硅晶体定向测量的光学方法

　　前言

　　晶体的定向是由与晶粒的形状和晶格所确定的晶向有关的晶体的各几何方向间的联系来确定的。硅晶体定向测量的方法很多，但相比之下，光学方法更具有特点。它使用　　起来简单、定向准确、可靠，能够处理任何半导体应用中的定向测量问题。

　　测量原理

　　用作定向测量的光学方法是以经NaoH或KOH腐蚀后的硅表面作为测量依据。<111定向硅表面~经滚沸的Na0H或KOH腐蚀，大量的(111)平面就会暴攀脚(见图1、图带)。此时，用一束平行光照射腐蚀后的硅表面，并通过一组简易的透镜系统，就会在屏幕上出现一个特定的三脚星图像。图3表明了这种光学系统的基本原理。它被使用于光学定向测量的各种方法中。近似于三角形的(111)平面边缘上的微小弯曲部分决定了星像的三只脚，而整个(111)平面经透镜系统反射后形成星像中心，该中心可在校定后的屏幕上直接显示取向错误。

　　该星像脚的方向和一(111)定向硅结晶方向间的关系见图4。·

　以相同的方式:经NaoH或KOH腐蚀的(100)定向硅面将会露出大量的棱锥形成坑(见图5、图6)。用一束光照射在硅表面上，反射成四脚星像(见图7)。四棱锥底部的微小弯曲部分形成星像的四只脚，星像中心由四只脚精确给出。

　　几种光学定向测量方法

　　一、硅晶体定向测量装置的光学系统如图3所示。光轴和结晶方向间的未知夹角可在屏幕上直接以弧度读出。

　　适当设置一个或多个这样的光学系统，所有关于单晶建的定向问题都可解决。一个光学系统足以确定1结「晶方向的定向，两个光学系统则用于确定结晶平面的定向‘_一些常　　见定向问题的有关原理将参照下列几种定向装置来论述.

　　1.单轴定向测量法

　　这种方法可用于测量{100}及{111}切片的定向以及检测硅片定向。使用这种方法，经腐蚀后的切片定向很快被显示在校准后的屏幕上。{111蛋切片的定向精度为0.1。，5“以内　　的偏差在屏幕上给出。对{10叶切片而言，定向精度是0.5度，这种较低的精度是因为从{100}表面反射来的四脚星中心比起从{111}表面反射来的三脚星中心更为清晰。这种方法屏幕坐标系的切片转置定向，可通过观察星脚方向(见图4)来粗略确定，这样，硅片的切面定向就可检测了。一个滑杆沿屏幕轴向置于严片台上，使薄片切面朝该滑杆，借助屏幕土三脚星的转动，，该薄片的定向就显示出来。

　　2。双轴定向测量法

　　这种方法专门用于测量喷砂和腐蚀后的{100}切片定向以及检测硅片定向。测量原理如图8所示。操作中，切片置于以〔110〕方向为铰接轴线的承片台上。当测量切片定向　　时，先转动切片直至〔111〕和〔111〕反射在各自的光学系统1_和2中。这时切片以I的面大致在光学系统对称面内。通过稍倾承片台和转动切片，切片〔l王。〕面可达到与光学系　　统对称面吻合。垂直屏幕看去，当三脚星同时出现在两光学系统的屏幕内时，操作完成。切片在〔11幻面上的定向取错就可在光学系统1或2的屏幕上读出。然后将切片转过90“，并重复上述测量过程，.那么切片上(110)面的定向取错就可确定，这样{100}的定向就可确定。因为 对称轴向。总的定向取错是这两个已知定向取错平方之和的算术根，它们都是微小角　　度。承片台上设置一个与铰接轴线垂直的滑杆，用它作参考来检测与王1。叶切片上{100}平面平行的切面定向。