YST 23-1992硅外延层厚度测定堆垛层错尺寸法.pdf

中华人民共和国有色金属行业标准YS/T 23--92硅外延层厚度测定堆垛层错尺寸法主题内容与适用范围本标准规定了根据堆垛层错尺寸测量硅处延层厚度的方法。本标准适用于在111）、（100)和（110)晶向的硅单晶衬底上生长的硅外延层厚度的测量。外延层中应存在着发育完整的堆垛层错，其大小可用干涉相衬显微镜直接观察（非破坏性的），或经化学腐蚀后用金相显微镜观察（破坏性的）。测量范围为2~75 μm。2　方法原理在111）、100）110)三种低指数晶向的硅单晶衬底上生长的外延层中，发育完全的堆垛层错分别在外延层表面上呈现封闭的等边三角形、正方形和等腰三角形。由于硅单晶衬底有一定的晶向偏离，所以实际观察到的堆垛层错的图形会稍有变形。对上述三种低指数晶向的外延片，外延层厚度T和堆垛层错图形边长L的关系如下表所述。衬底取向(111)(100)(110)层错图形等边三角形正方形等腰三角形T与L关系T- 0. 816 LT= 0.707 LT= 0. 577 L注：T -外延层厚度,μm;I.堆垛屡错边长μm。3 试剂3.1 氢氟酸(p1.15 g/mL)：化学纯。3.2去离子水：电阻率大于2 MQ·cm25C）。3.3三氧化铬：化学纯。3.4铬酸溶液：50g三氧化铬（3.3)溶于80mL水中，稀释到100mL3. 5腐蚀液：氢氟酸：铬酸溶液一1：1(体积比）。4 测量仪器4.1可读数的全相显微镜：物镜30～50×，带有刻度的目镜10～15×4.2千涉相衬显微镜：物镜30~50×，目镜10~~15×。4.3测微标尺：1mm，分辨率为0.01mm。中国有色金属工业总公司1992-03-09批准1993-01-01实施 YS/T 23-- 924.4耐酸镊子。4.5氟塑料容器。5试样制备5.1仅破坏性方法才需制备试样。5.2使试样外延层向上，放入塑料容器底部，于室温下注入腐蚀液（3.5），使腐蚀液高于试样表面5 mm.5.3试样腐蚀15～30s后，迟速用水稀释腐蚀液，用镊子取出试样，用水洗净，干燥。记下腐蚀时间。6 测量步骤6.1用测微标尺校可读数的金相显微镜，以确定刻度因子S。6.2将试样放在显微镜载物台上，外延层面垂直于物镜。6.3测让应在外延片非边缘部位进行。在所选定位置的视场中，应选择几何尺寸最大、轮廓分明、发育完整的堆垛层错。6.4转动载物台或带刻度的国镜，直到被测量的堆垛层错的一边与目镜中可动直线的移动方向平行为止。6.5，旋转目镜游标尺，直到刻线与堆垛层错左端角顶点重合为止。6.6记下游标尺左端读数。6.7再次旋转目镜的游标尺，直到刻线与堆垛层错右端角顶点重合为止。6.8记下游标尺右端读数。6.9对111和100晶向的外延层，使多边形所有的边按6.4~～~6.8条的步骤重复进行测量，对110)，晶向的外延层，仅测量等腰三角形的底边。7测量结果计算7.1对于测量的每一边，计算游标尺有边和左边的读数之差D。7.2对于测量的每一边，用公式（1)计算边长。ID×S(1)式中:l—图形边长，umsD游标尺读数差值S—刻度因子，μm/格。7.3对于每一个位置，除(110晶向仅测量等腰三角形的底边以外，以图形各边长度的总和除以该图形的边数，计算堆垛层错图形的平均边长L。对于111晶向,L=(1+12+1)/3 *(2)对于100)晶向,L=(+12+13+1)/4(3)对于(110)晶向，L=l(4)7.4在第一个位置上，应用关系式（5）、（6）、（7)中相应的公式计第外延层厚度：对(111晶.T=0.816L,(5)对110)晶向,T,=0.577L(6)对100)晶向,T=0.707L(7)式中:T,-一在第一个位置上的外延层厚度值，um;L.在第一个位置上的堆垛层错图形边长的平均值，μm。7.5按照7.1~7.4条，对试样的第二个、第三个等顺序位置测量，计算T2、Ts7.6·应用公式（8)计算外延层厚度的平均值： YS/T 23--92T =(T +T + T + T)/n式中:n测量的位置数。7.7由公式(9)：（10)确定外延层厚度：7.7.1 对于非破坏性测量:T=T(9)7.7.2对于破坏性测量:T=T+W(10)(9）、（10)式中：W为被腐蚀的外延层厚度，um。7.7.3 W由式(11)计第;11式中:r-腐蚀速率，μm/s;腐蚀时间，s。注：若不知道腐蚀速率，刻必须在-→块与所研究的试样具有相同导电类型、电阻率和晶向的外延材料上另做实验测定。8精密度本方法对于厚度为2~~75um的硅外延片，多个实验室测量精密度为土(0.17T士0.51μm)(R3S)。9试验报告报告应包括下列内容：样品编号；a.b.衬底晶向;c.外延层厚度；d.当材料验收需要时，可报出测量位置及分布和以微米表示的刻度因子S；本标准编号，e.f.检验单位、