LED衬底　第34部分 蓝宝石图形化衬底片测试技术规范

1、ics29.045h 83db广东省地方标准db xx/ xxxxled衬底第34部分：蓝宝石图形化衬底片测试技术规范led substrate part 3-4：testing technical specification for patterned sapphire substrate点击此处添加与国际标准一致性程度的标识(征求意见稿)xxxx - xx - xx发布 xxxx - xx - xx实施广东省质量技术监督局发布目次前言ii1范围12规范性引用文件13术语和定义14测试要求25测试方法3附录a（规范性附录）扫描电子显微镜测试图形化衬底片的图形结构参数6附录b（规范性附录）原子

2、力显微镜测试图形化衬底片的图形结构参数7附录c（规范性附录）共聚焦显微镜测试图形化衬底片的图形结构参数8附录d（规范性附录）金相显微镜测试图形化衬底片的表面质量9附录e（规范性附录）自动光学缺陷检查设备分类测试图形化衬底片的表面质量10附录f（规范性附录）多点数值法测试图形化衬底片的图形一致性11附录g（规范性附录）反射谱扫描图示法测试图形化衬底片的图形一致性12前言本标准按照gb/t 1.1-2009的规定编制。本标准的某些内容可能涉及专利，本标准发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由东莞市中镓半导体科技有限公司提出。本标准由广东省质量技术监督局归口。本标准起草单位：东莞市中镓半导体科技

3、有限公司、广东赛翡蓝宝石科技有限公司。本标准主要起草人：丁晓民、张能、刘南柳、戴立忠、杨鹏、康凯、张国义。本标准为首次制定。led衬底第3-4部分：蓝宝石图形化衬底片测试技术规范1 范围本标准规定了用于制备led的蓝宝石图形化衬底片的测试技术规范，包括蓝宝石图形化衬底片的图形结构参数、表面质量、图形一致性等的测试。本标准适用于制备半导体照明器件的氮化镓外延生长所用蓝宝石图形化衬底片。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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 142642009半导体材料术

4、语gb/t 203072006纳米级长度的扫描电镜测量方法通则sj/t 13952009半导体照明术语3 术语和定义gb/t 142642009 和 sj/t 113952009 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1蓝宝石图形化衬底片（pss）patterned sapphire substrate在蓝宝石基底上，制作出具有周期性阵列排布的细微图形结构的衬底片。3.2图形节距pattern pitch蓝宝石图形化衬底片上，相邻图形几何中心点之间的距离。3.3图形高度pattern depth以蓝宝石基底平面为基准面，单个图形沿基准面法向的高度。3.4图形底宽pattern bottom

5、 width蓝宝石图形化衬底片上，图形底部区域的最大宽度。3.5图形间距pattern space蓝宝石图形化衬底片上，相邻图形边沿之间的最短距离。3.6边宽edge exclusion蓝宝石图形化衬底片上，边缘质量不合格区域的宽度。3.7图形缺失pattern loss蓝宝石图形化衬底片上，周期性阵列排布的图形在局部区域出现无图形或图形被破坏的区域。3.8格线grid line步进式投影光刻机制备的pss产品，外观呈现网格状色差。3.9拼接mis-alignment步进式投影光刻机制备的pss产品，图形结合不完整或移位。3.10图形一致性pattern uniformity在蓝宝石图形化衬底

6、片上，图形之间结构尺寸的离散程度。4 测试要求4.1 测试环境4.1.1 标准测试环境a) 温度：2510；b) 相对湿度：5010；c) 洁净度：iso 5级（必要时）； d) 气压：86 kpa106 kpa；e) 无影响测试准确度的机械振动、电磁和光照等干扰。4.1.2 仲裁测试环境a） 温度：251；b） 相对湿度：502；c） 洁净度：iso 5 级（必要时）；d） 气压：86 kpa106 kpa；e） 无影响测试准确度的机械振动、电磁和光照等干扰。4.2 测试设备 量程、偏移、稳定性、分辨率和不确定度应符合相关标准的规定； 应按规定间隔进行检定或校准，并有检定或校准证书，有明确的

