本标准规定了重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法。本标准适用于衬底室温电阻率小于0.02Ω·cm和外延层室温电阻率大于0.1Ω·cm且外延层厚度大于2μm的硅外延层厚度的测量。 GB/T 14847-1993 重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法 GB/T14847-1993 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国国家标准
重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层
厚度的红外反射测量方法
Test method for thickness of lightly dopedsilicon epitaxial layers on heavily dopedsilicon substrates by infrared reflectance1主题内容与适用范围
本标推规定了重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法。GB/T 14847--93
本标准适用于村底室温电阻率小于0.02α·cm和外延层室温电阻率大于0.10·cm五外延层厚度大于2um的硅外延层厚度的测量。2引用标准
GB6379测试方法的精密度通过实验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性3方法原理
衬底和外延层光学常数的差异导致试样反射光谱出现连续极大极小光学干涉现象，根据极值波长、外延层与衬底光学常数和入射角计算外延层厚度。4测量仪器
4.1红外光谱仪
4.1.1付里叶变换红外光谱仪或双光束红外分光光度计。4.1.2波长范围2~50μm，本法常用波长范围为6~25μm。4.1.3波长重复性不大于0.05μm。4.1.4波长精度为±0.05μm。
4.2仪器附件
4.2.1和仪器相匹配的反射附件，入射角不大于30°。4.2.2掩模由非反射材料制成，透光孔径不大于8mm。5试样要求
衬底和外延层导电类型及衬底电阻率应是已知的。5.2试样应具有良好的光学表面以保证高的反射率，不应有大面积的钝化层。5.3正常工艺沉积的试样无需特殊处理。6测量程序
6.1光谱仪校
国家技术监督局1993-12-24批准544
1994-09-01实施
GB/T 14847-—93
6.1.1用厚度为300~~500μm的聚苯乙烯膜做标样，以标样的1601.6cm-或648.9cm-峰为测量参考蜂，按GB6379所确定的仪器波长重复性和精度应分别满足4.1.3条和4.1.4条的要求。6.1.2将反射附件置于光路中，测量100%线，其峰谷值应小于8%。6.2测量条件选择
6.2.1对光栅式红外分光光度计，参照下列步骤选取最佳扫描速度。6.2.1.1选择一外延层厚度接近10μum的试样，用仪器最慢扫描速度记录大于10μm的极小值波长。6.2.1.2分步增加扫描速度并记录每次所对应的极小值波长。6.2.1.3最后选用的扫描速度和最慢扫描速度所记录的极值波长差应在士0.1um范围之内。6.2.2对付里叶变换红外光谱仪所使用的分辨率应不低于4 cm-。6.3测量免费标准bzxz.net
6.3.1将试样置于反射附件掩模孔上，并使测量位置对准光束。6. 3. 2
获得一类似图1的反射光谱。若峰谷振幅与噪音振幅比小于5，则不能计算外延层厚度。40
波数（cm-\）
图1典型n/nt-Si试样的红外反射光谱400
6.3.3在极大值下面或极小值上面满刻度3%处作水平线和反射光谱交于两点，两点对应波长的平均值即为极值波长。
7测量结果计算
7. 1方法 1
7.1.1由公式(1)确定各个极大值和极小值的级数：P,=
式中：P-
A, A,
-入处极值所对应的级数，
极值波长(>>A),μm
z1/2元—A2中22/2元
-（1)
m-—和入z的级数差；
GB/T 14847-93
21、22——分别为入、所对应的相移（见表1和表2）。7.1.1.1若入2为极大值，则P.计算值取整数，否则取半整数，其他极值所对应的级数可按图1所示波长增加级数下降的原则确定。
表1n/nt-Si相移（Φ2n/2元）
衬底电阻率(n·cm)
0. 001 0. 002 0. 003 0. 004 0. 005 0. 006 0. 007 0. 008 0. 009 0. 010 0. 012 0. 014 0. 016 0. 018 0. 0200. 033 0. 029 0. 028 0. 027 0. 027 0. 026 0. 025 0. 024 0. 023 0. 022 0. 020 0. 019 0. 017 0. 016 0. 0160. 061 0. 050 0. 047 0. 046 0. 045 0. 043 0. 041 0. 039 0. 038 0. 036 0. 034 0. 031 0. 029 0. 027 0. 0250. 105 0. 072 0. 064 0. 062 0. 060 0. 057 0. 055 0. 052 0. 050 0. 048 0. 044 0. 042 0. 039 0. 036 0. 0330.182 0. 099 0. 083 0. 078 0. 075 0. 071 0. 067 0. 064 0. 061 0. 059 0. 054 0. 051 0. 047 0. 043 0. 0400. 247 0. 137 0. 105 0. 095 0. 090 0. 084 0. 079 0. 075 0. 071 0. 069 0. 063 0. 059 0. 055 0. 051 0. 0470.289 0.1830.132 0.115 0.106 0. 