ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Минцифры разработало новый порядок аккредитации ИТ-компаний

Минцифры предлагает аккредитовывать компании, в которых выручка от ИТ-деятельности составляет минимум 30%. Компании нужно будет вести раздельный учет доходов. В бухгалтерской отчетности, сформированной за предыдущий отчетный период, должна быть отражена выручка от профильной деятельности. Стартапы, не имеющие выручки, но инвестирующие в ИТ, также предлагается аккредитовывать. Среди других...

Внедрение 6 G в РФ упростит для россиян доступ к "сложным" технологиям и произведет революцию в качестве и форматах медиапотребления

В аппарате вице-премьера Дмитрия Чернышенко заявили поручение Минцифры до 1 августа вместе с Минобрнауки и Минфином предусмотреть при формировании бюджета на 2023 год и на последующий период финансирование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в сфере 6G. ( https://regnum.ru/news/it/3653494.html ) А уже 27 июля 2022 стало известно, что «Сколтех» и Научно-исследовательский инст...

Андрей Козицын покинул пост генерального директора УГМК

ОАО «УГМК» сообщает о том, что 19 июля 2022г. Андрей Анатольевич Козицын проинформировал ОАО «УГМК» о своём намерении покинуть пост генерального директора ОАО «УГМК». Указанное решение принято в связи с возможным наложением в будущем персональных санкций со стороны иностранных государств и направлено на исключение возможного опосредованного применения санкций к компаниям группы УГМК. Целью реше...

На Саммите деловых кругов «Сильная Россия» - 2022 обсудили основные направления экономического развития

12 июля участники саммита деловых кругов «Сильная Россия» обсудили вопросы развития Российской экономики в четырех направлениях: оборонно-промышленном комплексе, космической отрасли, сфере информационных технологий и секторе ЖКX. Модератором Пленарного заседания выступил Денис Борисович Кравченко, Первый заместитель председателя Комитета Государственной Думы Федерального Собрания Российской Фед...

Создание российского геометрического ядра для отечественной PLM-системы: Росатом предложил цифровой нацпроект

Создание российского геометрического ядра для промышленного программного обеспечения тяжелого класса может стать национальным цифровым проектом, который обеспечит суверенитет российских разработок и закрепит позиции России в числе цифровых стран-лидеров. А объединение усилий разработчиков и индустриальных заказчиков для развития отраслевых версий тяжелой PLM позволит решить задачу ускоренного созд...

Поправки в Налоговый кодекс, которые приняла Госдума, расширяют льготы для ИТ-компаний

Госдума приняла изменения в Налоговый кодекс. Законопроект был разработан Минцифры совместно с Минфином и ранее одобрен Правительством. Замглавы Минцифры России Максим Паршин об изменениях для отрасли: «Предложенные Минцифры и Минфином поправки в Налоговый кодекс, которые приняла Госдума, расширяют льготы для ИТ-компаний и дополняют список получателей льгот. Например, теперь на льготы теперь мо...

1 Декабря 2009

Метод определения толщины слоя пористого кремния

Метод определения толщины слоя пористого кремния
Автoры: Шелoнин Евгений Алекcандрoвич, Хoрт Андрей Михайлoвич, Якoвенкo Анатoлий Геoргиевич, Гвелеcиани Алекcандр Алекcандрoвич

Иcпoльзoвание: в микрo- и oптoэлектрoнике для пoлучения пoриcтoгo кремния при изготовлении различных cтруктур, обладающих cпоcобноcтью к фотолюминеcценции и электролюминеcценции, например в качеcтве индикаторов, а также для изготовления пориcтой оcновы для химичеcких cенcоров, проcветляющего cлоя для кремниевых солнечных элементов или промежуточный слой гетероструктур. Сущность изобретения: для определения толщины слоя пористого кремния, полученного электрохимическим травлением на подложке из монокристаллического кремния p-типа проводимости с последующим окислением, в процессе получения пористого кремния на этапе его окисления измеряют время окисления ( , секунды) слоя пористого кремния, сформированного травлением, и вычисляют толщину (T, мкм) слоя пористого кремния по формуле T=(1,171+1,422In )· (где - удельное электросопротивление исходного монокристаллического кремния в интервале 0,5-50 Ом.см). Техническим результатом изобретения является упрощение способа определения толщины слоя пористого кремния и повышение точности определения. 1 табл.

Данное изобретение относится к области микро- и оптоэлектроники, а конкретно - к формированию пористого кремния в виде слоев на подложках из монокристаллического кремния. Пористый кремний является материалом, способным к фото- и электролюминесценции в видимой области спектра, который может быть использован для изготовления приборов, излучающих свет в видимой области от красного до зеленого в зависимости от характеристик сформированного пористого кремния. Кроме того, пористый кремний может быть использован в качестве пористой основы для химических сенсоров, а также как просветляющий слой для кремниевых солнечных элементов или промежуточный слой гетероструктур.