7、标志； 有以标准形式发布的计量检定规程和校准规范。5 测试方法5.1 图形结构5.1.1 测试项目a) 图形节距；b) 图形高度；c) 图形底宽；d) 图形间距。5.1.2 测试方法5.1.2.1 扫描电镜测试法执行附录 a 的规定。5.1.2.2 原子力显微镜测试法执行附录 b 的规定。5.1.2.3 共聚焦显微镜测试法执行附录 c 的规定。5.2 表面质量5.2.1 测试项目a) 污染；b) 边宽；c) 格线；d) 拼接；e) 污染；f) 划伤；g) 图形缺失。5.2.2 测试方法5.2.2.1 金相显微镜测试执行附录 d 的规定。5.2.2.2 自动光学缺陷检查设备分类测试执行附录 e

8、的规定。5.3 图形衬底片的图形一致性5.3.1 多点数值测试执行附录 f 的规定。5.3.2 反射谱扫描图示测试法执行附录 g 的规定。aa附录a （规范性附录）扫描电子显微镜测试图形化衬底片的图形结构参数a.1 测试目的本方法用于测试图形化衬底片的图形结构参数。a.2 测试原理扫描电子显微镜（sem）是利用高能的入射电子轰击样品表面时，入射电子与样品的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性散射作用，使得被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱x射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶

9、体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。a.3 测试条件a) 扫描电子显微镜，仪器的分辨率应优于10 nm；b) 放大倍数应在不低于5000倍下，获得样品表面的二次电子像；c) 取样时应保持样品的洁净度；d) 若样品不导电则需在样品表面喷镀 1 nm2 nm 的金层；e) 测试时，需按规定对设备的标尺进行精准的校正。a.4 测试步骤测试时，参照 gb/t 203072006 获取被测样品的二次电子信号，通过解析成像，观察样品表面形貌，并用设备的标尺对样品进行结构数据测试。bb附录b （规范性附录）原子力显微镜测试图形化衬底片的图形结构参数b.1 测试目的本方法用于测试图形化衬底片的图形结构参数。

10、b.2 测试原理原子力显微镜（afm）是利用原子间距离减小到一定程度以后，原子间的作用力将迅速上升的原理，基于显微探针受力的大小就可以直接换算出样品表面的高度，从而获得样品表面形貌的信息。b.3 测试条件a) 探针针尖的材质、形状、尺度根据探测图形的深度及间隙来选取；b) z方向的分辨率应达到0.5 nm，xy的分辨率应能达到10 nm；c) 可在大气和液体环境下对各种材料和样品进行纳米区域的物理性质包括形貌进行探测。b.4 测试步骤a) 原子力显微镜测试模式选择轻敲模式，进行探针安装；b) 开启原子力显微镜，预热至仪器稳定；c) 打开激光器，调节原子力显微镜的光路和光电转换器位置；d) 装载

11、所要测试的样品，调节探针共振峰频率和振幅（轻敲模式）、设置好参考点、设置反馈参数、扫描速率、扫描范围、逼近探针、进行样品扫描、提针、卸载样品等；e) 利用原子力显微镜数据分析软件进行数据分析，测试相关图形形貌及结构参数数据。附录c （规范性附录）共聚焦显微镜测试图形化衬底片的图形结构参数c.1 测试目的本方法用于测试图形化衬底片的图形结构参数。c.2 测试原理共聚焦显微镜利用激光束经照明针孔形成点光源对标本内焦平面的每一点扫描，标本上的被照射点，在探测针孔处成像，由探测针孔后的光电倍增管逐线接收，迅速在计算机监视器屏幕上形成荧光图像。照明针孔与探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的，焦平面上的点同时

