碳化硅外延層厚度的測(cè)試 紅外反射法

GB/T××××—××××碳化硅外延層厚度的測(cè)試紅外反射法范圍本文件規(guī)定了碳化硅襯底上同質(zhì)外延層厚度的紅外反射測(cè)量方法。本文件適用于同質(zhì)碳化硅外延層厚度的測(cè)試，測(cè)試厚度范圍為2μm-200μm。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6379.2測(cè)量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確性（正確性與精密度）第二部分：確定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法GB/T14264半導(dǎo)體材料術(shù)語(yǔ)GB/T30656碳化硅單晶拋光片術(shù)語(yǔ)與定義GB/T14264界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。方法原理碳化硅襯底與外延層折射率光學(xué)常數(shù)的差異導(dǎo)致試樣的反射光譜會(huì)出現(xiàn)連續(xù)極大極小特征的光學(xué)干涉現(xiàn)象，當(dāng)根據(jù)反射譜中干涉條紋的極值峰位，試樣的光學(xué)常數(shù)以及入射角可以計(jì)算出相應(yīng)的外延層厚度。5.干擾因素靜電、噪音、振動(dòng)及溫濕度穩(wěn)定性、入射角大小等測(cè)試環(huán)境可影響測(cè)試結(jié)果。6.試樣要求樣品應(yīng)具有良好的光學(xué)表面，高度反射的，不應(yīng)有大面積的鈍化層和大面積的晶格不完整缺陷。測(cè)試前樣品表面應(yīng)進(jìn)行清潔處理。7.測(cè)量?jī)x器7.1紅外光譜儀7.1.1本文件選用傅里葉變換紅外光譜儀，包括反射附件、可旋轉(zhuǎn)的樣品臺(tái)。7.1.2波數(shù)范圍360-7800cm-1，本法常用波長(zhǎng)范圍為2400-3200cm-1。7.2儀器附件7.2.1和儀器相匹配的反射附件，入射角不大于30°，建議15°。7.2.2和儀器相匹配的反射附件，斜率1，截距0。8測(cè)試環(huán)境實(shí)驗(yàn)室溫度為18～25℃相對(duì)濕度<60%。9.測(cè)量步驟9.1儀器校準(zhǔn)9.1.1打開儀器，進(jìn)行預(yù)熱，測(cè)量厚度小于50μm的聚苯乙烯膜的吸收光譜；9.1.2安裝反射附件；9.2選擇測(cè)試條件9.2.1選取一試樣，使其光譜在350-7800cm-1的范圍內(nèi)有明顯的干涉條紋；9.2.2放置試樣到測(cè)試設(shè)備上，記錄在350-7800cm-1的范圍內(nèi)的極值的譜圖；9.2.3記錄極小值的位置；10計(jì)算10.1設(shè)置合理的折射率、入射角、斜率、截距和頻率范圍，得到樣品的厚度。圖1碳化硅外延層的厚度檢測(cè)原理示意圖碳化硅外延層的厚度檢測(cè)原理如圖1：入射光由A處入射，經(jīng)外延表面AC反射后，同時(shí)經(jīng)過折射在襯底和外延界面B處反射，由C處射出，與D處的反射光的相位差δ為δ=[2π(LAB+LAC)λ]n1-[式中：λ——真空波長(zhǎng)，單位為納米(nm)；n1——Φ1——A點(diǎn)相位移；Φ2——B點(diǎn)相位移；由圖可知LAB+LACLAD=2TT——外延層厚度，單位為微米(μm)；θ1——入射光的入射角，單位為度(°)；θ2——入射光的折射角，單位為度(°)；由斯涅爾(Snell)定律得式：sinθ1=n1sin級(jí)數(shù)P定義為P=δ2π若能觀察到干涉振幅的兩個(gè)極值，則干涉條紋極值的級(jí)數(shù)計(jì)算公式為：Pi=mλ式中：λ1——選定的第一極值處的波長(zhǎng)，設(shè)為參考波長(zhǎng)，單位為納米(λi——第i個(gè)極值處的波長(zhǎng)且滿足λ1＞Pi——第im——λ1和λ公式(7)給出了第i個(gè)極值所對(duì)應(yīng)的外延層厚度的計(jì)算公式：Ti=(Pi-0.5)·0.001λi式中：Ti——第i個(gè)極值所對(duì)應(yīng)的外延層厚度，單位為微米(μΦ1?Φ22πTi=(Pi-0.5)·0.00111.測(cè)量精度與偏差本方法進(jìn)行了多個(gè)實(shí)驗(yàn)室間重復(fù)性和再現(xiàn)性分析，通過5個(gè)實(shí)驗(yàn)室5臺(tái)設(shè)備的循環(huán)測(cè)量，根據(jù)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果，對(duì)于厚度2μm-200μm的碳化硅外延層，多設(shè)備測(cè)量再現(xiàn)性不大于5%。。本方法在5個(gè)實(shí)驗(yàn)室5臺(tái)設(shè)備均進(jìn)行了測(cè)試分析，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次，其中單設(shè)備重復(fù)性不大于1%。12.試驗(yàn)報(bào)告本文件試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包括下列內(nèi)容：測(cè)