Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации

Приведены зависимости напряжений в области действия сосредоточенной силы при трехопорном изгибе тонкой полупроводниковой пластины Ge. При выбранных размерах и условиях деформирования превышение напряжений в образце вблизи концентратора существенно на глубине до 25 μm и на расстоянии от него < 1.2...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Уколов, А.И., Надточий, В.А., Нечволод, Н.К.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2013
Schriftenreihe:	Физика и техника высоких давлений
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69673
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации / А.И. Уколов, В.А. Надточий, Н.К. Нечволод // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 4. — С. 83-91. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-69673
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-696732014-10-19T03:01:52Z Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации Уколов, А.И. Надточий, В.А. Нечволод, Н.К. Приведены зависимости напряжений в области действия сосредоточенной силы при трехопорном изгибе тонкой полупроводниковой пластины Ge. При выбранных размерах и условиях деформирования превышение напряжений в образце вблизи концентратора существенно на глубине до 25 μm и на расстоянии от него < 1.2 mm вдоль поверхности. Полученное методом структурного анализа распределение дефектов в приповерхностном слое качественно согласуется с результатами электрических измерений времени жизни τ неосновных носителей заряда. Использованный зондовый метод измерения τ может быть рекомендован для контроля степени дефектности на малых фрагментах интегральных схем (ИС). Наведенно залежності напружень в області зосередженої сили при триопорному згинанні тонкої напівпровідникової пластини Ge. При вибраних розмірах та умовах деформування перевищення напружень у зразку поблизу концентратора істотне на глибині до 25 μm і на відстані від нього < 1.2 mm уздовж поверхні. Отриманий за методом структурного аналізу розподіл дефектів якісно узгоджується з результатами електричних вимірювань часу життя τ неосновних носіїв заряду. Використаний зондовий метод вимірювань τ може бути рекомендованим для контролю міри дефектності на малих фрагментах інтегральних схем (ІС). This paper shows the possibility of evaluation of the degree of imperfection of the Ge plate in a complex stress-strain state by measuring the lifetime of minority carriers τ. The plates of monocrystalline Ge of n- and p-type in the form of 0.8 × 4 × 17 mm in size oriented along the [111], [112] and [110] directions were tested. Deformation was performed by three-point bend at σm = 80 MPa for 24 h. The temperature of the sample during experiment did not exceed 310 K. The focus was on evaluation of the degree of imperfection near the supports (stress concentrators) of the deformed plate. The distribution of the total stress σ near the point of force application was found with account of the effect of normal σx and horizontal σy components of the radial pressure. It is noted that at the chosen conditions, the excess of deformation stresses in the Ge crystal in area of the supports is substantial at the depth up to 25 μm and the distance of < 1.2 mm along the surface of the support. The performed theoretical calculations of stresses are in qualitative agreement with the distribution of the introduced structural defects in the surface layer and the electrical measurements of the structure-sensitive properties of the defect layer. The used probe method for measuring τ allows a high level of local measurements and can be recommended for the control of the degree of imperfection in small fragments of integrated circuits in a production environment. 2013 Article Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации / А.И. Уколов, В.А. Надточий, Н.К. Нечволод // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 4. — С. 83-91. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 71.10.w, 85.60.Dw, 73.40.Lq http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69673 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Приведены зависимости напряжений в области действия сосредоточенной силы при трехопорном изгибе тонкой полупроводниковой пластины Ge. При выбранных размерах и условиях деформирования превышение напряжений в образце вблизи концентратора существенно на глубине до 25 μm и на расстоянии от него < 1.2 mm вдоль поверхности. Полученное методом структурного анализа распределение дефектов в приповерхностном слое качественно согласуется с результатами электрических измерений времени жизни τ неосновных носителей заряда. Использованный зондовый метод измерения τ может быть рекомендован для контроля степени дефектности на малых фрагментах интегральных схем (ИС).
format	Article
author	Уколов, А.И. Надточий, В.А. Нечволод, Н.К.
spellingShingle	Уколов, А.И. Надточий, В.А. Нечволод, Н.К. Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации Физика и техника высоких давлений
author_facet	Уколов, А.И. Надточий, В.А. Нечволод, Н.К.
author_sort	Уколов, А.И.
