GB/T 43313-2023 碳化硅抛光片表面质量和微管密度的测试 共焦点微分干涉法

　　ICS 77. 040 CCS H 21

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43313—2023

　　碳化硅抛光片表面质量和微管密度的测试

　　共焦点微分干涉法

　　Testmethod forsurfacequality and micropipedensity ofpolished silicon

　　carbidewafers—Confocalanddifferentialinterferometry optics

　　2023-11-27发布 2024-06-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43313—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　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专利的责任 。

　　本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203) 与全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC203/SC2)共同提出并归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国电子科技集团公司第四十六研究所 、山东天岳先进科技股份有限公司 、常州臻晶半导体有限公司 、湖州东尼半导体科技有限公司 、厦门坤锦电子科技有限公司 、中国电子科技集团公司第十三研究所 、广东天域半导体股份有限公司 、有色金属技术经济研究院有限责任公司 、中国科学院半导体研究所 、TCL环鑫半导体(天津)有限公司 、浙江东尼电子股份有限公司 。

　　本文件主要起草人 :姚康 、刘 立 娜 、何 烜 坤 、李 素 青 、马 春 喜 、高 飞 、张 红 岩 、陆 敏 、郑 红 军 、房 玉 龙 、芦伟立 、丁雄杰 、刘薇 、李嘉炜 、晏阳 、钮应喜 、杨玉聪 、黄树福 。

　　Ⅰ

　　GB/T 43313—2023

　　碳化硅抛光片表面质量和微管密度的测试

　　共焦点微分干涉法

　　1 范围

　　本文件规定了 4H 碳化硅抛光片表面质量和微管密度的共焦点微分干涉测试方法 。

　　本文件适用于直径为 50.8 mm、76.2 mm、100 mm、150 mm、200 mm,厚度范围为 300 μm~ 1 000 μm碳化硅抛光片的表面质量和微管密度的测试 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 14264 半导体材料术语

　　GB/T 25915. 1—2021 洁净室及相关受控环境 第 1部分 :按粒子浓度划分空气洁净度等级GB/T 30656 碳化硅单晶抛光片

　　3 术语和定义

　　GB/T 14264界定的术语和定义适用于本文件 。

　　4 原理

　　采用共焦点微分干涉光学系统 ,入射光通过诺马斯基棱镜和物镜后照射到晶片表面 , 晶片表面反射的光线通过共聚焦光学系统到达检测器 。对待测晶片进行全表面扫描 ,获得晶片表面各个位置的真实图像 ,与预设的各种缺陷的特征参数信息相比较 ,对采集到的缺陷进行分类识别并对缺陷的数量进行统计 ,进而获得各类缺陷在晶片表面的分布图 , 以及各类缺陷的数量 。