Для пористого кремния, сформированного электрохимическим травлением известен [Beale M.J., Benjamin J.D., Uren M.J. et al. An experimental and theoretical study of the formation and microstructure of porous silicon. // J.Cryst. Growth. 1985. Vol.73 (2). p.622] метод определения толщины получаемого слоя пористого кремния ее непосредственным измерением с помощью оптического или электронного микроскопа на сколе подложки со сформированным на ней слоем пористого кремния.

Недостатком этого метода является то, что он разрушающий приводит к уничтожению сформированного пористого кремния и не может быть использован непосредственно в процессе получения пористого кремния.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому методу является оптоакустический метод [С.М.Жаркий, А.А.Карабутов, И.М.Пеливанов, Н.Б.Подымова, В.Ю.Тимошенко. Исследование слоев пористого кремния лазерным ультразвуковым методом. - Физика и техника полупроводников, 2003, т.37, вып.4, стр.485-489], который основан на определении прохождения ультразвука, генерированного импульсным лазером, через подложку из монокристаллического кремния p-типа проводимости с удельным электросопротивлением 1 Ом.см со сформированным на ней электрохимическим травлением слоем пористого кремния с переотражением на границах сред. При этом подложку после формирования на ней слоя пористого кремния размещают в соответствующем измерительном устройстве, возбуждают ультразвуковую волну лазерным излучением и определяют датчиком величину задержки во времени восприятия переотраженной ультразвуковой волны. Данный метод является неразрушающим методом определения толщины слоя пористого кремния.

Недостатком прототипа является сравнительная сложность используемой измерительной аппаратуры и необходимость в дополнительных операциях для измерения толщины (размещение образца в измерительном устройстве и определение временных параметров переотражения ультразвуковой волны). Кроме того, в случае формирования сравнительно толстых слоев пористого кремния (при больших величинах времени и/или тока травления) увеличивается ошибка определения толщины, что связано с образованием углубления над сформированным слоем пористого кремния и изменением глубины такого углубления с изменением условий травления. Погрешность измерения толщины в прототипе составляла ±1 мкм, что соответствовало примерно 7%.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение метода определения толщины сформированного слоя пористого кремния и повышение точности определения.

Данный технический результат достигается тем, что непосредственно в процессе получения пористого кремния электрохимическим травлением с последующим окислением на этапе окисления измеряют время окисления ( , секунды) слоя пористого кремния, сформированного травлением, и вычисляют толщину (T, мкм) слоя пористого кремния по формуле T=(1,171+1,422ln )· (где - удельное электросопротивление исходного монокристаллического кремния в интервале 0,5-50 Ом.см).

Под термином «время окисления» в данном описании понимается промежуток времени от момента начала этапа окисления до момента начала повышения напряжения на электролитической ячейке (при поддержании постоянной величины протекающего тока), который соответствует завершению этапа окисления пористого кремния.

Предлагаемый метод иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

В качестве исходного монокристаллического кремния использовали подложки из кремния марки КДБ-0,5 с полированной поверхностью (удельное электросопротивление монокристаллического кремния при его контрольном измерении четырехзондовым методом составляло 0,48 Ом.см). Подложки из монокристаллического кремния травили в электролитической ячейке с использованием платинового анода и свежеприготовленного (для каждого образца) электролита из плавиковой кислоты (47%) и этанола в объемном соотношении 3:7. Ток травления составлял 10 мА. Для получения слоев пористого кремния разной толщины изменяли время травления от 5 до 30 мин. После травления указанный электролит без извлечения образца из электролитической ячейки заменяли на электролит для окисления, в качестве которого использовали насыщенный водный раствор нитрата калия, и окисляли сформированные слои пористого кремния при токе через ячейку, составляющем 5 мА.

Для каждого из образцов определяют время окисления из зависимости напряжения на электролитической ячейке от времени. Для контроля для каждого из полученных образцов пористого кремния затем при использовании оптического микроскопа ПОЛАМ P-312 измеряют толщину слоя пористого кремния на сколе подложки. Полученные результаты представлены в таблице. Толщину (T, мкм) слоев пористого кремния от времени (т, секунды) окисления вычисляют по формуле:

где - удельное электросопротивление исходного монокристаллического кремния, Ом.см, в данном примере 0,48 Ом.см.

В таблице представлены результаты расчетов толщины T в зависимости от времени окисления с учетом величины исходного монокристаллического кремния (в данном примере 0,48 Ом.см) и результаты измерения толщины с использованием оптического микроскопа.

