1、中华人民共和国国家标准重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射j!ll量方法GB/T 1 4847 - 93 Test method for thickness of lightly doped silicon epitaxial layers on heavily doped silicon substrates by infrared reflectance 1 主题内容与适用范围本标准规定了重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法。本标准适用于衬底室温电阻率小于0.02n . cm和外延层室温电阻率大于0.1n . cm丘外延层厚度大于2m的硅71、延层厚度的测量。2 51用标准
2、GB 6379 测试方法的精密度通过实验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性3 方法原理衬底和外延层光学常数的差异导致试样反射光谱出现连续极大极小光学干涉现象，根据极但波长、外延层与衬底光学常数和入射角计算外延层厚度。4 测量仪器4. 1 红外光谱仪4. 1. 1 付里叶变换红外光谱仪或双光束红外分光光度计。4. 1. 2 波长范围250m，本法常用波长范围为625mo4. 1. 3 波民重复性不大于0.05m。4. 1. 4 波长精度为士0.05m。4.2 仪器附件4. 2. 1 和仪器相匹配的反射附件，入射角不大于30004.2.2 掩模由非反射材料制成，透光孔径不大于8mmo 5 试
3、样要求5. 1 衬底和外延层导电类型及衬底电阻率应是已知的。5. 2 试样附具有良好的光学表面以保证高的反射率，不应有大面积的钝化层。5.3 正常上艺沉积的试样无需特殊处理。6 JJ量程序6. 1 )1;谱仪校准国家技术监督局1993-12-24批准54 1994-09-01实施14847-93 G/T 6. 1. 1 用厚度为300500m的聚苯乙烯膜做标样，以标样的1601.6 cm-或648.9cm-1峰为测量参考峰，按GB6379所确定的仪器波长重复性和精度应分别满足4.1. 3条和4.1.4条的要求。6.1.2 将反射附件置于光路中，测量100%线，其峰谷值应小于8%。6.2 测量条
4、件选择6.2. 1 对光栅式红外分光光度计，参照下列步骤选取最佳扫描速度。6.2.1.1 选择一外延层厚度接近10严m的试样，用仪器最慢扫描速度记录大于10m的极小值波长E6.2.1.2 分步增加扫描速度并记录每次所对应的极小值波长回6.2.1.3 最后选用的扫描速度和最慢扫描速度所记录的极值波长差应在土O.1m范围之内。6.2.2 对付里叶变换红外光谱仪所使用的分辨率应不低于4cm206.3 测量6.3.1 将试样置于反射附件掩模孔上，并使测量位置对准光束。6.3.2 获得一类似图1的反射光谱回若峰谷振幅与噪音振幅比小于5，则不能计算外延层厚度。60 15.66 13.63 40 三二乎忘M
5、m14.58 12.81 20 。1200 4仙)600 800 披数(cm-1)10(10 图l典型n/nC -Si试样的红外反射光谱6. 3. 3 在极大值下面或极小值上面满刻度3%处作水平线和反射光谱交于两点，两点对应波长的平均值即为极值波长。测量结果计算7 7. 1 方法17. 1. 1 由公式。确定各个极大值和极小值的级数z. ( 1 ) P A1 A，/2一九民，/2, -一-一+0.5一A1-A2Ahz 543 式中:P2一-，处极值所对应的级数，2 极值波长(，)，m， GB/T 1484793 m一一1和，的级数差，世、世分别为1、2所对应的相移(见表1和表2)。7.1.1.
6、1 若).2为极大值，则P，汁算值取整数，否则取半整数，其他极值所对应的级数可按图l所示波长增加级数F降的原则确定。表1n/nf-Si相移仲0/2时搜长衬底电阻率(0.cm) m 10.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020 2 10.0330.0290.0280.027 0.0270.0260.0250.0240.0230.0220.0200.0190.017 0.016 0.016 4 10.061 0.050 0.047 0.046 0.045 0.043 0.041
7、0.039 0.038 0.036 0.034 0.031 0.029 0.027 0.02.1 6 10.1050.0720.0640.0620.0600.0570.0550.0520.050 0.048 0.044 0.042 0.039 0.036 0.033 8 10.182 0.099 0.083 0.078 0.075 0.071 0.067 0.064 0.061 0.059 0.054 0.051 0.047 0.0.13 0.040 10 10.247 0.137 0.105 0.095 0.090 0.084 0.079 0.075 0.071 0.069 0.063 0.