title	Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации
title_short	Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации
title_full	Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации
title_fullStr	Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации
title_full_unstemmed	Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации
title_sort	распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69673
citation_txt	Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации / А.И. Уколов, В.А. Надточий, Н.К. Нечволод // Физика и техника высоких давлений. — 2013. — Т. 23, № 4. — С. 83-91. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
series	Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv	AT ukolovai raspredeleniedefektovvtonkihpoluprovodnikovyhplastinahprinizkotemperaturnojdeformacii AT nadtočijva raspredeleniedefektovvtonkihpoluprovodnikovyhplastinahprinizkotemperaturnojdeformacii AT nečvolodnk raspredeleniedefektovvtonkihpoluprovodnikovyhplastinahprinizkotemperaturnojdeformacii
first_indexed	2025-07-05T19:08:31Z
last_indexed	2025-07-05T19:08:31Z
_version_	1836835156257669120
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 © А.И. Уколов, В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, 2013 PACS: 71.10.w, 85.60.Dw, 73.40.Lq А.И. Уколов, В.А. Надточий, Н.К. Нечволод РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ В ТОНКИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИНАХ ПРИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕФОРМАЦИИ Донбасский государственный педагогический университет ул. Генерала Батюка, 19, г. Славянск, Донецкая обл., 84116, Украина Статья поступила в редакцию 1 октября 2012 года Приведены зависимости напряжений в области действия сосредоточенной силы при трехопорном изгибе тонкой полупроводниковой пластины Ge. При выбранных размерах и условиях деформирования превышение напряжений в образце вблизи концентратора существенно на глубине до 25 μm и на расстоянии от него < 1.2 mm вдоль поверхности. Полученное методом структурного анализа распределение де- фектов в приповерхностном слое качественно согласуется с результатами элек- трических измерений времени жизни τ неосновных носителей заряда. Использован- ный зондовый метод измерения τ может быть рекомендован для контроля степе- ни дефектности на малых фрагментах интегральных схем (ИС). Ключевые слова: напряжение, дефекты, дислокации, время жизни Наведенно залежності напружень в області зосередженої сили при триопорному згинанні тонкої напівпровідникової пластини Ge. При вибраних розмірах та умовах деформування перевищення напружень у зразку поблизу концентратора істотне на глибині до 25 μm і на відстані від нього < 1.2 mm уздовж поверхні. Отриманий за методом структурного аналізу розподіл дефектів якісно узгоджується з ре- зультатами електричних вимірювань часу життя τ неосновних носіїв заряду. Ви- користаний зондовий метод вимірювань τ може бути рекомендованим для кон- тролю міри дефектності на малих фрагментах інтегральних схем (ІС). Ключові слова: напруження, дефекти, дислокації, час життя 1. Введение Вопросам дефектообразования в напряженных тонких пластинах Ge и Si уделяется особое внимание в связи с применением кристаллов большого размера в производстве ИС [1]. Установлено [2], что около 50% отказов в микроэлектронных приборах вызвано механическими воздействиями, возникающими в процессе произ- водства, испытаний и эксплуатации как самого прибора, так и элементов, входящих в его состав. Распределение напряжений в полупроводниковом кристалле обусловлено совокупностью технологических операций на раз- Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 84 личных стадиях производства ИС – от выращивания до механических испы- таний готовой продукции. Комплексное исследование микропластичности полупроводниковых кристаллов Ge при низких температурах (T < 0.35Tmelt) показало [3], что в зависимости от уровня механических напряжений и спо- соба деформирования вблизи поверхности образуется дефектный слой тол- щиной до 100 µm из вакансионно-примесных кластеров и дислокаций, а в толще кристалла сохраняется относительное совершенство [3−6]. Размеры современных полупроводниковых структур весьма ограничены как вдоль поверхности, так и по толщине и составляют десятки-сотни микрометров. Поэтому