Пример 2

Пористый кремний формировали аналогично примеру 1, за исключением того, что в качестве исходного монокристаллического кремния использовали подложки из кремния марки КДБ-1 (удельное электросопротивление монокристаллического кремния составляло 1,05 Ом.см). Толщину (T, мкм) слоев пористого кремния от времени ( , секунды) окисления вычисляют по формуле (1), где составляло 1,05 Ом.см. Аналогично примеру 1, для контроля измеряют толщину слоев пористого кремния оптическим микроскопом на сколе подложки. В таблице представлены результаты расчетов толщины T в зависимости от времени окисления с учетом величины исходного монокристаллического кремния (в данном примере 1,05 Ом.см) и результаты измерения толщины с использованием оптического микроскопа.

Пример 3

Пористый кремний формировали аналогично примеру 1, за исключением того, что в качестве исходного монокристаллического кремния использовали подложки из кремния марки КДБ-10 (удельное электросопротивление монокристаллического кремния составляло 9,8 Ом.см). Толщину (T, мкм) слоев пористого кремния от времени ( , секунды) окисления вычисляют по формуле (1), где составляло 9,8 Ом.см. Аналогично примеру 1, для контроля измеряют толщину слоев пористого кремния оптическим микроскопом на сколе подложки. В таблице представлены результаты расчетов толщины T в зависимости от времени окисления с учетом величины исходного монокристаллического кремния (в данном примере 9,8 Ом.см) и результаты измерения толщины с использованием оптического микроскопа.

Пример 4

Пористый кремний формировали аналогично примеру 1, за исключением того, что в качестве исходного монокристаллического кремния использовали подложки из кремния марки КДБ-50 (удельное электросопротивление монокристаллического кремния составляло 51,0 Ом.см). Толщину (T, мкм) слоев пористого кремния от времени ( , секунды) окисления вычисляют по формуле (1), где составляло 51,0 Ом.см. Аналогично примеру 1, для контроля измеряют толщину слоев пористого кремния оптическим микроскопом на сколе подложки. В таблице представлены результаты расчетов толщины T в зависимости от времени окисления с учетом величины исходного монокристаллического кремния (в данном примере 51,0 Ом.см) и результаты измерения толщины с использованием оптического микроскопа.

Из таблицы видно, что для монокристаллического кремния p-типа с удельным электросопротивлением в интервале 0,5-50 Ом.см время окисления зависит от толщины сформированного слоя пористого кремния, что используют для определения толщины сформированного слоя пористого кремния непосредственно в процессе его изготовления. Погрешность определения толщины составляет в среднем 2-3%.

Таким образом, предлагаемый метод не требует дополнительного оборудования, поскольку достаточно использовать лишь те приборы, которые необходимы для поддержания заданных технологических параметров процесса изготовления пористого кремния (в том числе, для поддержания заданной постоянной величины тока травления и окисления) при контроле времени этапов такого процесса (этапа электрохимического травления и этапа окисления).

Кроме того, предлагаемый метод определения толщины слоя пористого кремния по времени окисления можно использовать для контроля разброса толщины слоев в партии подложек из монокристаллического кремния со слоем пористого кремния, с тем, чтобы гарантировать постоянство толщины слоев пористого кремния в данной партии с отбраковкой образцов, не удовлетворяющих заданным критериям.

Параметры образцов пористого кремния, приготовленных в примерах практического осуществления 1-4
 
ПримерУдельное электросопротивление исходного монокристаллического кремния , Ом.смВремя травления, минВремя окисления , с Толщина слоя пористого кремния, измеренная оптическим микроскопом, мкм слоя пористого кремния, измеренная оптическим микроскопом, мкм

Толщина слоя пористого кремния, рассчитанная по формуле (1) Т, мкм

10.48540.50.5
102322.9
20851110.8
301151414.6
21.055343.8
1078.58.7
20101212.4
30121514.9
39.81031313.2
2052222.1
3083635.3
451101.51010.1
2021313.5
302.51616.9


Формула изобретения

Метод определения толщины слоя пористого кремния, полученного электрохимическим травлением на подложке из монокристаллического кремния p-типа проводимости с последующим окислением, отличающийся тем, что в процессе получения пористого кремния на этапе его окисления измеряют время окисления ( , с) слоя пористого кремния, сформированного травлением, и вычисляют толщину (T, мкм) слоя пористого кремния по формуле T=(1,171+1,422 ln )· (где - удельное электросопротивление исходного монокристаллического кремния в интервале 0,5-50 Ом·см).

Кол-во просмотров: 11334
На правах рекламы