12、聚焦于照明针孔和发射针孔，焦平面以外的点不会在探测针孔处成像，这样得到的共聚焦图像是标本的光学横断面，克服了普通显微镜图像模糊的缺点。c.3 测试条件a) 物镜的放大倍率应能在5150转换；b) 最小垂直分辨率需不高于0.1 nm，测试最大坡度应大于70；c) 工作距离应在0.3 mm23.5 mm可调；d) 明场帧速率应在50 fps。c.4 测试步骤a) 将样品按指定的参考边位置放置在载物台上；b) 选取合适的物镜倍率；c) 籍由表面的垂直扫描，物镜的焦点扫过表面上的每一个点，以此找出每个像素位置的对应高度(即共聚焦图像)；d) 利用分析软件拟合出图形的形貌，并测试图形结构参数的尺度。cc

13、d附录d （规范性附录）金相显微镜测试图形化衬底片的表面质量d.1 测试目的本方法用于测试图形化衬底片的表面质量。d.2 测试原理金相显微镜主要指借助光学显微镜和体视显微镜等对材料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学科分支，既包含材料显微组织的成像及其定性、定量表征，亦包含必要的样品制备、准备和取样方法。其主要反映和表征构成材料的相和组织组成物、晶粒（亦包括可能存在的亚晶）、非金属夹杂物乃至某些晶体缺陷（例如位错）的数量、形貌、大小、分布、取向、空间排布状态等。d.3 测试条件a) 放大倍率应能在501000倍间变换；b) 光源的强弱及对比度等能根据环境进行设定；c) 应能

14、调节载物台的位置；d) 采集的样本视场内形貌可以度量相关的尺度。d.4 测试步骤a) 用真空吸笔取晶片放置；b) 根据观察试样所需的放大倍数要求，正确选配物镜和目镜；c) 利用边界调节合适的焦距，再对各区域进行用低倍镜扫描检查，用高倍镜确认具体缺陷项目； d) 按定义的表面缺陷的标准对各项进行检查。附录e （规范性附录）自动光学缺陷检查设备分类测试图形化衬底片的表面质量e.1 测试目的本方法用于测试图形化衬底片的表面质量。e.2 测试原理自动光学缺陷检查分为两部分：光学部分和图像处理部分。通过光学部分获得需要检测的图像；通过图像处理部分来分析、处理和判断。图像处理部分需要很强的软件支持，因为各

15、种缺陷需要不同的计算方法用电脑进行计算和判断。e.3 测试条件a) 光源可设定，根据缺陷的大小和面积，预先对光源强弱设定；b) 位置应可设定，取像位置能调整与设定，设置自动对焦。e.4 测试步骤a) 放上待检品及收料晶片盒；b) 载入参数；c) 按确认进行机台初始化；d) 执行扫描；e) 检验结束依规格收料；f) 软件分析测试结果，自动生成结果。de附录f （规范性附录）多点数值法测试图形化衬底片的图形一致性f.1 测试目的本方法用于测试图形化衬底片的图形一致性。f.2 测试原理利用测试图形化衬底片的图形结构参数的法方测得多个测试点的数值采样，通过对相应样本空间的数值计算，利用标准偏差等样本数

16、值离散程度来反应样品结构参数的一致性。f.3 测试条件a) 采集点的选取应能代表整个衬底片的情况；b) 应尽可能多的选取采集点；c) 去除无效区域的数值采集。f.4 测试步骤a) 测试图形化衬底片的图形结构参数的法方测试多个点的数值，并分别记录为（x1，x2，,xn）；b) s值的计算公式如下：其中n是样本数，是样本的平均值。s值越小，表明样本数据值偏离算术平均值的程度，即图形一致性越好；c) 亦可采用如下公式计算u值：其中、是样本的最大值与最小值。u值越小，表明样本的离散程度越小，也能反映图形一致性的程度。ef附录g （规范性附录）反射谱扫描图示法测试图形化衬底片的图形一致性g.1 测试目的本方法用于测试图形化衬底片的图形一致性。g.2 测试原理用激光作光源，利用激光的相干性和空间滤波的方法，形成波面高度均匀的发散光束，照射试样表面。由于试样表面存在各种不均匀性，反射光束的波面将发生畸变，畸变波面空间折叠，用一定的接收装置（ccd或摄像机)接收、记录反射图像，或相