098 0.091 0. 084 0.081 0.078 0. 072 0.067 0. 062 0.057 0.0530.318 0.225 0.1640.137 0.124 0.113 0.104 0.097 0.092 0. 0870.080 0. 074 0.069 0. 064 0. 0590. 339 0. 258 0.197 0.163 0.144 0.129 0.117 0.109 0.102 0. 097 0. 088 0. 082 0. 075 0. 070 0. 0650. 335 0. 283 0. 226 0. 189 0.166 0.146 0. 131 0. 121 0. 113 0. 107 0. 096 0. 089 0. 082 0. 076 0. 0700. 368 0. 303 0. 251 0. 214 0.188 0. 165 0. 147 0. 134 0. 124 0. 117 0.105 0. 096 0. 088 0. 081 0. 0750. 378 0. 319 0. 272 0. 236 0. 209 0.183 0.163 0.148 0.136 0. 127 0. 113 0.104 0. 095 0. 087 0. 0810. 387 0. 333 0. 289 0. 255 0. 229 0. 202 0.179 0.162 0.148 0.138 0.122 0.111 0.101 0. 093 0. 0860. 397 0. 344 0. 303 0. 272 0. 246 0. 219 0.196 0.177 0.161 0. 150 0.131 0.119 0. 108 0. 099 0. 0910.401 0.353 0.3160.286 0.261 0.235 0.211 0.191 0.175 0.1610.141 0.127 0.1150.1040.0960.406 0.362 0.326 0.298 0.2750.250 0.2260.206 0.188 0.173 0.150 0.135 0.1210.110 0.1010. 411 0. 369 0. 336 0. 309 0. 287 0. 263 0.240 0. 219 0. 201 0. 185 0. 160 0.143 0. 128 0. 116 0. 1060. 4150.375 0. 344 0. 319 0.297 0.274 0.252 0.232 0. 2130.197 0.170 0.151 0.135 0.122 0.1120. 419 0. 381 0. 351 0. 327 0. 307 0. 285 0. 263 0. 243 0. 225 0. 209 0. 180 0. 160 0. 143 0. 129 0. 1170. 422 0.386 0.357 0.335 0.315 0.294 0.273 0.254 0.236 0.220 0.191 0.167 0.150 0.135 0.1230. 425 0. 391 0. 363 0. 341 0. 323 0. 302 0. 285 0. 264 0. 246 0. 230 0. 200 0. 178 0. 158 0. 141 0. 128表 2P/P+-Si相移(Φ2m/2元）
衬底电阻率(α-cm）
0. 001 0. 002 0. 003 0. 004 0. 005 0. 006 0. 007 0. 008 0. 009 0. 010 0. 012 0. 014 0. 016 0. 018 0. 0200. 036 0. 035 0. 034 0. 034 0. 033 0.033 0. 033 0. 032 0. 031 0.030 0.028 0. 027 0. 025 0.024 0. 0240. 067 0. 057 0. 055 0. 055 0. 055 0. 055 0. 054 0. 052 0. 050 0. 049 0. 045 0. 043 0. 040 0. 038 0. 0370. 119 0. 080 0. 076 0. 074 0. 073 0. 072 0. 071 0. 068 0. 066 0. 064 0. 059 0. 056 0.053 0. 050 0. 0490. 200 0. 114 0. 099 0. 094 0. 091 0. 089 0, 086 0. 083 0. 080 0. 077 0. 072 0. 067 0. 064 0. 060 0. 0590.261 0.158 0.127 0.115 0.110 0.105 0.102 0.097 0.093 0.089 0.083 0. 078 0. 073 0. 070 0.0680. 300 0. 205 0. 160 0. 140 0. 130 0. 123 0. 117 0. 111 0. 106 0. 101 0. 094 0. 088 0. 083 0. 078 0. 076波长
GB/T 14847—93
续表2
衬底电阻率(2-cm)
