1、中华人民共和国有色金属行业标准YS!T 23 92 硅外延层厚度测定堆垛层错尺寸法1 主题内容与适用范围本标准规定了假据堆垛!差错尺寸测量硅处延层厚度的古法。本标准适用于在(111)、000)和010)品向的硅单晶衬底二生长的硅外延层厚度的W堪。外延层中应存在着发育完整的堆垛层锚，其大小可用干涉相衬显微镜在接观察(非破坏，tt的儿或经化学腐蚀后用金相显微镜观察(破坏性的)。测量范围为275m，2 方法原理在(111人(100)、(110)三种低指数晶|句的砖单晶衬底上生长的外延层中，发育完全的堆垛层错分别在外延层表面t呈现封闭的等边兰角形、正方形和等腰三角形。由于硅单晶衬底有一定的晶向偏离，所
2、以实际观察到的堆垛层错的图形会稍有变形。对k述三种低指数晶向的外延片，外延层厚度7科l堆垛层错图形边长L的关系如下表所述。衬底取向飞111层错图形等边三角形T与L关系To， 816 L 注，T外延展厚度，m，L 堆垛层错边长，m，3 试剂3, 1 氢氟酸(1.1 S g/mL)，化学纯。3.2 去离子水:电阻率大f2 Mi1. cm(25 C) 3. 3 气氧化络z化学纯。(100) L :iE方形T- 0, 707 J, 3. 4 铅酸溶液250g兰氧化铭(3.3)溶于80mL水中，稀释到100mL , 3. 5 腐蚀破氢氟酸.锦酸溶液=1 : 1 (体积比)。4 测量仪器4. 1 可读数的
3、全相显微镜z物镜3日5()X .带有刻度的目镜1015X4. 2 干涉相衬显微镜z物镜3050X.目镜1015X。43 测微t尺:1mm.分辨率为O.Olrnm中国有色金属工业总公司1992-03-09批准(110 ) 一阳一户L 等腰工角形1=0. f177 L 1993-01-01实施?、01YS/T 23- 92 4. 4 附股慑子。4.5 抵明料容器。5 试样制备5. 1 仅破坏性方法才需制备试样。5. 2 便试佯外延层向上，放入氟塑料容器底部，于室温下注入腐蚀液O.日，使腐蚀液高1m佯灰白 mmo 5. 3 试样腐蚀15-30s 后，迅速用水稀释腐蚀液，用慑F取出试样，用水洗净，十燥
4、曰记下腐蚀时间L6 ;tl量步骤6. 1 用测做标尺佼准可读数的金相显微镜，以确定刻度因fS.6. 2 将试样放在显微镜载物台上，外延层面垂直于物镜。6. 3 测量应在外延片非边缘部位进行。在所选定位置的视场中，用选择几何尺寸最大、轮廓分明、发育完整的堆垛层错。6.4 转动载物台或带刻度的目镜，直到被测量的堆垛层错的一边与目镜巾可动直线的移动方向平行主J止。6. 5 旋转日镜游标尺，宜到刻线与堆垛层错左端角顶点重合为止。6. 6 记卡游标尺左端渎数。6. 7 再次旋转目镜的游标尺，直到刻线与堆垛层错有端角顶点重合为止。6. 8 i己下游标尺打端l主数。6. 9 对(111)和(100)晶向的外
5、延层，使多边形所有的边按5.45. 8条的步骤重复迸行测量.对(110)品IJ的外延层，仅测量等腰三角形的底边。7 ;国l量结果计算7.1 对于测量的每J边，计算游标尺右边和左边的读数之差D.7.2 对于测量的每一边，用公式(1)计算边长。式中f网形边长，m;1) - . -_.游标尺读数差值35 刻度因子，!lm/格。1 = D X S . . .(1) 7.3 刘于每一个位置，除(10)品向仅测量等腰三角形的底边以外，以图形各边长度的总和除以该图形的边数，计算堆垛层错图形的平均边长王。对于(111)品向，王=(1，+)/ 3 . . . . (2) 对于(100)品向，王二(1，+1，十1
6、，+)/4(3)对于110)晶向，L=I. . . . . . . . . . (4) 7.4 在第个位置上，应用关系式(5)、人(7)中相应的公式计算外延层厚度:对(111)品I句，7二0.816L，. . . . . . . . . . (:;) kt 110)晶向，7，=0.577L, . . . . . . . . . . . . . . (6) !tOOO)品向，7，=0.707L，. . .) 式中11在第一个位挂上的外延层厚度值.mj王1在第一个位宜上的堆垛层错图形边长的平均值，m，7.5 按照7.17.4条，对试样的第个、第二个等顺序位置测量，计算旦、Tf7.6 成用公式(8)
7、计算外延层厚度的平均值6YS(T 23 - 9 2 r (1，十T卡T，+1o)!n . .(引)中n一一测量的位置数。7.7 由公式(9)、()确定外延层厚度:7. 7. 1 对于11破坏性测量TT. 7. 7. 2 对于破坏性测量，T1+W. . . . . . . . . . . . . (l 0) (9)、(!O)式中:W为被腐蚀的外延层厚度!LTn 0 7.7. 3 W由式(11)计算.式中r腐蚀速率，阳I/S; t一-腐蚀a.J1 J, s 0 W二t . (j 1) 注若不知道腐蚀速葱，则必烦在一块与所研究的试样具有相同导电类型、电阻率和晶I旬的外延材料I另做实验测定。8 精密度本方法对于厚度为275m的硅外延片，多个实验室测量精密度为土(0.171士0.51m)(R3S人9 试验报告报白牛皮包括下列内容:a 样品编号sb 衬底品向;c 外延层厚度fd. 、气材料验收需要时，可报出测量位Ii及分布和以微米表示的当时度园子S，t 牛;标准编号，1. 检验单位、检验者和检验H期。附加说明本标概由中国有色金属工业总公司标准计量研究所提出。本标准由k海市街色金属总公司半导体材料厂负责起草。本标准主要起草人吴耀芬、姚保纲、周康权。1; I飞气
