GB/T 42902-2023 碳化硅外延片表面缺陷的测试 激光散射法（正式版）

ICS77.040碳化硅外延片表面缺陷的测试激光散射法国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T42902—2023本文件按照GB/T1.1—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：安徽长飞先进半导体有限公司、广东天域半导体股份有限公司、安徽芯乐半导体学院半导体研究所。1GB/T42902—2023碳化硅外延片表面缺陷的测试激光散射法1范围本文件描述了激光散射法测试碳化硅外延片表面缺陷的方法。本文件适用于4H-SiC外延片的表面缺陷测试。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/T14264半导体材料术语GB/T25915.1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3术语和定义GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1掉落颗粒物缺陷downfalldefect外延生长前或生长过程中，反应生长室壁上的黑色无定形碳或SiC微颗粒物掉落在衬底或者外延层表面上，经过外延生长后局部或全部深陷于外延层中，形成的点状缺陷。3.2碳化硅外延片上外观呈现三角形形状的表面缺陷。注1:三角形缺陷由变形的4H-SiC晶型边界和含有3C晶型夹层的三角形区域构成，是外延生长过程中，台阶流动因衬底表面存在外来颗粒物、晶体缺陷或者划痕而受到干扰所致。注2:在光致发光通道呈现三角形形状，而在表面通道呈现一条或者两条或者三条边，第三条边与主参考边几乎成3.3胡萝卜缺陷carrotdefect碳化硅外延片上外观呈现胡萝卜形状的表面缺陷。注：有时胡萝卜缺陷棱角分明。这些缺陷平行排列，随着外延层厚度的增大，胡萝卜缺陷沿[1120]方向延伸，且与主参考边[1120]方向平行。胡萝卜缺陷长度(L)趋于相同，并满足L=d/sinθ,其中d为4H-SiC外延层厚度，03.4梯形缺陷trapezoiddefect碳化硅外延片上外观呈现梯形形状的表面缺陷。注：上游短坡堤线和下游长巨观台阶线之间的距离L随着外延层厚度增加而增加，满足L=d/sinθ,其中d为4H-2GB/T42902—20233.5台阶聚集缺陷stepbunchingdefect4H-SiC外延层表面出现的平行于<1100>方向的有多个原子台阶汇聚在一起而形成的线条状巨观台阶或平行线簇形貌缺陷。注：台阶聚集会增大外延层表面粗糙度。彗星缺陷cometdefect碳化硅外延片上外观呈现彗星状的表面缺陷。角形缺陷相同，满足L=d/sin0,其中d为4H-SiC外延层厚度，0为衬底表4方法原理利用扫描表面检查系统产生的激光束在待测碳化硅外延片表面进行整面扫描，并收集和确定来自硅外延片表面的缺陷总数和分布。5干扰因素5.1在测试范围内，颗粒尺寸和激光散射信号强度并非完全线性关系，颗粒尺寸越大，散射信号越趋于5.2使用参考样片进行校准时，如果校准点处于接近发生共振的地方，将造成颗粒尺寸的校准误差，为避免这一误差，应保证每一标称尺寸校准曲线的单值性。5.3表面扫描设备对激光散射信号处理上的差异会带来测试数据的偏差。表面扫描设备灵敏度取决于最小缺陷的信噪比。通常，信噪比大于或等于3可判定为真实缺陷。5.4当很多缺陷聚集在一起发生重叠时，由于信号叠加，会给计数带来一定误差。比如，环境的污染可5.5不同厚度的碳化硅外延层表面缺陷的大小和形状会有变化。一定厚度范围的外延片使用相同的5.6设备采集数据时采用无去边扫描，可以检查到晶片边缘处理状况、有无裂纹等。在缺陷统计时，对于直径100mm、150mm的外延片，可以根据需要去除边缘2mm～3mm,以忽略边缘高缺陷密度区。5.7标定好的晶片、待测晶片表面及测试机台的沾污会影响缺陷的测试。