GB∕T 8760-2020 砷化鎵單晶位錯密度的測試方法

ICS77.040代替GB/T8760—2006砷化鎵單晶位錯密度的測試方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T8760—2006《砷化鎵單晶位錯密度的測量方法》。本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T8760—2006相比，除編輯性修改外主要技術(shù)變化如下：——修改了標(biāo)準(zhǔn)范圍中的規(guī)定內(nèi)容和適用范圍(見第1章，2006年版的第1章);-——增加了規(guī)范性引用文件(見第2章);——刪除了位錯、位錯密度的術(shù)語和定義，增加了引導(dǎo)語“GB/T14264界定的術(shù)語和定義適用于———刪除了方法原理中“采用擇優(yōu)化學(xué)腐蝕技術(shù)顯示位錯”的內(nèi)容(見第4章，2006年版的第3章);——增加了“除非另有說明，測試分析中僅使用確認(rèn)為分析純及以上的試劑，所用水的電阻率不小于12MQ·cm”(見第5章);——修改了氫氧化鉀、硫酸、過氧化氫的要求(見第5章，2006年版的第4章);—-——修改了試樣制備的要求(見第7章，2006年版的第5章);———增加了位錯腐蝕坑較多且有重疊時的計數(shù)方法以及形貌圖(見8.4.2);——試驗數(shù)據(jù)處理中的計算公式用S-1代替C(見第9章，2006年版的第8章);——修改了章標(biāo)題，并增加精密度的技術(shù)要求(見第10章，2006年版的第9章)。本標(biāo)準(zhǔn)由全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC203)與全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會材料分技術(shù)委員會(SAC/TC203/SC2)共同提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：有研光電新材料有限責(zé)任公司、云南臨滄鑫圓鍺業(yè)股份有限公司、國合通用測試評價認(rèn)證股份公司、中國電子科技集團第四十六研究所、廣東先導(dǎo)稀材股份有限公司、雅波拓(福建)新材料有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：1GB/T8760—2020砷化鎵單晶位錯密度的測試方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了砷化鎵單晶位錯密度的測試方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于{100}、{111}面砷化鎵單晶位錯密度的測試，測試范圍為0cm-2~100000cm-2。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是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/T14264半導(dǎo)體材料術(shù)語3術(shù)語和定義GB/T14264界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4方法原理砷化鎵單晶中位錯周圍的晶格會發(fā)生畸變，當(dāng)用某些化學(xué)腐蝕劑腐蝕晶體表面時，在晶體表面上的位錯露頭處腐蝕速度較快，進而形成具有特定形狀的腐蝕坑。在顯微鏡下觀察并按一定規(guī)則統(tǒng)計這些具有特定形狀的腐蝕坑，單位視場面積內(nèi)的腐蝕坑個數(shù)即為位錯密度。5試劑5.1氫氧化鉀(KOH),質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于85%。5.2硫酸(H?SO?),質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～98%。