0. 001 0. 002 0. 003 0. 004 0. 005 0. 006 0. 007 0. 008 0. 009 0. 010 0. 012 0. 014 0. 016 0. 018 0. 0200.327 0.244 0.194 0.167 0.152 0.141 0.133 0.126 0.119 0.113 0.104 0. 097 0.091 0. 087 0. 0840. 346 0. 274 0. 226 0. 195 0.175 0.161 0. 151 0. 141 0. 132 0. 126 0.115 0. 106 0. 100 0. 094 0. 0910, 361 0.297 0.253 0.211 0.198 0.182 0.168 0.157 0,146 0.138 0.125 0.116 0.108 0. 102 0. 0990. 373 0. 315 0. 274 0. 243 0. 220 0.202 0. 186 0. 173 0. 160 0. 151 0. 136 0. 125 0. 117 0. 110 0. 1060. 383 0. 330 0. 292 0. 263 0. 240 0. 220 0. 204 0. 188 0. 175 0. 164 0. 147 0. 134 0. 125 0. 117 0. 1130.3910.3420.3070.2970.2570.2380.2200.2040.1890.1770.1580.1440.1330.1250.1200. 398 0. 352 0. 320 0. 294 0. 272 0. 253 0.236 0. 219 0. 203 0. 190 0. 169 0. 153 0. 142 0.132 0. 1270. 404 0. 361 0. 331 0. 306 0. 285 0. 267 0. 250 0. 233 0. 217 0. 203 0. 180 0. 163 0. 150 0. 140 0. 1340. 409 0. 369 0. 340 0. 316 0. 297 0. 279 0. 262 0. 245 0. 229 0. 215 0. 191 0. 173 0.159 0. 148 0. 1410.414 0.376 0.348 0.326 0.307 0.290 0.2730.257 0.241 0.227 0.202 0.182 0.1670.155 0.1480. 418 0. 381 0. 355 0. 334 0. 316 0. 299 0. 284 0. 268 0. 252 0. 238 0. 213 0. 192 0. 176 0. 163 0. 1550,421 0.387 0.362 0.341 0.324 0.308 0.293 0.277 0,262 0.248 0.223 0.201 0.185 0.171 0.1620. 425 0. 391 0. 368 0. 348 0. 331 0, 316 0. 301 0. 286 0. 271 0. 258 0. 232 0. 211 0. 193 0. 178 0. 1690. 428 0. 396 0. 373 0. 354 0. 338 0. 323 0. 309 0. 294 0.280 0. 266 0. 241 0. 219 0. 201 0. 186 0. 176由公式（2)计算外延层厚度：
T = (P. - 0. 5 + pa/2n) 2(n -sin*0)式中：T,第n个极值波长所对应的计算厚度，um；P.一第n个极值波长所对应的级数；n—一第n个极值波长，μm
n—硅外延层折射率(nl=3.42)；0—反射附件入射角度，)；
其他符号意义与公式(1)相同。
7.1.3对图1所示典型n/n+-Si试样反射光谱数据计算如下：（2)
7.1.3.1取^和入2分别为15.66μum和10.30±m，m=3.5，衬底电阻率eg-=0.0052·cm，0=30°。7.1.3.2由和入及0和表1知2/2元=0.141，22/2元0.092，算得P2=10.5,72=15.36um。7.1.3.3同理可得其他极值所对应的有关数据，如表3所示。7.1.4仲裁时应使用本计算方法。表3典型n/n+-Si试样外延层厚度计算结果计
极值序号
g2n/2元
极值序号
平均厚度，um
7.2方法2（经验计算法）
Aa,μum
GB/T 14847--93
续表3
pzm/2元
Th-μm
7.2.1计算试样反射光谱在1100～500cm~1范圈的极值数可获得外延层厚度，计算公式为：T = 1. 20 n
式中：T—外延层厚度，um;
-1100～500cm-1范围的极值数。（3）
7.2.2当外延层厚度大于20um时，也可用700~500cm-1范围的极值数计算厚度，计算公式为：T= 3. 64 n
7.2.3如图2所示，按下列步骤计算极值数n：（%）
波数（cm）
图2经验计算法示意图
在反射光谱1100cm-1和500cm-1处垂直波数轴分别作两条直线AB利CI)。7.2.3.1
GB/T14847—93
7.2.3.2分别在最靠近AB和CD两侧，由其两侧的极值取反射率R1和R分别为：R, =（Rmin1 +Rmax)/2
R2 =（Rmin2 + Rinax2)/2
7.2.3.3过R,和R分别作两条水平线EF和NM，并分别与AB和CD相交于O和P。7.2.3.4极值数n由公式(7)计算：n=K+EO/EF+NP/NM
式中：K——AB和CD间的完整极值数。7.2.3.5由 K=12,EO/EF=2/7,NP/NM-1/2,算得 n=12.79。7.2.4由n12.79代人公式（3)算得T15.35μm。8精密度
·（5）
8.1当n型硅外延层厚度大于2um时，多个实验室测量精密度为±（0.171μm十0.0026T)(3s）这结果是8个试样经7个实验室循环测量得出的8.2当P型硅外延层厚度大于2μm时，多个实验室测量精密度为士（0.211μm+0.0015T)（3s）这一结果是9个试样经7个实验室循环测量得出的。9试验报告
9.1试验报告应包括以下内容：
本标准号：
使用的测量仪器；
试样名称、来源及编号；
衬底和外延层导电类型及衬底电阻率；图示试样测量位置；
各个极值所对应的计算厚度Th；平均厚度。
附加说明：
本标准由中国有色金属工业总公司提出。本标准由机电部四十六所和上海第二冶炼厂负责起草。本标准主要起草人何秀坤、李光平、叶裕宗、严世权、王琴、张志刚、钱国胜。549
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