4.2.Основні фізичні і технічні поняття, терміни і визначення метрології і матеріалознавства напівпровідників

Представляється доцільним звести основні поняття і терміни метрології напівпровідників у вигляді нижче приведеної таблиці. При вивченні цієї таблиці слід взяти до уваги, що крім чисто фізичного загального визначення, те або інше поняття може включати додаткові чисто нормативні технічні ознаки, формулювання яких прийнято в технічних умовах і стандартах.

Нормативні ознаки у визначеннях виділені підкресленням. Деякі додаткові роз'яснення дані в графі "Примітки".

Поняття або Термін		Визначення, нормативні ознаки			Примітки
1		2			3
		Загальні терміни і визначення
1. Напівпровідник		Речовина з електронним механізмом електропровідності, займаюча по значенню величини питомої електропровідності  проміжне положення між металами і "хорошими діелектриками", основною особливістю яких є сильна залежність електропровідності від зовнішніх чинників; на відміну від металів електропровідність напівпровідників із збільшенням температури зростає по експоненціальному закону			 металів рівна 10^4-10^6 Ом-1см-1  "хороших діелектриків" дорівнює 10-^12-10-^11 Ом*см^-1
2. Кристал			Тверде тіло, що має періодичну тривимірну атомну структуру і за рівноважних умов утворення, приймаюче природну форму правильних симетричних многогранників
3. Монокристал			Кристал, що має у всьому об'ємі єдині кристалічну гратку
4. Полікристал			Монолітний кристал, отриманий металургійним або хімічним способом, що складається з окремих кристалічних зерен різної величини, разорієнтованих один щодо одного на кут більше 2 градусів
5. Пластина			Частина кристала, обмежена двома паралельними площинами, товщина якої значно менше інших геометричних розмірів
6. Структура			Пластинка з нанесеними і (або) вбудованими напівпровідниковими, металевими і (або) діелектричними плівками і шарами
7. Чип	Єдиний цілісний (базовий, матричний) напівпровідниковий елемент із заданими фізичними властивостями, має певну геометричну форму і розміри, який визначає основні показники якості і умови функціонування напівпровідникового приладу або мікросхеми			Геометрія чипа може бути різна (шайба, диск, диск фаскою, прямокутний лист, таблетка і т.д.). Загальним параметром для чипів різних форм і розмірів є товщина, оскільки чипи є плоскопаралельними (планарними) структурами
	ІІ. Електрофізичні параметри монокристалів, пластин і структур
8. Питомий електричний опір	Величина, рівна відношенню модуля вектора напруженості електричного поля до модуля вектора густини струму, скалярна для ізотропної речовини і тензорна для анізотропної речовини. Величина, рівна повному електричному опору зразка одиничної довжини і одиничної площі поперечного перетину в напрямі, перпендикулярному струму			ПЕО [Омсм] - напруженість електричного поля - густина струму
9.Тип електропровідності	Якісна характеристика напівпровідникового матеріалу, яка визначається типом основних носіїв заряду
10. Носій заряду	Загальна назва рухомих частинок або квазічастинок, що забезпечують протікання електричного струму через речовину
11. Основні носії заряду	Носії заряду, концентрація яких в даному напівпровіднику переважає			о.н.з.

12. Неосновні носії заряду	Носії заряду, концентрація яких в даному напівпровіднику менше ніж концентрація основних	н.н.з.
13. Рівноважні носії заряду	Носії заряду, виникнення яких обумовлено тепловими коливаннями кристалічної гратки в умовах термодинамічної рівноваги
14. Нерівноважні носії заряду	Носії заряду, що не знаходяться в термодинамічній рівновазі по концентрації і (або) по енергетичній рівновазі	н.н.з.
15. Власна концентрація носіїв заряду	Концентрація рівноважних носіїв заряду у власному напівпровіднику
16. Об'ємний час життя нерівноважних носіїв заряду	Середній проміжок часу між генерацією і рекомбінацією нерівноважних носіїв в об'ємі напівпровідника
17. Поверхневий час життя н.н.з.	Відношення надмірної кількості нерівноважних носіїв заряду в об'ємі напівпровідника до густини їх потоку на поверхні
18. Ефективний час життя н.н.з.	Величина, характеризуюча швидкість убування концентрації н.н.з. унаслідок їх рекомбінації як в об'ємі, так і на поверхні напівпровідника	Для пластини де S- швидкість поверхневої рекомбінації d- товщина пластини

