本文件描述了一系列高度径向二阶导数法（ZDD）评价半导体晶片的近边缘几何形态的方法。 本文件适用于硅抛光片、硅外延片、SOI片及其他带有表面层的圆形晶片，也用于其他半导体材料圆形晶片近边缘几何形态的评价。

ICS77.040
CS H 21
中华人民共和国国家标准
GB/T43894.1—2024
半导体晶片近边缘几何形态评价第1部分：高度径向二阶导数法（ZDD）Practice for determining semiconductor wafer near-edge geometry-Part 1:Measured height data array using a curvature metric(ZDD)2024-04-25发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-11-01实施
GB/T43894.1—2024
本文件按照GB/T1.1一2020《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。
本文件是GB/T43894《半导体晶片近边缘几何形态评价》的第1部分。GB/T以下部分：
第1部分：高度径向二阶导数(ZDD)。43894已经发布了
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：山东有研半导体材料有限公司、浙江丽水中欣晶圆半导体科技有限公司、金瑞泓微电子（嘉兴）有限公司、中环领先半导体材料有限公司、广东天域半导体股份有限公司、鸿星科技（集团）股份有限公司。
本文件主要起草人：王玥、朱晓彤、孙燕、宁永铎、徐新华、徐国科、李春阳、张海英、陈海婷、丁雄杰郭正江。
GB/T43894.1—2024
随着硅片直径的增加和线宽的不断降低，对硅片几何参数的要求也在不断提高。硅片的近边缘区域是影响硅片几何参数的重要因素，自前大直径硅片近边缘区域的厚度、平整度等形态的控制难度较大，因此有效地评价和管控大直径硅片的近边缘几何形态，对于提高硅片整体质量和集成电路芯片的成品率，促进技术代的升级有着重要的意义。该系列标准目前主要用于硅片，其区域的划分和计算可推广至其他半导体材料晶片。GB/T43894拟由四个部分构成。一第1部分：高度径向二阶导数法(ZDD)。目的在于使用径向二阶导数方法评价半导体晶片近边缘几何形态。
一第2部分：边缘卷曲法(ROA）。目的在于使用利用边缘卷曲度评价半导体晶片近边缘几何形态。
一第3部分：扇形区域局部平整度法。目的在于获得近边缘扇形区域平整度进而评价近边缘几何形态。
第4部分：不完整区域的局部平整度法。目的在于获得近边缘不完整区域的局部平整度进而评价近边缘几何形态。
该系列标准从不同的测试区域，用不同的计算方法得到了对晶片近边缘区域几何参数的量化评价，有效地评价和管控了晶片的近边缘区域几何形态。本文件在制定过程中融入了多年来测试、校准经验，本文件的制定对发展我国大直径、高质量半导体硅片，彻底摆脱在半导体材料和器件方面的落后状态，有着非常重要的意义。
1范围
半导体晶片近边缘几何形态评价第1部分：高度径向二阶导数法（ZDD）GB/T43894.1—2024
本文件描述了一系列高度径向二阶导数法(ZDD）评价半导体晶片的近边缘几何形态的方法。本文件适用于硅抛光片、硅外延片、SOI片及其他带有表面层的圆形晶片，也用于其他半导体材料圆形晶片近边缘几何形态的评价。注：目前该方法主要用于直径300mm的硅片。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
GB/T16596
半导体材料术语
确定晶片坐标系规范
GB/T25915.1一2021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/T34479
3术语和定义
GB/T14264
硅片字母数字标志规范
界定的及下列术语和定义适用于本文件近边缘曲率near-edgecurvature使用晶片高度的阵列数据获得垂直于硅片中位面一系列乙坐标的径向二阶导数所描述的参数4方法原理
将晶片按照不同的半径和圆心角划分为若干扇形区域，选取每个扇形区域中高度数据阵列，逐一计算沿半径方向的二阶导数，得到沿半径的近边缘曲率，从而定量评价半导体晶片的近边缘几何形态注：数据阵列来源于单一表面(正表面或背表面)的高度或晶片厚度。5干扰因素
5.1测试设备的定位精度会影响测试位置，从而影响采样点的位置，可能导致测试结果错误。5.2用于计算高度数据阵列中的数据不足，空间分辨率不够，定位错误，噪声等，对测试结果有影响。5.3高度数据阵列的行距、扇形的划分、曲率计算方法和高度数据的定义会影响ZDD计算结果5.4晶片边缘的卷曲导致ZDD随着半径增加而快速变化，当标称边缘去除设置太小，则ZDD的输出不稳定可能影响测试结果，应根据实际需求设置合理的标称边缘去除。GB/T43894.1—2024
5.5当晶片的定位缺口、晶片的激光刻字标识、晶片的夹持夹具出现在高度数据阵列的获取区域，或圆形晶片的正表面或背表面与合格质量区域(FQA）有相交区域时，都会造成数据阵列的采集错误，应事先设置去除这些对高度数据阵列有影响的区域。5.6晶片洁净度可能会对扫描结果产生噪声干扰，对测试结果有影响。6试验条件
测试应在下列环境中进行：
a）温度：23℃±3℃；
b）相对湿度：40%士10%；
c）空气洁净度：不低于GB/T25915.1—2021中规定的5级。7仪器设备
7.1几何参数测试系统满足以下条件：a）可获得晶片高度数据阵列，高度的分辨率不大于1nm;b）可执行校准和边缘去除，能够识别并剔除无效数据；空间分辨率应适于高度数据阵列间距并经测试各方同意，在晶片表面X、Y方向的高度数据阵c)
列间距均应不大于0.5mm；
根据获得的高度数据阵列进行ZDD计算，且提供统计参数在内的结果；d)
测试设备获取的高度数据阵列应覆盖整个晶片表面，以便计算各半径处（去除区域除外）的e)
ZDD,且半径上应至少有一点的实测数据。7.2数据处理系统可按照本文件计算并提供包括统计数据在内的结果输出。8试验步骤
8.1设置ZDD的半径(r1，.,r。)，最大值(r）等于标称半径减去标称边缘去除。注：典型的晶片边缘卷曲特性导致ZDD值随着边缘处半径的增加而迅速增加。ZDD的最大报告半径受设备边缘去除最小值(EE)的限制。
8.2选择扇形区域的个数(N)，扇形的圆心角(0、）按公式(1)进行计算：0.