такие структуры могут находиться в пределах аномального де- фектного слоя, образованного за счет действия концентраторов напряжения на краях пластины или пленочного покрытия, неровностях поверхности, включениях, скоплениях ростовых дефектов [7,8]. Уровень остаточных на- пряжений в ИС определяется физико-механическими характеристиками элементов конструкции, уровнями механических и термических воздействий в процессе производства и чаще всего не поддается теоретическим расчетам. В [2] отмечается отсутствие практических методов производственного кон- троля уровней внутренних напряжений и плотности структурных дефектов в ИС из-за сложности конструктивной иерархии активных и пассивных эле- ментов, составляющей приборную структуру. В данной работе показана возможность оценки распределения структур- ных дефектов на основе электрических измерений времени жизни τ нерав- новесных носителей заряда на поверхности деформированной трехопорным изгибом пластины Ge. Параметр τ претерпевает заметное уменьшение уже при малых плотностях дефектов, когда изменения концентрации и подвиж- ности основных носителей заряда незначительны [9,10]. Зондовый метод определения τ обладает высокой степенью локальности и позволяет по рас- пределению структурных дефектов в напряженных областях устанавливать его корреляцию с полями созданных напряжений. 2. Методика эксперимента В эксперименте использовали монокристаллический Ge n- и p-типов про- водимости в виде пластин с размерами 0.8 × 4 × 17 mm, ориентированных соответственно по направлениям [111], [112] и [110]. После резки дефекты обработки удаляли путем шлифования микропорошками АСМ-5, АСМ-1 и химико-динамического полирования. Деформирование выполняли трех- опорным изгибом по схеме, приведенной на рис. 1,а. Нагружение осуществ- ляли путем ступенчатого нарастания давления силой F. Величина одной ступени нагружения Δσ = 10 MPa, время выдержки образца под нагрузкой на каждой ступени составляло 3 h, а полное время испытаний − 24 h. Для интенсификации диффузионных процессов одновременно с деформацией изгибом кристаллы Ge облучали ультразвуком (УЗ) с частотой 22.5 kHz при мощности облучения 5 W. Температура образца во время деформирования не превышала 310 K. Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 85 Структурные исследования по- верхности Ge выполняли методом оптической микроскопии. Изменение электрических свойств, обусловлен- ных дефектами структуры, оценива- ли путем измерения эффективного времени жизни неосновных носите- лей заряда τeff импульсным методом модуляции проводимости в точеч- ном контакте металлического зонда с поверхностью образца [11,12]. Дос- тоинством этого метода является вы- сокая локальность измерений: значе- ния τeff определяются процессами рекомбинации избыточных носите- лей заряда на дефектах структуры в небольшой приконтактной области диаметром ≈ 10а (где а − радиус конца зонда), что дает возможность оценивать уровень дефектности на очень малых фрагментах ИС. Ранее нами были определены условия [11,13], при которых данная методика определе- ния τeff применима к структуре с дефектным поверхностным слоем. В [11] показано, что при уменьшении времени задержки td измерительного им- пульса напряжения, следующего за инжектирующим, можно оценивать сте- пень дефектности в тонком приповерхностном слое Ge по измеренным зна- чениям τeff. 3. Распределение напряжений вблизи концентраторов Элементарная формула для напряжений при изгибе [14] в призматиче- ских стержнях дает удовлетворительные результаты только на некотором расстоянии от точки приложения силы. Вблизи этой точки будут значитель- ные отклонения в распределении напряжений. Для случая тонкой пластины с прямоугольным сечением можно получить строгое решение для распреде- ления напряжений, рассматривая действие на нее силы F при нагружении клином определенной ширины (рис. 2 [15]). Указанная на рисунке модель позволяет рассчитать концентрацию напряжений, а затем полученные ре- зультаты учесть в схеме трехопорного изгиба (см. рис. 1,а). Распределение напряжений имеет цилиндрическую симметрию радиуса r. Выделенный элемент поверхности А подвергается простому сжатию в радиальном на- правлении, а напряжение cosθσr Fk br = − , (1) Рис. 1. Схема деформирования пласти- ны трехопорным изгибом (а) и распре- деление