5.3過氧化氫(H?O?),質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于30%。5.4拋光液：硫酸、過氧化氫、水的混合液，體積比為(2～3):1:1,現(xiàn)用現(xiàn)配。6儀器設(shè)備6.1金相顯微鏡，放大倍數(shù)為100倍～500倍，能滿足8.2規(guī)定的視場面積要求。6.2加熱器，能將氫氧化鉀加熱至熔融澄清狀態(tài)。6.3鉑坩堝或銀坩堝。7試樣制備7.1定向切取對待測的砷化鎵單晶定向后，垂直于砷化鎵單晶生長方向切取厚度不小于0.5mm的測試片試樣，2GB/T8760—2020用拋光液將研磨后的試樣拋光至無損傷的光亮表面。將氫氧化鉀放在鉑坩堝或銀坩堝內(nèi)加熱至400℃±15℃,待氫氧化鉀熔融并澄清后，將拋光后的吹干。8.2.1將試樣置于金相顯微鏡載物臺上，選擇放大倍數(shù)為100倍或1mm2左右的視場面積，掃視試樣a)Na≤5000cm-2,選用視場面積S≥1mm2;b)5000cm-2<Na≤10000cm-2,選用視場面積S≥0.5mm2;c)Nd>10000cm-2,選用視場面積S≥0.1mm2。8.2.2若使用帶數(shù)碼成像的金相顯微鏡，允許視場面積適當(dāng)減小，但應(yīng)不小于上述視場面積的70%。8.3.1對于D形砷化鎵單晶片，測試點選取位置見圖1。試樣寬度與測試點間距的關(guān)系見表1。3GB/T8760—2020l——測試點間距(或測試點距晶片邊緣的距離)。圖1D形砷化鎵單晶片測試點示意圖表1D形砷化鎵單晶片試樣寬度與測試點間距的關(guān)系單位為毫米測試點間距3253注：使用帶數(shù)碼成像的金相顯微鏡觀察時，若視場面積減小，可按方案2的測試點間距在試樣表面取點。8.3.2對于圓形{100}砷化鎵單晶片，在[010]和[011]兩個晶向的直徑上，以試樣直徑D的1/10為間距選取測試點(除去D/10邊界區(qū)域),具體位置見圖2。8.3.3對于圓形{111}砷化鎵單晶片，在[112]和[110]兩個晶向的直徑上，以試樣直徑D的1/10為間距選取測試點(除去D/10邊界區(qū)域),具體位置見圖3。圖2圓形{100}砷化鎵單晶片測試點圖3圓形{111}砷化鎵單晶片測試點GB/T8760—20208.4記錄8.4.1用金相顯微鏡在選取的測試點觀察，參照圖4所示的不同晶面位錯腐蝕坑的特征，讀取并記錄各測試點的位錯腐蝕坑個數(shù)。8.4.2視場邊界上的位錯腐蝕坑，應(yīng)至少有1/2面積在視場內(nèi)才予以計數(shù)；在位錯腐蝕坑較多且有重疊時，位錯腐蝕坑按能看到的坑底個數(shù)計數(shù)，坑底在視場內(nèi)的位錯腐蝕坑計數(shù)，坑底在視場外的位錯腐蝕坑不計數(shù)，見圖5。不符合特征的坑、平底坑或其他形狀的圖形不計數(shù)，見圖6。如果發(fā)現(xiàn)視場內(nèi)污染點或其他不確定形狀的圖形很多，應(yīng)考慮重新制樣。a){111}Ga面位錯腐蝕坑×400c){100}面位錯腐蝕坑×400b){111}As面位錯腐蝕坑×400d)直拉法砷化鎵單晶{100}面位錯腐蝕坑宏觀圖圖4砷化鎵單晶位錯腐蝕坑5GB/T8760—2020平底坑不計數(shù)位錯腐蝕坑平底坑不計數(shù)圖5位錯腐蝕坑在邊緣、較多且重疊的情況×200圖6{100}面平底坑和位錯腐蝕坑×4009試驗數(shù)據(jù)處理9.1D形砷化鎵單晶片的平均位錯密度Nd按式(1)計算：…………(1)式中：S-—視場面積，單位為平方厘米(cm2);N;——第i個測試點的位錯腐蝕坑個數(shù)，i=1,2,3,…,n。…………(2)式中：N,第i個測試點的位錯腐蝕坑個數(shù)，i=1,2,3,…,n;N?——中心測試點的位錯腐蝕坑個數(shù)；S———視場面積，單位為平方厘米(cm2)。式中：N;——第i個測試點的位錯腐蝕坑個數(shù)，i=1,2,3,…,n;N?———中心測試點的位錯腐蝕坑個數(shù)；S——視場面積，單位為平方厘米(cm2)。10精密度用擇優(yōu)腐蝕原理測試位錯密度的誤差與測試點的選取方法、實際觀測面積(視場面積乘以測試點6GB/T8760—2020數(shù))與晶面總面積之比、位錯分布的均