【电子行业标准(SJ)】 硅外延片检测方法

中华人民共和国第四机械工业部部标准
硅外延片检测方法下载标准就来标准下载网
SJ1550 -79
中华人民共和国第四机械工业部部
硅外延片检测方法
S.1 1550 - 79
云标准规定了N/V+、P/P*结构硅外延片的检激方法。其检测项日有外延层电阻率，外延层厚度、层错密度、位错密度、夹层和表面缺陷等。1.外碰属电阻率
采用三探针击穿电压法和电容·电压法，1.1三探针击等电压
.1.1谢试范国，0.1 ~5.cm。
1.1.2源理：
全属与半导体点接融的反向出穿电压环,与率导体的电阻率户有单值函数关系。假设外延层与衬底单最服从相同的击穿电压一电避率关系，借助一套己知电阻率的单晶标准样决，作吾VB～β校准曲线，当测得外延层的点接触击穿电，即可通过让此曲线定出外延层的电阻率。1.1.3测试装置：
测试电路的原理图知图1所示。
I2、：探针;
1—但流源：
5—我邦电以，
6垦示装晕
7一外延层：
8一退
中华人民共和国集四机械工业部发布1 980年 6月1日实施
共8页旁2页
SJ 1550-79
其中：恒渐源：最大电压不低于300V的交流、直流或脉冲电源，电流增加度不超过2mA/S，且击穿后电滤能迅速减小。显示装置：测量吉穿电压用。可采用示波露、X一Y记录议或峰佰电压表。电压测量准确度在整个电压量程内要求为三5%。这些设备的输入阻抗要求10MS。
取样电阻：10～1000%，精度要求土1为。当使用赚值电主表时，可以不带要取样电距。
探针：探针1和3为头部磨钝的Φ0.5mm的钨或高速工具钢等，其1加的玉力应能保证探针和3与单导体材料具有良好的欧姆接触。探针2月钧或高速工具钢等耐磨材料做成，使之与半导体材料形成点接。鉴于接触参效直接影响击穿电压值，为保证测是的重复性，规定针尖直径在25～100μm之间。其上:压力选定在10～30gf之间，可重复，并有压为显示装置。探针旬距应周定，间距大小可在1 ～3 mn之间。1.1.4硅单晶标准样块的制备与处埋方法：1.1.4.1法单晶标样的规格尺寸及要求（1）每套标样由15 ～ 20块标准样块组成，它竹的电阻率能均勾覆带0.1～5%.cm的范围。
（2）N型硅单晶标准样块的儿何尺寸为15×15×5mmP型硅单晶标准样块的几何尺寸为18×18X5nm（3）要求每块标准样块的电阻率不均匀度小于5%。1.1.4.2测量及计算
按医2所示位置用四探针测量标准样块的电陋率，并按下式计算平均电阻率度不均与度。
式中，
SJ1550-79
P=Di+p2+ps-at+os
p单均电阻率，2cm
Pr、P2.PgPtPs-—所润五点的电阻率，S2cmPmPui
×100%
2(pae+Paln)
共日页第3页
式中：E—电阻率不均度：
PmaxPm—分别代表所测五点电阻率的最大和最小值，·cn。1.1.4,3 处理方法
采用与外诞衬底相同的磨抛工艺制成无损伤的镜状表面，清洁处理后即可用于测绘8~曲线。
表面处理方法：有机溶剂除油一一在含量高书10 %的氢氟酸中浸15 分钟—热去离子水冲洗—烘于。
1:1.5H~p校准线的测绘：
采用三探针测试装置测出一套N型或P型标样约击穿电压值，在双对数坐标纸上面出V～p校准曲线。
1.1.6外延片上测量点的选取方满：二探针击穿电压法月能带来表面的有限损伤，故不宜谢点过多。在工艺条件满足均匀性要求的前提下，规定：【1】方片12×12m只期中心-点；（2）方片24×24mm按图3所示测四点：x 1
（3）圆片按图4所示测四点，
共名真第4面
$J 1550-79
得四点电阻率值后，敢最大，最小值。1.1.7测试环境：
游度，25±2°℃;
相对度：≤65%。
检测装置应有工频滤波和电磁屏截蔽，围光有害的腐蚀气氮。1.1.8测量精度：≤±20%
1,1,9 注意事项；