дефектов вблизи концентрато- ров (б): 1 – образец Ge, 2 – акустический излучатель Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 86 где r – радиальное расстояние от точки приложения груза, b – ширина пла- стины. Коэффициент k = π/2 определяется из того обстоятельства, что на- пряжения σr, распределенные вдоль полуокружности (показанной на рис. 2 штриховой линией), находятся в равновесии с силой F. Если рассмотреть горизонтальную плоскость mn, то нормальное напряжение σy, действующее по этой плоскости, будет равно 3 4 2 2 cos θ 2 cos θσ σ cos θ π πy r F F br by = = − = − . (2) При определении равнодействующих горизонтальных составляющих ра- диальных давлений в [15] показано, что сосредоточенная сила F вызывает расклинивающее действие двумя противоположными силами величиной F/π (рис. 2). В случае пластины толщиной h и шириной b эти силы, действую- щие на расстоянии h/2 от поверхности, вызывают в срединном поперечном сечении не только растягивающие напряжения, определяемые формулой σ πx F hb ′ = , (3) но также и напряжения изгиба, описываемые выражением σ 2πx z Fh y I ′′ = − , (4) в котором Fh/2π − изгибающий момент, вызываемый горизонтальными си- лами F/π; y – расстояние от верхней плоскости пластины; Iz = bh3/12 – мо- мент инерции поперечного сечения. Накладывая напряжения из уравнений (3) и (4) на напряжение при трехопорном изгибе, определяемое по элемен- тарной формуле для призматических стержней, находим, что нормальные напряжения в срединном поперечном сечении имеют вид 2 2 1.5 6σ π πx Fl F Fy bhbh bh = + − . (5) Здесь первое слагаемое принято равным σmax, как для поверхностного слоя в обычной формуле при изгибе стержней [14]. Такое допущение правомерно для данной задачи при рассмотрении концентрации напряжений в тонком приповерхностном слое в области действия силы F. Рис. 2. Распределение напряжений в пластине под действием сосредоточен- ной силы F Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 87 Распределение полных напряже- ний в области действия деформи- рующей силы F (см. рис. 1,а) было найдено с учетом составляющих σy (2) и σx (5), размеров пластины герма- ния (l = 17 mm, b = 4 mm, h = 0.8 mm), а также величины силы F = 8 N. Ре- зультаты расчетов приведены графи- чески на рис. 3, где точка приложе- ния силы соответствует началу ко- ординат. При x = 0 на расстоянии от поверхности y = 2 μm полное напря- жение σ ≈ 650 MPa, но резко снижа- ется по мере роста y (рис. 2) до зна- чения σ ≈ 80 MPa, определяемого первым слагаемым в формуле (5), т.е. концентрация напряжений существен- на лишь в слое толщиной ~ 25 μm. На расстояниях y > 25 μm и x > 1.2 mm полное напряжение можно опреде- лить по элементарной формуле для балки при трехопорном изгибе. Распределение напряжений в образце над нижними опорами можно найти подобным способом с учетом деформирования силой величиной F/2. 4. Распределение дефектов в деформированном образце по результатам электрических измерений Учет распределения статических и знакопеременных напряжений при УЗ- воздействии, длительности испытаний при выбранной температуре (T ~ 310 K), типа источников дислокаций в выращенном кристалле Ge и физических свойств приповерхностного слоя, а также выполненные структурные иссле- дования в данной работе и в [3−8] c помощью оптической, электронной и атомно-силовой микроскопии позволили установить следующее: 1. В приповерхностном слое толщиной в несколько десятков нанометров возникает массоперенос вещества вдоль поверхности, а глубже (до 5 μm) – генерируются вакансионно-приместные кластеры и дислокационные петли, большей частью выходящие на поверхность. При наличии градиента напря- жений диффузия атомов вдоль поверхности и вдоль дислокаций на поверх- ность порождает образование островков или гребней нанометровой высоты из совокупности островков [7,8]. Этот эффект наиболее выражен около кон- центраторов напряжений вблизи точки приложения силы F и опор. 2. В более глубоких слоях под опорами на расстоянии от поверхности до 100 μm и в тонком (до нескольких микрометров) слое, где не проявляется Рис. 3. Зависимость полных напряжений в области приложения силы F от рас- стояния x вдоль поверхности и y − в глубь пластины (на кривых указаны рас- стояния y, μm) Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 88 концентрация напряжений от