SJ_T 11492-2015光致发光法测定磷镓砷晶片的组分.pdf

ICS 29.045H 83Su备案号：50549-2015中华人民共和国电子行业标准SJ/T 11492—2015光致发光法测定磷砷晶片的组分Test methods for measurement of composition of gallium arsenide phosphide wafersby photoluminescence2015～10－01实施2015-04-30发布发布SJ中华人民共和国工业和信息化部办 SJ/T 11492—2015前 言本标准按照GB/T1.12009制定的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全国半导体设备与材料标准化技术委员会(SAC/TC203)归口。本标准起草单位：信息产业专用材料质量监督检验中心、工业和信息化部电子工业标准化研究院、中国科学院半导体研究所、苏州晶瑞化学有限公司、天津中环领先材料技术有限公司。刘兵、李翔、付雪涛。本标准主要起草人：李静、金鹏、、何秀坤、零te- =- -鲜作净路：13982S: : 2 SJ/T 11492—2015光致发光法测定磷镓砷晶片的组分1范围本标准规定了采用光致发光测试系统对表面经过处理的磷镓砷（GaAs1-xPx）晶片组分进行测试的方法。本标准适用于气相外延生长的，光致发光峰（2pL,在640nm~670nm范围内时，对应磷的摩尔分数为36%到42%的n型GaAs1-xPx晶片。2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2.1光致发光．Photoluminescence..激发光照射到样品表面时，材料出现本征吸收，在材料表面产生大量的电子-空穴对，它们通过不同的复合机构进行复合，其中辐射复合产生光发射。3方法原理3本方法根据 GaAs1-xPx发光峰的波长值随测定组芬百分比X值而变化的原理，记录在波长600nm~750nm范围内该样品的光致发光峰值，通过作入pL对磷的校准曲线来获得磷的摩尔百分含量。4干扰因素4.1样品的光致发光峰位受检测器的光谱响应特性和单色仪光栅的衍射效率曲线的影响。因此，要在测量范围内选择合适的检测器和光栅。4.2对于包括GaAs1-xPx在内的大多数半导体，-其发光峰位会随温度发生改变。因此，对激发光源的功率必须做必要的限定。如果光源的功率过高会使样品的局部温度发生明显变化，会引入测量误差。可参考如下方法选择合适的激发功率：从低到高在不同激发功率下连续测量样品的光致发光谱，当激发功率大于某一数值时，发光峰位将产生明显红移。选取产生峰位红移之前的较大的激发功率作为正式测量的激发功率。该方法选取的激发功率，在避免了高激发功率引起峰位红移的前提下，保证了光致发光的强度。激发光源的功率调整可以通过调节光源的电源、在光路中插入衰减片等方法实现。4.3在测量过程中，有时激发光源的散射光会对测量产生干扰。除了采用如图1所示的滤光片来滤除散射光外，可适当调整样品的角度或激发光束方向来减小散射光的干扰。4.4由于半导体材料的发光波长（禁带宽度）强烈依赖于温度，为减少测试误差，该方法要求测试温度为23℃±2℃。1 SJ/T 11492—20155测量仪器和材料5.1光致发光测量系统光致发光测量系统见图1所示。硅探测器光源硅铟砷探测器光栅淞！样品架图1光致发光测量系统5.2激发光源选取波长小于600nm的激光器，或者150W～200W的汞灯或氙灯并配合合适的滤光片或单色仪得到波长小于600nm的准单色光。采用合适的方法使光束焦距在样品表面，激发光功率不小于1mW，照射样品的面积不大于1mm²。5.3样品架在不触及样品表面的前提下，通过适当方法固定样品。可手动或计算机控制其三维移动，通过在样品表面平面内的二维平移来选择激发样品的区域，通过垂直于样品表面方向的平移把激发光斑很好地成像在单色仪入射狭缝的平面上。5.4发光收集装置由滤光片以及各种光学凸透镜、抛物面镜、凹面镜等组成的光学系统，收集样品的发光并聚焦到单色仪的入射狭缝，滤光片用于虑除激发光源引起的杂散光。5.5单色仪对光致发光进行分光。在波长600nm～700mm范围内，要求波长精度和波长重复性均优于±0.5nm。选择合适的光栅以及入射和出射狭缝宽度，使光谱带宽小于1nm。在上述波长范围内，光栅衍射效率的相对变化不大于20%。2 SJ/T 11492—-20155.6检测器在波长600 nm～700 nm范围内有较高灵敏度的光电倍增管、半导体光电探测器等。在上述波长范围任意10 nm区域内的灵敏度相对变化不大于10%。5.7电子检测器检测并放大检测器的光电流，通常兼有电流一电压变换的功能。可输出模拟或数字信号，供计算机读取。如包括锁相放大器，应在激发光路中配置斩波器。5.8检测系统灵敏度检测系统包括发光收集装置、单色仪、检