因此测试前应确认晶片表5.8晶片表面的粗糙度和翘曲度会给设备在收集信号时对最小局部光散射体的尺寸测试带来影响。5.9不同检测通道的选择会影响缺陷的识别，典型缺陷图谱见附录A。6试验条件除另有规定，测试应在以下环境下进行：b)洁净度：不低于GB/T25915.1中规定的ISO5级。3GB/T42902—20237仪器设备7.1表面缺陷检查系统一般由晶片吸附装载系统、激光扫描及信号收集系统、数据分析、处理、传输系统、操作系统和机械系统等部分组成。7.2通常选用波长为313nm～700nm的激光器，最常用的是355nm或405nm的激光器。7.3表面缺陷检查系统应具备激光散射、反射信号收集能力。7.4表面缺陷检查系统应具备软件处理能力，定义分类规则并输出整个晶片的缺陷分布图和数目。8样品同质外延生长后的4H晶型碳化硅晶片，其表面法线方向为<0001>晶向，偏离角度在4°以内。9试验步骤9.1仪器校准，用标定好的晶片对仪器进行校准。9.3将样品放置在指定位置，通过机械手将样品传送到激光扫描区域。9.4激光束对样品进行扫描和信号探测。9.5缺陷信号的处理应按照以下规定进行。a)对收集到的整个样品的每个信号通道分别设定缺陷信号阈值，每个通道中高于缺陷阈值的信号皆为潜在缺陷，低于阈值的为噪声。缺陷数目按照信号方式对应统计。b)根据不同缺陷在不同信号通道的敏感度，结合缺陷图谱，从缺陷检查通道、缺陷形状、缺陷大c)满足分类条件的缺陷由软件自动归为某种缺陷类别。缺陷统计是采用从上而下的依次排除方d)缺陷归类统计与样品扫描同时进行。e)扫描结束，得到外延片上一系列缺陷分布图和数目统计，同时有缺陷密度、缺陷位置坐标文件、晶片良品率等输出。10试验数据处理缺陷密度(N)按公式(1)进行计算。N=n/S (1)式中：n——缺陷数量；计算结果保留两位有效数字。11精密度4GB/T42902—2023形缺陷、胡萝卜缺陷、台阶聚集缺陷和彗星缺陷等)在5个实验室进行巡回测试，每个实验室测试3次。单个实验室测试的相对标准偏差不大于10%,多个实验室测试的相对标准偏差不大于20%。试验报告应至少包括以下内容：b)所用的测试系统编号及选用参数；c)测试结果；d)本文件编号；e)测试单位及测试人员签字；f)测试时间。g(ddi)7d-SIA(ddD7d-ANN(ddl)O4zOF0000|wooZ^E0000W00ZH|IZ6T业E"V国红卵班吾真里半唑来杀猛亚剔端师来端犟幹‘业z'V圆唑I'V国呀K狂国卵阳影00I骤影子剔端师来端犟朝lV6GB/T42902—2023A.2三角形缺陷放大倍数为100倍时的图谱形状如图A.4～图A.11所示，三角形缺陷在光致发光和表面通道呈现的形状如图A.12所示。7GB/T42902—2023A.3浅三角形缺陷在光致发光和表面通道呈现的形状如图A.13所示。QZrO(IPP)R.15913.380:25.60°GL:1887|HZoom10003VZomlo00R75001000oroScN(IPP)NUV-PL(IPP)R:34265.13μVIS-PL(IPP)θ:258.05°GL:1937HZoom|8A.4胡萝卜缺陷放大倍数为100倍时的图谱形状如图A.14所示，胡萝卜缺陷放大倍数为200倍时的R:74927.92μScPP)θ:7.03°GL:2010HZoom100.00÷VZoom100.00R75000θ|0.0041132.21μθ:341.37°GL:398R:41084.22μVIS-PL(IPP)9A.5梯形缺陷放大倍数为20倍时的图谱形状如图A.17～图A.19所示，梯形缺陷在光致发光和表面通道呈现的形状如图A.20所示。QZrO(IPP)R:38840.96μNUV-PL(IPP)θ:273.76°GL:397VIS-PL(IPP)GB/T42902—2023A.6台阶聚集缺陷放大倍数为20倍时的图谱形状如图A.21～图A.23所示，台阶聚集缺陷在光致发光和表面通道呈现的形状如图A.24所示。R:71840.75μ0:292.66°GL:1901