опор, образуются вакансионно-примесные кластеры сферической формы или вакансионные диски вокруг ростовых включений. Их размеры, плотность и глубина залегания зависят от уровня напряжений и пересыщения вакансиями [3,6,16], которыми интенсивно на- сыщается приповерхностный слой под действием статической загрузки и УЗ-облучения. Известно, что дефекты типа дислокаций и кластеров как эффективные центры рекомбинации [17−21] уменьшают время жизни τ неосновных носи- телей заряда (в данном случае дырок) в соответствии с зависимостью τ = А/N (где А – константа, N – плотность дефектов). На процессы рекомбинации неравновесных носителей электрических за- рядов, инжектируемых с металлического зонда в кристалл, влияет сама по- верхность, введенные деформированием дефекты приповерхностного слоя, а также ростовые дефекты в объеме кристалла. Поэтому при наличии не- скольких видов рекомбинации математическую связь эффективного (изме- ряемого) времени жизни неосновных носителей заряда τeff с временем жизни неосновных носителей заряда на поверхности τs, в дефектном слое τl и объ- еме кристалла τV можно выразить формулой [11,17]: eff 1 1 1 1 τ τ τ τs l V = + + . (6) Величина слагаемого 1 2 τs s h = определяется толщиной пластины h и скоро- стью поверхностной рекомбинации зарядов s. Значение параметра s в силь- ной степени зависит от состояния поверхности и может изменяться в интер- вале 2–106 cm/s. В данном эксперименте для уменьшения параметра s пла- стины Ge перед измерениями подвергали травлению в перекиси водорода. После такой обработки s = 50 cm/s [22]. Время жизни τl в дефектном слое изменялось от 80 до 250 µs. Величины рассчитанного времени τs = 800 µs и объемного времени жизни (по сертификату τV = 250 µs) для данного образца учитывались как постоянные. Поэтому для тонкой пластины Ge с учетом введенных дефектов структуры время жизни в слое τl определяли как eff 1 1 const τ τl = − . (7) Значения τeff измеряли в разных точках вдоль образца с шагом 1 mm по прямой, проходящей посредине плоскости сжатия и растяжения. Результаты расчетов τl приведены на рис. 4. Концентрация дефектов и толщина дефект- ного слоя на плоскости растяжения максимальна в местах, где τl достигает своего минимума (точки a, c, e) и принимает значения, близкие к τV = 250 µs в областях с незначительными структурными нарушениями. Для верхней плоскости наблюдается только один провал вблизи точки f на кривой τl, Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 89 Рис. 4. Зависимость времени жизни τl неравновесных носителей заряда в дефект- ном слое от расстояния x вдоль верхней (1) и нижней (2) поверхностей пластины Ge: точки a, c, e, f − максимальная концентрация дефектов в приповерхностном слое, точки b, d − незначительные структурные нарушения. На вставках приведены оптические снимки деформационных дефектов соответствующий области максимальной концентрации напряжений (см. рис. 1,б и рис. 3). На рис. 4 представлены оптические снимки структурных нарушений в разных областях на плоскости растяжения, выявленные хими- ческим травлением. Подбором состава травителя и режима обработки мож- но зафиксировать мелкие детали структуры типа кластеров и выходов дис- локаций [4−7]. 5. Выводы 1. Выполнены теоретические расчеты и получена конечная формула для оценки распределения напряжений вблизи концентраторов в полупроводни- ковой пластине, подвергаемой трехопорному изгибу. 2. Предложен новый метод электрических измерений времени жизни не- равновесных носителей заряда τ в приповерхностных слоях полупроводни- ков, обладающий высокой степенью локальности измерений и чувствитель- ностью к структурным нарушениям. Измерения τ на деформированных об- разцах Ge показали хорошее соответствие с распределением введенных структурных дефектов и механических напряжений. Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 90 1. В.А. Перевощиков, В.Д. Скупов, Вестник Нижегородского государственного университета, серия: Физика твердого тела № 2, 103 (2001). 2. В.С. Сергеев, О.А. Кузнецов, Н.П. Захаров, В.А. Летягин, Напряжения и дефор- мации в элементах микросхем, Радио и связь, Москва (1987). 3. В.О. Надточій, Дис. … д-ра фіз.-мат. наук, ХНУ, Харків (2006). 4. В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, Д.Г. Сущенко, ФТВД 11, № 1, 104 (2001). 