19. Дифузійна довжина неосновних носіїв заряду	Відстань, на якій в однорідному напівпровіднику при одновимірній дифузії у відсутність електричного і магнітного полів надмірна концентрація неосновних носіїв заряду зменшується унаслідок рекомбінації в "е"-раз, де "е" – основа натурального логарифму.	де Dn і Dp – відповідно коефіцієнти дифузії електронів і дірок,
20. Рухливість носіїв заряду	Характеристика електричних властивостей речовини, рівна швидкості впорядкованого руху носіїв заряду, що виникає під дією електричного поля, до величини напруженості цього поля
21. Ступінь компенсації	Відношення концентрації неосновних носіїв заряду, створених збудженою домішкою, до концентрації власних носіїв заряду	якщо Nd<Na якщо Nd>Na
ІІІ Кристаллографічні особливості, структурні і поверхневі дефекти монокристалів і пластин
22. Напрям вирощування монокристала	Переважний напрям осі зростання монокристала, виражений в кристалографических індексах	[ ]
23. Орієнтація пластини, структури, зрізу	Площина, яка із заданою точністю співпадає з поверхнею пластини, структури, зрізу і виражається в кристалографичних індексах	( )
24. Відхилення площини від зрізу площини орієнтації	Кут між нормаллю до площини зрізу і нормаллю до заданої кристалографічної площини
25. Межа кристалічного зерна	Перехідна область, що відділяє кристалічне зерно від сусідніх зерен

26. Малоуглова межа	Скупчення дислокацій, створюючих поверхню, яка розділяє області монокристала з розорієнтацією не більше 1 градуса
27. Двійникова межа	Поверхня, кожна точка якої є переходом між двома закономірно розорієнтованими областями кристала, чия атомна структура геометрично пов'язана з якою-небудь операцією симетрії	Операція двійникування є операцією симетрії
28. Двійникова ламель	Область, обмежена двома двійниковими межами, вширшки від часток міліметра до декількох міліметрів
29. Дендрит	Кристалічна освіта з незавершених кристалічних многогранників або зростків, що утворюється при прискореній кристалізації зважаючи на нерівномірне надходження речовини до фронту кристалізації або яскраво вираженої анізотропії швидкості росту
30. Включення другої фази	Локальна область монокристала, що має межу розділу з кристалічною матрицею і відмінна від неї структурою і складом, з лінійним розміром більше 10 мкм
31. Макроскопічна раковина	Заповнена або незаповнена газом замкнута порожнина в об'ємі напівпровідника, в яку вписується куля діаметром не менше 3 мм, так щоб він не виступав за межі цієї кулі

32. Дефект упаковки	Двомірний дефект, утворений при відхиленні від нормальної послідовності упаковки атомів в в кристалі
33. Дислокація	Лінійний структурний дефект, що обмежує зону зсуву або область дефекту упаковки усередині монокристала
34. Смуга ковзання	Протяжне скупчення дислокацій, які реалізують зсув в кристалі в одному напрямі і лежать в одній або близько розташованих площинах
35. Мікродефект	Локальна область монокристала, відмінна властивостями від монокристалічної матриці і має розміри 10^-2-10^2 мкм
36. Свірл-дефект	Спіральні або концентричні лінії, видимі неозброєним оком після селективного травника, що складаються з великого числа мікродефектів
37. Тріщина	Протяжний дефект в поверхневій області або в об'ємі матеріалу, обумовлений необоротним розривом міжатомних зв'язків, що не приводить до істотного зсуву однієї частини кристала щодо іншої
38. Пташина лапка	Тріщини на напівпровідниковій пластині або структурі, які перетинаються у вигляді пташиної лапки на поверхні (111) або у вигляді хреста на поверхні (100)

39. Зкол	Об'ємний дефект, що утворюється при видаленні з цілісного кристала деякої його частини в результаті механічної дії
40. Щербинка	Пошкодження на периферії пластини або структури тягнеться від лицьової поверхні до зворотної
41. Відмітка від пилки ріжучого інструменту	Нерівність поверхні у вигляді виступів і западин з дугою, радіус якої відповідає формі полотна пилки для різання
42. Недополіровка	Залишкові сліди ріжучого алмазного інструменту, частково заполіровані
43. Мікрошороховатісь	Середньоквадратичне значення незначних відхилень поверхні вгору і вниз щодо середнього положення
44. Подряпина	Протяжне поглиблення по поверхні, є результатом механічної дії і видиме при будь-яких кутах падіння світла; неглибока канавка або надріз нижче за площину поверхні з відношенням довжини до ширини більше 5:1
45. Макроподряпина	Подряпина, глибиною 12 мкм і більш, видима неозброєним оком при освітленні лампою розжарювання або при люмінесцентному освітленні
46. Мікроподряпина	Подряпина, глибиною менше 12 мкм, невидима неозброєним оком при штучному освітленні

