GB/T31351-2014
碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法
Nondestructivetestmethodformicropipedensityofpolishedmonocrystallinesiliconcarbidewafers
- 中国标准分类号（CCS）H26
- 国际标准分类号（ICS）77.040.99
- 实施日期2015-09-01
- 文件格式PDF
- 文本页数6页
- 文件大小351.93KB
以图片形式预览碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法
碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法
国家标准 GB/T31351一2014 碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法 Nondestructivetestmethodformieropipedensityof polishedmonocrystallinesiliconcarbidewafers 2014-12-31发布 2015-09-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T31351一2014 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
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和材料标准化技术委员会(SAC'/TC203)和全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分会(SAC/TC203/SC2)共同提出并归口
本标准起草单位:北京天科合达蓝光半导体有限公司、科学院物理研究所
本标准主要起草人:陈小龙、郑红军张玮、郭钰、刘振洲
GB/T31351一2014 碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法 范围 本标准规定了4HH晶型和6H品型碳化硅单晶抛光片的微管密度的无损检测方法
本标准适用于4H晶型和6H晶型碳化硅单晶抛光片经单面抛光或双面抛光后、微管的径向尺寸 在一微米至几十微米范围内的微管密度的测量
术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
2.1 微管 mmicropipe 4H或6H碳化硅单晶抛光片中沿c轴方向延伸且径向尺寸在一微米至几十微米范围的中空管道 2.2 微管密度mieropipedensity 单位面积内微管个数,记为MPD,单位为个每平方厘米(个/cm=)
方法原理 利用人射光线在微管周围处的折射系数差异确定微管,从而计算出相应的微管密度
测试系统的 光源首先通过偏振光片P1(起偏器),自然光改变成为具有一定振动方向的光;如果样品的晶格排列均 匀,即折射率相同,则经过样品的光线仍旧是同一振动方向的光;这样，经过与P成90"的偏振光片P2 检偏器)后,探测器得到的光强信号将是均匀的
如果样品某处存在微管,碳化硅微管内部中空,且周 围存在一定的应力场,其相应的折射系数不一致,则经过样品的光线在微管附近振动方向与整体不再平 行,结果探测器得到的光强信号就会反应出相应的差别
示意图如图1
信号探测器 非# 光源 偏振光片P 偏振光片P2 显示器 样品 图1微管无损检测原理图 当样品表面平行于(00o1)晶面时,微管显示为蝴蝶状亮点;当样品表面偏离(o01)晶面时,微管显 示为彗星状,这种光强信号的差别表示微管的存在
用正交偏光显微镜在透射光模式下放大50倍一 l00倍观察,当晶片切割方向垂直于e轴时,微管的典型形貌为蝴蝶状,如图2a)所示;当切割方向与 c轴存在夹角时,微管的形貌为彗星状,如图2b)所示
GB/T31351一2014 计量单位面积上微管的个数即得到碳化硅单晶抛光片的微管密度
彗星状 a 蝴蝶状 图2微管在透射偏光下的典型形貌 4 仪器 具有透射正交偏光的光学显微镜,物镜放大倍数5倍一10倍 4.1 4.2图像采集设备及图像分析系统
试样 测试样片应为单面抛光或双面抛光的碳化硅单晶片,样品表面法线方向为<0001)方向,且其偏离角 不应大于士8" 测试环境 除另有规定外,应在下列条件下进行测试 a)环境温度;23C士5; b)相对湿度(RH);<90% e)大气压:86kPa一106kPa
