5 • 1013 см"2 и для фосфора у - 2,ЗХ Х1013 см"2). Пределы измерения концентраций бора и фосфора в кремнии составляют 1 • 1012 - 5 • 1014см"3.

Характерные спектры пропускания кремния с примесями приведены на рис. 58.

Метод нейтронно-активационного анализа [58] является в настоящее время наиболее чувствительным для целого ряда примесей в кремнии. Материал облучают потоком нейтронов, и за счет ядерной реакции образуются радиоактивные изотопы примесных элементов. Распад образовавшихся изотопов сопровождается излучением В-частиц и \-лучей, которые регистрируются специальными датчиками. По виду и интенсивности излучения определяют тип примесного элемента и его количество.

Нейтронно-активационный метод анализа позволяет одновременно определить более 60 элементов без разрушения образца. Предел обнаружения этим методом наиболее характерных примесей в кремнии имеет следующие значения, ат/см3:5 • Ю10 Ag; 1 • Ю10 As; 1 • 10е Аи; 3 ? Ю10 Cd 2 10'° Со; 8-Ю10 Сг; 2-Ю10 Си; 4-Ю12 Fe; 7-Ю10 Ga; 1- 10" In

1 ? 10,э К; 4 • 1013 Mn; 1 • 1012 Мо; 2 ? ID13 Na; 1 • 1012 №; 7 • 1012 Pd,

2 ? Ю10 Pt; 2 ? 109 Sb; 3 ? 1012 Sn; 5 • 1012 Sr; 5 • 10* Та; 1 • Ю10 W; 3-10" Zn.

В сочетании с радиационной авторадиографией нейтронно-активационный анализ позволяет контролировать также распределение примесей по поверхности исследуемого материала.

Для определения концентрации бора и фосфора в кремнии применяют также спектральный анализ низкотемпературной люминесценции

127

многочастичных экситон-примесных комплексов. Этот метод основан на измерении интенсивности излучения связанных экситонов. Люминесцентный метод обладает большой производительностью и позволяет определять содержание бора и фосфора в кремнии от 1 • 10" до 2х Х1013см"3.

Кроме перечисленных методов, для оценки содержания примесей в кремнии используют рентгеновский флюоресцентный анализ и элект-ронно-зондовый микроанализ [58]. Сущность первого метода заключается в возбуждении атомов образца пучком рентгеновского излучения и определении присутствующих элементов по спектру и интенсивности вторичного излучения. При использовании второго метода исследуемый образец облучается пучком быстрых электронов с энергиями 5-50 кэВ. В результате в образце генерируется характеристическое рентгеновское излучение. С применением специальных детекторов измеряют интенсивность рентгеновского излучения, характерного для каждого элемента, и определяют содержание примеси. Механическая обработка монокристаллов

По результатам измерения УЭС на образующей монокристалла кремния наносят метки в точках, в которых сопротивление соответствует!

требуемому для заданных марок. По этим меткам монокристалл разре-1

зают на части. j

Резку осуществляют вращающимся алмазным кругом с наружной!

128 i

режущей кромкой на станках типа ГД-151, скорость вращения круга 50 об/с. Алмазный круг - стальной диск толщиной 1,8 мм, на наружную кромку которого электрохимическим процессом наносят порошок алмаза с размером зерна 60/40 мкм.

При резке монокристалл закрепляют в специальных гидравлических зажимах и устанавливают в заданном месте под алмазным кругом, который после включения подается на монокристалл; при этом на режущую кромку круга поступает охлаждающая вода. Скорость подачи круга зависит от диаметра и свойств монокристалла.

После резки и определения соответствия сопротивления монокристалла заданному виду марки калибруют монокристалл для придания ему требуемого диаметра и строго цилиндрической формы. Калибровку монокристаллов проводят на круглошлифовальных станках типа ХШ1- 106Ф2 или ЗМ152 алмазным шлифовал