47. Канавка	Неглибоке пошкодження на пластині, має закруглюючі краї і є, як правило, неусуненою механічною поліровкою подряпину
48. Ямка	Локальне поглиблення з різко вираженим переходом поверхні в глибину матеріалу
49. Вм'ятина	Дефект у вигляді локального плавного поглиблення на гладкій поверхні пластини, має пологі стінки і спостережуваний за певних умов освітлення, діаметром більше 3 мм
50. Шпилька	Високий тонкий дендрит або кристалліт в центрі поглиблення
51. Виступ	Дефект у вигляді хвилястості або брижів на поверхні пластини, спостережуваний візуально, що тягнеться від лицьової поверхні до зворотної
52. Матовість	Особливий вид дефектності поверхні, обумовлений мікроскопічними неоднородностями, розсіюючими світло
53. Упроваджені абразивні зерна	Частинки абразивного матеріалу, що втиснули механічним зусиллям в поверхню матеріалу
54. Забруднення	Наявність сторонніх речовин видимих неозброєним оком на поверхні, які видаляються продуванням газом, хімічним шляхом або за допомогою миючих засобів

55. Бруд	Поверхневе забруднення, яке не віддаляється промивкою в розчині
56. Пил	Дискретні частинки на поверхні, які можна видалити промивкою в розчиннику
57. Залишки воску, залишки розчинника, забруднення від пінцета	Поверхневі забруднення пов'язані з особливостями технологічного процесу
58. Відмітка від пінцета (вакуумного утримувача)	Пошкодження на поверхні пластини або структури, утворене неконтрольованою механічною дією при контакті пластини з пінцетом або вакуумним утримувачем
4. Параметри складу
59. Домішка	Чужорідний елемент, атоми якого вбудовані в кристалічну гратку матеріалу (матрицю)	Nd і Na – роздільно концентрації домішок Nd-Na – різницева концентрація Nd+Na – сумарна концентрація - відносна концентрація (ступінь компенсації)
60. Легування	Процес введення домішки з метою регульованої зміни фізичних властивостей матеріалу
61. Електрично активна домішка	Домішка, помітно змінююча електричні властивості напівпровідника
62. Електрично пасивна домішка	Домішка, що не змінює помітним чином електричні властивості напівпровідника
63. Контрольована домішка	Домішка, вміст якої в напівпровідниковому матеріалі регламентований нормативно-технічною документацією
64. Фонова домішка	Домішка, зміст якої визначається рівнем технології і чистотою вхідних компонентів
65. Рівень легування	Концентрація електрично активної домішки, введеної в напівпровідник в результаті його легування
66. Геттерування	Явище сорбції домішок і інших дефектів структури дефектами кристалічних грат і (або) поверхнею напівпровідника
5. Геометричні параметри монокристалів, пластин і структур
67. Торець кристала	Поверхня, що утворилася після різання кристала площиною, приблизно перпендикулярної до його осі зростання
68. Поверхня кристала, що калібрується	Бічна поверхня кристала, що утворилася після механічної шліфовки і (або) поліровки під час його обертання навкруги осі
69. Діаметр пластини, кристала, структури	Поперечний розмір на торцевій поверхні кристала або круговій поверхні пластини або структури, проходячий через їх центр і не проходячий через інші геометричні елементи бічної поверхні кристала, пластини, структури
70. Зріз	Межа по хорді, що утворилася в результаті усунення яким-небудь механічним способом сегментовидної області кристала, пластини, структури
71. Базовий зріз	Кристаллографічно орієнтований зріз, призначений для орієнтування пластин, структур при літографії
72. Додатковий зріз	Зріз, розташований під певним кутом до базового зрізу, і призначений для маркіровки
73. Лицьова поверхня пластини (структури)	Зовнішня поверхня пластини (структури), призначена для формування на ній приладових елементів
74. Зворотна поверхня пластини (структури)	Зовнішня поверхня пластини (структури), протилежна лицьовій
75. Товщина пластини (структури)	Відстань між лицьовою і зворотною поверхнею по перпендикуляру до дотичної в точці вимірювання
76. Неоднорідність товщини пластини (структури)	Найбільша різниця в значеннях товщини з декількох вимірювань одне з яких виконане в центрі, а інші по периферії на двох взаємно перпендикулярних діаметрах
77. Загальна неоднорідність товщини	Різниця між максимальним і мінімальним значеннями товщини, зміряними при безперервному скануванні лицьової поверхні пластини у разі, коли зворотна поверхня пластини зафіксована до поверхні столу вакуумом або клеєм
78. Паралель пластини (структури)	Максимальне і мінімальне відхилення товщини пластини (структури) від її фактичного значення
79. Відхилення від фокальної площини	Максимальне відхилення лицьової поверхні від фокальної або еталонної площини при зворотній поверхні, співпадаючій з еталонною площиною, що вирівнюється
80. Прогинання пластини (структури)	Максимальне відхилення центральної точки поверхні незакріпленої пластини вгору або вниз щодо еталонної поверхні
81. Викривлення пластини (структури)	Половина відстані між найвищою точкою лицьової і найбільш низкою точкою зворотної поверхні пластини (структури)
82. Фаска	Спеціально підготовлена оброблена межа між торцевою і бічною поверхнями кристала,