ICS 77.040.99 H 26 GD 中华人民共和国国家标准 GB/T 31351—2014 碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法 Nondestructive test method for micropipe density of polished monocrystalline silicon carbide wafers 2014-12-31发布 2015-09-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T 31351—2014 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）和全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分会（SAC/TC203/SC2)共同提出并归口。 本标准起草单位：北京天科合达蓝光半导体有限公司、中国科学院物理研究所。 本标准主要起草人：陈小龙、郑红军、张玮、郭钰、刘振洲 I GB/T 31351—2014 碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法 1范围 本标准规定了4H晶型和6H晶型碳化硅单晶抛光片的微管密度的无损检测方法。 本标准适用于4H晶型和6H晶型碳化硅单晶抛光片经单面抛光或双面抛光后、微管的径向尺寸 在一微米至几十微米范围内的微管密度的测量。 2术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 微管 micropipe 4H或6H碳化硅单晶抛光片中沿c轴方向延伸且径向尺寸在一微米至儿十微米范围的中空管道。 2.2 微管密度 micropipedensity 单位面积内微管个数，记为MPD，单位为个每平方厘米（个/cm²）。 3方法原理 利用入射光线在微管周围处的折射系数差异确定微管，从而计算出相应的微管密度。测试系统的 匀，即折射率相同，则经过样品的光线仍旧是同一振动方向的光；这样，经过与P1成90°的偏振光片P2 （检偏器）后，探测器得到的光强信号将是均匀的。如果样品某处存在微管，碳化硅微管内部中空，且周 围存在一定的应力场，其相应的折射系数不一致，则经过样品的光线在微管附近振动方向与整体不再平 行，结果探测器得到的光强信号就会反应出相应的差别。示意图如图1。 信号探测器 光源偏振光片P1 偏振光片P2 器当香 样品 图1微管无损检测原理图 当样品表面平行于（0001）晶面时，微管显示为蝴蝶状亮点；当样品表面偏离（0001）晶面时，微管显 示为彗星状，这种光强信号的差别表示微管的存在。用正交偏光显微镜在透射光模式下放大50倍 c轴存在夹角时，微管的形貌为彗星状，如图2b所示。 1 GB/T 31351—2014 计量单位面积上微管的个数即得到碳化硅单晶抛光片的微管密度 a）蝴蝶状 b）普星状 图 2 微管在透射偏光下的典型形貌 SAG 4仪器 4.1 具有透射正交偏光的光学显微镜，物镜放大倍数5倍10倍。 4.2图像采集设备及图像分析系统。 5试样 测试样片应为单面抛光或双面抛光的碳化硅单晶片，样品表面法线方向为<0001>方向，且其偏离角 不应大于士8° 6 测试环境 除另有规定外，应在下列条件下进行测试： 环境温度：23℃±5℃； a） b) 相对湿度（RH)：≤90%； c) 大气压：86kPa~106kPa。 7 测试程序 7.1 测量点的位置 测量点应均勾分布在晶片上，并应去除样品的边缘去除区。边缘去除区应符合表1的规定。测量 时方向为连续观测，方向为步进观测，步进长度比视场高度稍大，以保证测量面积足够，同时要保 证微管缺陷不被重复计数。测量点分布如图3所示。 2 GB/T 31351—2014 表1边缘去除区 单位为毫米 直径 边缘去除区 50.8 1 76.2 2 100 3 80.5 73.670 59.556 52.549 45. 5 77 66.5 63 32. 5 - 32. 5 35 35 37.5 - 37. 5 40 40 42.5 42. 5 45 45 47. 5 47. 5 50 50 52. 5 52. 5 55 55 57. 5 57. 5 60 60 62. 5 62.5 65 65 67.5- 67. 5 70 70 72. 5 72. 5 75 75 87.5 8480.57773.5 7066.5 6359.5 5652.5 4945. 5 图3 碳化硅单晶片的测量点位置分布示意图 测量区域的面积 7.2 测量区域的总面积不应小于晶片总面积的2/3。 7.3 测试系统准备 正式测试前，检查确定测试系统各仪器处于良好状态。确定测试系统在无测试样片时，系统的透射 光经过两个正交的偏光镜后，观察视野为黑色，无光线透过。 7.4 测试步骤 测试应按下列步骤进行： a) 打开光源，检查是否正常工作； b) 调节起偏镜和检偏镜，使透射光处于正交状态； 将样品放在载物台上，并使其处于起偏镜和检偏镜之间，选择透射光，根据视场大小，选择合适 c) 的放大倍数（物镜5倍～10倍），调节焦距使图像分析仪监视器显示的图像清晰； (P 在载物台上标好相应的刻度，按照7.1规定的测量点位置上下左右移动载物台，分别检测并记 录各观察点视野范围内的微管数目；