Латеральные Неоднородности Сапфировых Пластин По Данным Рентгеновских И Зондовых Методов

Abstract

Поступило в Редакцию 13 декабря 2018 г. В окончательной редакции 11 июля 2019 г. Принято к публикации 16 сентября 2019 г.Методами рентгеновской дифрактометрии, рентгеновской рефлектометрии, атомно-силовой микроскопии и склерометрии были исследованы пластины R-среза монокристаллов сапфира, выращенных методом Киропулоса и применяемых в качестве подложек для структур кремний−на−сапфире. Установлено, что даже в пределах одной пластины встречаются области с различной степенью совершенства кристаллической структуры. Показано, что результаты четырех методов исследования, построенных на различных физических принципах, находятся в хорошем соответствии и позволяют выявить области несовершенства структуры материала на поверхности пластины. Обоснована целесообразность осуществления комплексного контроля параметров пластин в нескольких областях для снижения брака при применении их в качестве подложек для изготовления электронных устройств.Ключевые слова: R-срез сапфира, рентгеновская дифрактометрия, рентгеновская рефлектометрия, атомносиловая микроскопия. ВведениеСинтетические монокристаллы сапфира (лейкосапфира) ввиду его высокой твердости и прозрачности этого материала в широком диапазоне длин волн светового излучения традиционно использовались и продолжают использоваться в качестве конструкционных материалов. Для этих применений высокое структурное совершенство получаемых кристаллов не является критически важным параметром. Иная ситуация складывается в двух других областях применения этих кристаллов. Речь идет в первую очередь об использовании сапфира в микроэлектронике и, в частности, о создании и использовании двуслойных структур " кремний−на−сапфире" (КНС). Технология получения КНС-структуры была разработана в начале шестидесятых годов прошлого века и имела своей целью создание материала, обеспечивающего малую мощность потребления быстродействующих интегральных схем (БИС) типа металл−окисел−полупроводник (КМОП) [1]. Для наращивания эпитаксиальных слоев кремния наиболее подходящими являются сапфировые подложки с Rориентацией поверхности. Эта плоскость сапфира имеет псевдосимметрию четвертого порядка, что обеспечивает эпитаксиальный рост монокристаллического слоя кремния с кристаллографической ориентацией (100). Не менее важным является применение подложек сапфира с R-ориентацией поверхности для нитридных техноло-гий, поскольку их использование позволяет получать " неполярные" пленки соединений с вюрцитной структурой [2,3], и, как результат, повышение эффективности устройств на их основе.Применение метода Киропулоса−Мусатова [4] в промышленном производстве позволяет получать кристаллы диаметром 400 mm и массой 200 kg [5].Другая область применения этих кристаллових использование в рентгеновской оптике. Кристаллы сапфира относятся к гексагональной сингонии и вследствие этого обладают высокой плотностью брэгговских отражений, что дает возможность их использования в качестве монохроматоров с высоким энергетическим разрешением. Кроме того, в отличие от кремния (который традиционно используется для изготовления рентгеновских мо...