8、059 0.055 0.051 0.041 12 10.289 0.183 0.132 0.115 0.1060.0980.0910.0840.0810.0780.0720.0670.062 0.051 0.053 14 10.318 0.225 0.164 0.137 0.124 0.113 0.104 0.097 0.092 0.087 0.080 0.074 0.069 (). ()54 ().059 16 10.339 0.258 0.197 0.163 0.144 0.129 0.117 0.109 0.102 0.097 0.088 0.082 0.075 0.070 0.065
9、18 10.335 0.283 0.226 O. 189 0.166 0.146 0.131 0.121 O. 113 O. 1日70.0960.0890.0820.0760.010 20 10.3680.3030.2510.214 0.188 0.165 0.147 0.1340.1240.1170.1050.0960.0880.0810.075 22 10.378 0.319 0.272 0.236 0.209 0.183 0.163 0.148 0.136 0.127 0.113 0.104 0.095 ().081 ().081 24 10.387 0.333 0.289 0.255
10、0.229 O. 202 0.179 0自1620.1480.138 0.1220.1110.1010.0930.086 26 10.397 0.344 0.303 O. 272 0.246 0.219 0.196 0.177 0.161 0.150 0.131 0.119 O. 108 0.099 0.091 28 10.401 0.353 0.316 0.286 0.261 0.235 0.211 0.191 0.175 0.161 0.141 0.127 0.115 0.104 0.096 30 10.406 0.362 0.326 0.298 0.275 0.250 0.226 0.2
11、06 O. 188 O. 173 O. 150 0.135 O. 121 o. 110 O. 101 32 10.411 0.369 0.336 0.309 0.287 0.263 0.240 0.219 0.201 0.185 0.160 0.143 O. 128 O. 116 O. 106 34 10.415 0.375 0.344 0.319 0.297 0.274 0.252 0.232 0.213 0.197 O. 170 0.151 O. 135 o. 122 o. 112 36 10.419 0.381 0.351 0.327 0.307 0.285 0.263 0.243 0.
12、225 0.209 0.180 0.160 0.143 0.129 0.117 38 10.422 0.386 0.357 0.335 0.315 0.294 0.273 0.254 0.236 0.220 0.191 0.167 0.150 0.135 0.123 40 10.425 0.391 0.363 0.341 0.323 0.302 0.285 0.264 0.246 0.230 0.200 O. 178 O. 158.141 O. l28 表2P/P -Si相移(也/2)被长衬底电回E率(0.cm) m u 0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070
13、.0080.009 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020 2 0.0360.0350.0340叼0340.0330.0330.0330.0320.0310.0300.0280.0270.0250.024日.024 4 0.0670.0570.0550.0550.0550.0550.0540.0520.050 0.049 0.045 0.043 0.040 0.038037 0.119 0.080 0.076 0.074 0.073 0.072 0.071 0.068 0.066 0.064 0.059 0.056 0.053 0.050 0.049 6 8 0
14、.200 0.1140.0990.0940.0910.0890.0860.0830.0800.077 0.072 0.067 0.064 0.060 0.059 10 0.261 0.158 0.127 0.115 0.110 0.105 0.102 0.097 0.093 0.089 0.083 0.078 0.073 0.070 Q.068 0.300 0.205 0.160 0.140 0.130 0.123 0.117 0.111 0.106 0.101 0.094 0.088 0.083 0.018 0、07612 :;!G GB/T 14847-93 续表2波长衬底电阻率 )/2.
15、, ( 5 ) R，二(R2+ R.2) /2 .(币)7.2.3. 3过儿和几分别作两条水平线EF和NM.并分别与AB和CD相交于0和P。7.2. 3. 4 极值数n由公式(7)计算zn =K十EO/EF十NP/NM式中zk一一-AB和CD间的完整极值数。7. 2.3.5 由K=12，EO/EF=2月，NP/NM=1/2，算得n=12.790 7.2.4 出n=12.79代入公式(3)算得T=15.35mo 8 精密度. ( 7 ) 8. 1 当n型砖外延层厚度大于2m时，多个实验室测量精密度为士(0.171m+O.0026 T) (3 5)这一结果是8个试样经7个实验室循环测量得出的。8. 2 当P型硅外延层厚度大于2m时，多个实验室测量精密度为士(0.211m十0.001日)(3，)这一结果是9个试样经7个实验室循环测量得出的。9试验报告9. 1 试验报告应包括以下内容sa 本标准号;b, 使用的测量仪器;C. 试样名称、来源及编号pd. 衬底和外延层导电类型及衬底电阻率ee. 怪j示试样测量位置Fr. 各个极值所对应的计算厚度T; g. 平均厚度。附加说明s本标准由中国有色金属工业总公司提出。本标准由机电部四卡六所和上海第二冶炼厂负责起草。本标准主要起草人何秀坤、李光平、叶裕宗、严世权、王琴、张志刚、钱因胜。c;9