5. В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, Н.Н. Голоденко, ФТВД 14, № 3, 42 (2004). 6. V. Nadtochiy, I. Zhikharev, M. Golodenko, M. Nechvolod, Solid State Phenomena 94, 253 (2003). 7. В.А. Надточий, А.И. Уколов, В.П. Алехин, Деформация и разрушение материа- лов № 4, 26 (2012). 8. В.А. Надточий, А.И. Уколов, Н.К. Нечволод, ФТВД 22, № 3, 7 (2012). 9. Ю.А. Тхорик, Структурная релаксация в полупроводниковых кристаллах и при- борных структурах, Феникс, Киев (1994). 10. В.С. Вавилов, Б.М. Горин, Н.С. Данилин и др, Радиационные методы в твердо- тельной электронике, Радио и связь, Москва (1990). 11. А.И. Уколов, В.А. Надточий, Н.Н. Голоденко, Вісник ХНУ, серія «Фізика» 915, № 1, 65 (2011). 12. Л.П. Павлов, Методы измерения параметров полупроводниковых материалов, Высшая школа, Москва (1987). 13. Патент на винахід 97999 МПК G01N 27/87, Спосіб визначення міри дефектності приповерхневих шарів монокристалів германію або кремнію, В.О. Надточій, О.І. Уколов, Опуб. 10.04.12. 14. Ю.А. Концевой, Ю.М. Литвинов, Э.А. Фаттахов, Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур, Радио и связь, Москва (1982). 15. С.П. Тимошенко, Сопротивление материалов. Более сложные вопросы теории и задачи, Наука, Москва (1965). 16. V. Nadtochiy, N. Golodenko, N. Nechvolod, Functional Materials 10, 702 (2003). 17. Р. Смит, Полупроводники, Мир, Москва (1982). 18. Г. Матаре, Электроника дефектов в полупроводниках, Мир, Москва (1974). 19. М.Г. Мильвидский, В.В. Чалдышев, ФТП 32, 513 (1998). 20. Ю.А. Концевой, ФТП 4, 1184 (1970). 21. Л.А. Казакевич, П.Ф. Лугаков, ФТП 32, 129 (1998). 22. L.I. Berezhinsky, E.F. Venger, I.E. Matyash, B.K. Serdega, Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics 7, 441 (2004). A.I. Ukolov, V.A. Nadtochy, N.K. Nechvolod DISTRIBUTION OF THE DEFECTS IN THIN SEMICONDUCTOR PLATES AT LOW-TEMPERATURE DEFORMATION This paper shows the possibility of evaluation of the degree of imperfection of the Ge plate in a complex stress-strain state by measuring the lifetime of minority carriers τ. The plates of monocrystalline Ge of n- and p-type in the form of 0.8 × 4 × 17 mm in size ori- ented along the [111], [112] and [110] directions were tested. Deformation was per- formed by three-point bend at σm = 80 MPa for 24 h. The temperature of the sample dur- ing experiment did not exceed 310 K. Физика и техника высоких давлений 2013, том 23, № 4 91 The focus was on evaluation of the degree of imperfection near the supports (stress concentrators) of the deformed plate. The distribution of the total stress σ near the point of force application was found with account of the effect of normal σx and horizontal σy components of the radial pressure. It is noted that at the chosen conditions, the excess of deformation stresses in the Ge crystal in area of the supports is substantial at the depth up to 25 μm and the distance of < 1.2 mm along the surface of the support. The performed theoretical calculations of stresses are in qualitative agreement with the distribution of the introduced structural defects in the surface layer and the electrical measurements of the structure-sensitive properties of the defect layer. The used probe method for measuring τ allows a high level of local measurements and can be recommended for the control of the degree of imperfection in small fragments of integrated circuits in a production environment. Fig. 1. Scheme of deformation of a plate by three-point bending (а) and distribution of the defects near the concentrators (б): 1 – Ge sample, 2 – acoustic radiator Fig. 2. Stress distribution in the plate under the action of a concentrated force F Fig. 3. Dependence of the total stress at the site of force application F at the distance x along the surface and deep into of the plate (the distance y, μm is marked on the curves) Fig. 4. Dependence of lifetime τl of nonequilibrium charge carriers in the defect layer vs the distance x along the upper (1) and the lower (2) surfaces of the Ge plate: the points a, c, e, f mark the maximum concentration of defects in the surface layer; the points b, d mark unimportant structural defects. The inset shows the optical images of deformation defects

Распределение дефектов в тонких полупроводниковых пластинах при низкотемпературной деформации

Institution

Ähnliche Einträge