　　5 干扰因素

　　5. 1 洁净室的环境会影响晶体表面颗粒数据的统计 ,影响测试结果的准确性 。

　　5.2 光源稳定性会影响仪器对各类缺陷的信号采集 ,在图像分析时易出现误判 。

　　5.3 仪器参数设置主要是对缺陷类别进行界定 , 因此仪器参数的设置也会影响晶体表面缺陷分类的准确性 。

　　5.4 晶片表面沾污会增加样品缺陷数量 , 同时也会影响仪器对样品表面划痕 、凹坑 、颗粒 、微管的识别与统计 ,影响测试结果的准确性 。

　　5.5 晶片表面粗糙度过大 ,影响测试结果的准确性 。

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　　GB/T 43313—2023

　　6 试验条件

　　6. 1 温度 :23 ℃ ±3 ℃ 。

　　6.2 环境相对湿度 :40% ~ 70% 。

　　6.3 空气洁净度等级 :GB/T 25915. 1—2021 中规定的 ISO 6级及以上 。

　　7 仪器设备

　　表面缺陷测试仪 ,仪器应具备电磁屏蔽 、去静电装置 、良好接地的测试机台 、工频电源滤波装置 。

　　8 样品

　　碳化硅抛光片表面粗糙度(Ra)应不大于 0. 5 nm(扫描范围 10 μm×10 μm) ,表面无污染 。

　　9 试验步骤

　　9. 1 仪器准备

　　9. 1. 1 仪器开机 ,光源预热 1 h 以上 。

　　9. 1.2 确保装载系统 、共焦点微分干涉光学系统 、数据处理系统均处于正常工作状态 。

　　9. 1.3 选择对应的测试程序 ,进行参数设置 。

　　9. 1.4 选择合适的校准片对光源进行校准 。

　　9.2 测试

　　9.2. 1 将待测样品放入指定位置 。

　　9.2.2 输入样品编号和批次号等信息 。

　　9.2.3 对晶片进行全表面扫描 ,按 GB/T 30656的规定去除晶片表面边缘区域 ,边缘去除区域也可由供需双方协商确定 。

　　9.2.4 仪器对样品进行对位 、聚焦及检测 , 自动对各类缺陷进行识别和统计 。微管是直径为微米级的物理孔洞 ;划痕是晶体表面宏观无规则的细沟槽 ,其长宽比大于 5 ∶ 1;凹坑在形态上呈小圆形 ; 颗粒可测量的最小尺寸约为 0. 3 μm 或更小 ,测试时可由供需双方协商确定 。各类缺陷的典型形态见附录 A。

　　10 试验数据处理

　　仪器获得样品表面的真实图像 ,与预设的各类缺陷的特征参数相比较 ,对采集到的缺陷进行分类识别 ,并对缺陷的数量进行统计 , 确定划痕 、凹坑 、颗粒 、微管的缺陷数量 , 微管密度(N) 按公式(1) 进 行计算 :

　　N =n/S …………………………( 1 )

　　式中 :

　　N — 微管密度 ,单位为个每平方厘米(个/cm2 ) ;

　　n — 微管数量 ,单位为个 ;

　　S — 测试面积 ,单位为平方厘米(cm2 ) 。

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　　GB/T 43313—2023

　　11 精密度

　　单个实验室测试时 ,碳化硅抛光片微管密度的相对标准偏差不大于 20% ,划痕数量的相对标准偏差不大 于 15% , 凹 坑 数 量 的 相 对 标 准 偏 差 不 大 于 15% , 颗 粒( ≥0. 5 μm) 数 量 的 相 对 标 准 偏 差 不 大于 10% 。

　　多个实验室测试时 ,碳化硅抛光片微管密度的相对标准偏差不大于 20% ,划痕数量的相对标准偏差不大 于 20% , 凹 坑 数 量 的 相 对 标 准 偏 差 不 大 于 20% , 颗 粒( ≥0. 5 μm) 数 量 的 相 对 标 准 偏 差 不 大于 15% 。

　　12 试验报告

　　试验报告应包含下列内容 :

　　a) 样品信息 ,包括送样单位 、样品名称 、样品编号等 ;

　　b) 使用的测试仪器型号 ;

　　c) 被测样品测试缺陷总数量 、总分布图 、分类直方图 ;

　　d) 被测样品各类缺陷分布图 、个数 ;

　　e) 本文件编号 ;

　　f) 测试日期 ;

　　g) 测试人员 ;

　　h) 测试环境 。

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　　GB/T 43313—2023

　　附 录 A

　　(资料性)

　　碳化硅缺陷图谱

　　使用共焦点微分干涉法 ,入射光(546 nm) 照射碳化硅抛光片 ,微管 、划痕 、凹坑及颗粒缺陷的表面光学明场图像分别见图 A. 1~ 图 A. 4。

　　图 A. 1 微管缺陷表面光学明场图像

　　图 A.2 划痕缺陷表面光学明场图像

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　　GB/T 43313—2023

　　图 A.3 凹坑缺陷表面光学明场图像

　　图 A.4 颗粒缺陷表面光学明场图像

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