测试程序 7.1测量点的位置 测量点应均匀分布在晶片上,并应去除样品的边缘去除区
边缘去除区应符合表1】的规定
测量 时
方向为连续观测,y方向为步进观测,步进长度比视场高度稍大,以保证测量面积足够,同时要保 证微管缺陷不被重复计数
测量点分布如图3所示
GB/T31351一2014 表1边缘去除区 单位为毫米 边缘去除区 直径 50.8 76.2 100 87.58480.5 心 73.5 70 6 9 45.5 66.5 9.5 52,5 32.5 32.5 35 35 37.5 7.5 40 40 2.5 2.5 名 45 们. 47.5 50 50 52.5 52.5 5 5 7. 57.5 0 6C 62.5 62.5 65 65 67.5 67.5 70 70 72.5 2.5 75 87.58480.57773.57066.56359.55652.54945.5 图3碳化硅单晶片的测量点位置分布示意图 7.2测量区域的面积 测量区域的总面积不应小于晶片总面积的2/3
7.3测试系统准备 正式测试前,检查确定测试系统各仪器处于良好状态
确定测试系统在无测试样片时,系统的透射 光经过两个正交的偏光镜后,观察视野为黑色,无光线透过
7.4测试步骤 测试应按下列步骤进行: a)打开光源,检查是否正常工作; b) 调节起偏镜和检偏镜,使透射光处于正交状态 将样品放在载物台上,并使其处于起偏镜和检偏镜之间,选择透射光,根据视场大小,选择合适 的放大倍数(物镜5倍10倍),调节焦距使图像分析仪监视器显示的图像清晰; 在载物台上标好相应的刻度,按照7.1规定的测量点位置上下左右移动载物台,分别检测并记 录各观察点视野范围内的微管数目;
GB/T31351一2014 图像分析、数据处理
测试结果的计算 8 碳化硅单晶抛光片的微管密度按式(1)计算 D一 > 式中: 碳化硅单晶抛光片微管密度,单位为个每平方厘米(个/em=); D -每个视场的高度,单位为厘米(em); -r方向连续测量时,第i行连续测量的长度,单位为厘米(em)，其中i=1,2,3,n; 测量行的总行数， N -工方向连续测量时,第i行的微管数目，i=1,2,3,n
精密度 本标准的精密度是由起草单位和验证单位在同样条件下,用正交透射偏光显微镜对碳化硅标准样片进行 重复性、,再现性验证,并根据标准偏差公式s 和试验数据计算得出标准偏差和相对偏差
本标准的重复性标准偏差不大于0.5个/enm',相对偏差不大于15%,再现性标准偏差不大于 3个/cm? ,相对偏差不大于50%
质量保证和控制 0 应使用比对样品在每次测试前校核该方法的有效性,当过程失控时,应找出原因,纠正错误后,重新 进行校核
测试报告 11 测试报告应包括以下内容 样品的来源、规格及编号 a b所用测试系统编号及选用参数; 被测试样品的测试点及测试数据 c 整个样品的平均微管密度; 本标准编号; e 测试单位及测试操作人印章或签字; 测试时间
碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法GB/T31351-2014
碳化硅是一种具有广泛用途的新型半导体材料，其在电力电子、光电子、车载电子等领域都有着重要的应用。而在制备碳化硅单晶时，抛光片微管密度无损检测则是保证单晶质量的关键环节。
根据国家标准GB/T31351-2014《碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法》规定，碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测主要包括以下步骤：
1. 检测系统搭建
为了实现无损检测，需要搭建一个相应的检测系统。检测系统主要由一个超声发射器、一个超声接收器以及一个计算机组成。其中，超声发射器和超声接收器需要选择合适的频率和能量，以达到对微管密度进行有效检测的目的。
2. 样品准备
将待测样品制成薄片，并在薄片上涂覆一层导电涂料。导电涂料的作用是增加超声波的传播速度，从而提高检测效果。
3. 超声波传播测试
将待测样品放置在测试台上，通过超声发射器向样品内部发送超声波，再通过超声接收器接收反射回来的超声波。根据接收到的超声波信号，可以探测出样品内部微管的密度情况。
4. 数据处理
得到超声波传播测试的数据后，需要进行数据处理。数据处理的主要内容包括信号滤波、噪声抑制、图像重建等。处理后的数据可以形成三维图像，清晰地反映出样品内部微管的分布情况。
通过以上步骤，就可以实现碳化硅单晶抛光片微管密度的无损检测。
