碳化硅外延層厚度的測試 紅外反射法

GB/T××××—××××碳化硅外延層厚度的測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量方法。本文件適用于同質(zhì)碳化硅外延層厚度的測試，測試厚度范圍為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GB/T30656碳化硅單晶拋光片術(shù)語與定義GB/T14264界定的以及下列術(shù)語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)以及入射角可以計算出相應(yīng)的外延層厚度。5.干擾因素靜電、噪音、振動及溫濕度穩(wěn)定性、入射角大小等測試環(huán)境可影響測試結(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。測試前樣品表面應(yīng)進行清潔處理。7.測量儀器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。7.1.2波數(shù)范圍360-7800cm-1，本法常用波長范圍為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測試環(huán)境實驗室溫度為18～25℃相對濕度<60%。9.測量步驟9.1儀器校準(zhǔn)9.1.1打開儀器，進行預(yù)熱，測量厚度小于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原理示意圖碳化硅外延層的厚度檢測原理如圖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，單位為納米(nm)；n1——Φ1——A點相位移；Φ2——B點相位移；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級數(shù)P定義為P=δ2π若能觀察到干涉振幅的兩個極值，則干涉條紋極值的級數(shù)計算公式為：Pi=mλ式中：λ1——選定的第一極值處的波長，設(shè)為參考波長，單位為納米(λi——第i個極值處的波長且滿足λ1＞Pi——第im——λ1和λ公式(7)給出了第i個極值所對應(yīng)的外延層厚度的計算公式：Ti=(Pi-0.5)·0.001λi式中：Ti——第i個極值所對應(yīng)的外延層厚度，單位為微米(μΦ1?Φ22πTi=(Pi-0.5)·0.00111.測量精度與偏差本方法進行了多個實驗室間重復(fù)性和再現(xiàn)性分析，通過5個實驗室5臺設(shè)備的循環(huán)測量，根據(jù)多個實驗室的結(jié)果，對于厚度2μm-200μm的碳化硅外延層，多設(shè)備測量再現(xiàn)性不大于5%。。本方法在5個實驗室5臺設(shè)備均進行了測試分析，每個樣品重復(fù)測量3次，其中單設(shè)備重復(fù)性不大于1%。12.試驗報告本文件試驗報告應(yīng)至少包括下列內(nèi)容：測