1）击穿电压V：定义为反向伏一安特性由线中鬼图5）所能达到的最大电值。
（2）外延层厚度必须大于击穿时尽层宽度，以免发生穿砸，导攻电阻率量结果的错误。
SJ 1550-79
耗尽层宽度由下式给出，
Ta6.21×10(Ve/)/
式中：T——耗尽层宽度，μ,
V—峰值电压，V：
N—一外延层掺杂浓度，原子/em。共日页第5页
上述条件不满足时，杂质浓度是薄层击穿电压的双值函数（见图），因此必须预先知道层电阻率的近以值。600
染所液虚（原子/em\）
原了/cm3
（3）～0校准面线每季度应用整套标样进行校正；每犬应用不少于四块有代表性的标样进行校正。妞发现重大偏离，要立印寻找原因，并用整套品样重新校正。
（A）披外延片应置于散热克好的底托上，出炉后在室温条件下放置10分钟，并在一小时内进行谢载。复验时需进行表面处理，处理方法与标样的处理方法相同（本标准第1.1.4.3条）。1.2电容一电压法：按暂行标准S！1551一79《硅外延层电阻率谢试方法（电容—电压法）》：
共8页第6页
2.外延层厚度
SJ1550-79
采用堆垛层鳍法和解理法。
2.1堆垛层错法
2,1.1方法；
对于三种低指数面的树底取扇，外延层厚度与堆探层错图形有如下关系，并可利用这个关系来选行层厚度的测量。衬底取向
层错图形
与L关系
等边三角形
注，上老中：「老外晨厚度：μm。为唇瓷形的瑰长，。
2.1.2 润,量
2.1.2.1 显示
正方形
腐佐液配方：氢氟酸：标准济液=1:1（体积比->1标准液配方：50g三氧化铬溶于100ml的去商子水中，腐蚀时间：以能情楚显示为推，一般为15～30秒。2.1.2.2仪器
等腰二角形
带有测微目镜或目标尺的金相显微镜，放大倍数约300倍。若使用带相衬于涉对件的金相显微镜。可不经腐蚀直接观測。2.1.2.3 测过范围
大于2μm。
2.1.3注意事项：
「1）经化学腐蚀后外延层厚度将减薄，必要时使按相应下蚀条件下的腐蚀速率对厚度值进行修正。
（2）应选外延片中心区城附近的最大层错图形进行测量。2.2解理法
2.2.1方法：
$J 1550--79
其页第了
在外延片背尚的边缘上用刀片重乐。片了将沿启然解单而裂开，取碎片之一加以魔蚀，使衬底和外延层的交界线明晰可辨，用金相显微镜直接观测外延层厚度。
2.2.2測鼠：
2.2.2.1显示
荫独渡配方，周堆垛层错法。
离蚀时间：以能清楚显示为准，一般为10～15秒。2.2.3.2仪器
见雄垛层错法。
2.2.3注意事项：
（1）必要时应按相应于瘤蚀条件下的腐蚀速率对厚度值进行修正。（2）当解理面与外延表面不垂直时、成加以鳍正。3.层错密度与位错密度
s.：方法
样品经铬酸腐蚀后，用金柘显微镜观测。3.2测量
9.2.1 是券:
腐没配方：见堆垛层错法。
腐蚀时间：对于新鲜腾快液：层错密度≥3粉！位错密度3 ~5 分钟,
8.2.2仅器，
死堆垛层错法。
层错密度：显微镜规场面：1～2.5mm，放大倍数>1×位错密度；显微镜视场面识：0.1~0.2mm2，放大倍数>200×3.2.3测量点的选取，
（1）圆形外延片：按图7所示，采用九点法：取测心点及两条互剂垂直的中心线上距边缘2mm处四点，再取该四点与圆心间1/3处四点，（2）矩形片和方片：按图8所示，采用五点法。联中心一点及两条互相垂直的对称线上距边缘2mm处四点。3.3 计算
其面第贝
取九点或五点的平均值。
4.衰面缺陷
SJ 1550—79
4.1在较暗的环境下用日光灯、白帜灯照对，在平行光下用肉眼现家。4.2用小于100倍的显微铸观察，5.夹层
5.1来用直流探针法进行检测。
测试电流：0.6mA;
探针涧距，1mm
深针氏力：约50g。
6.2测试环境，同三探针击穿电函法。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。