式中：
0、——扇形圆心角，单位为度（°）；N——扇形的个数。
推荐N=72.0、=5°，也可由供需双方协商确定扇形的个数。8.3对测试设备去除区域的设置包括以下内容。a）边缘去除。
b）晶片刻字区域去除，也包括直径450mm圆形晶片的无切口的刻字定位基准标记区域。数据阵列采集区域内可能被遮挡的区域，如晶片夹具或定位基准切口遮挡的区域。c
由供需双方确定的其他去除区域。在极坐标系和直角坐标系中去除区域的设置见附录A。晶片识别标记、基准缺口的位置和最小面积按GB/T16596和GB/T34479的规定进行，或由e
供需双方协商确定，去除区域的位置和实际尺寸，可包括系统特定公差的余量。2
43894.1—2024
8.4确定每个晶片至少需要报告的统计数据，应包括：最大值、平均值、范围、标准偏差和第95百分位数。
9试验数据处理
9.1将晶片等分出N个扇形区域(S1）至(Sy)，如图1所示。100
150-100
标引序号说明：
标称边缘去除：
标称半径；
半径：
扇形区域的最小半径；
扇形区域的最大半径；
圆心角；
扇形区域S，的逆时针侧边界角；扇形区域S，的顺时针侧边界角；扇形区域的圆心角。免费标准bzxz.net
图1直径300mm
晶片均分成16个扇形区域示意图9.2扇形区域S，的逆时针侧边界角按公式(2)进行计算：0
0.=(i-1)0.+
式中：
扇形区域S：的递时针侧边界角，单位为度（。）；扇形区域的序号；
扇形区域的圆心角，单位为度（°）。9.3扇形区域S，的顺时针侧边界角按公式(3)进行计算：9,=( 1) 0.
式中：
扇形区域S，的顺时针侧边界角，单位为度（°）；扇形区域的序号；
扇形区域圆心角，单位为度（。?
·（3
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9.4对每一个扇形区域(S1）而言，当去除区域的面积超过扇形区域面积的20%时，为无效区域，不进行统计。
9.5将高度数据阵列插入每个有效扇形区域极坐标网格内，数据点间距同扫描阵列间距一致，包含扇形区域的边界。
注：扇形区域边界数据由内插法产生。9.6对扇形区域内和扇形区域边界的半径(r）上的所有高度数据计算平均值[Zo(r)]，可得到用极坐标表示的扇形区域(S，）的平均径向剖面。9.7扇形区域S，中半径r；的平均二阶导数ZDD(r）按公式（4)进行计算：a\ Zs, (r,)
ZDD(r)=
式中：
·（4）
扇形区域S，中半径r，的平均径向轮廓半径的二阶导数，单位为纳米每平方毫米ZDD(r:)——
(nm/mm2);
一扇形区域S；的逆时针侧边界角，单位为度（°）；·
一扇形区域S，的顺时针侧边界角，单位为度（°）；一第i个半径
9.8重复步骤9.1～9.5,获得N个扇形区域上半径(r1..,r,）的二阶导数ZDD(r1，.,r)，到
整个晶片沿半径(r1....,r。）的平均径向轮廓半径的二阶导数。进而得
9.9在多次重复测试时，除需要统计单次的ZDD以外，还需要计算ZDD统计量，统计量应至少包括最大值、平均值、范围、标准偏差、第95百分位数。当扇形数量较少时（例如少于100个），可不统计第95百分位数，
10精密度
选取直径300mm厚度范围在760m～790um的3片硅抛光片及2片硅外延片样品，在3个实验室分别对每个样品的厚度ZDD进行了5次重复测试，单个实验室测试的相对标准偏差不大于4%多个实验室测试的相对标准偏差不大于5%。选取上述5个样品在4个实验室对每个样品的正表面高度ZDD及背表面高度ZDD进行了5次的重复测试，单个实验室测试的相对标准偏差不大于6%；多个实验室测试的相对标准偏差不大于8%。11试验报告
试验报告应至少包括以下内容：测试日期、时间；
操作者；
测试设备，包含测试设备和计算设备（厂家、型号、软件版本等）；c)
空间分辨率和数据点间距；
样品批号和晶片编号、晶片尺寸、标称边缘去除f)
扇形圆心角：
每片晶片ZDD的最大值、平均值、范围、标准偏差和第95百分位数等，包括各半径ZDD的统g）4
计数据，以及要求的其他数据；h）本文件编号。
附录A
(资料性）
极坐标系和直角坐标系中去除区域的设置GB/T
43894.1—2024
在极坐标系中4个参数定义了去除区域的位置和尺寸，极坐标系中去除区域示意图见图A.1。90
标引序号说明：
晶片切口；
极坐标系中去除区域的中心位置角；极坐标系中去除区域θ.的跨度；rmin一一极坐标系中去除区域的最小半径；rma一极坐标系中去除区域的最大半径。图A.1
极坐标系中去除区域示意图
在直角坐标系中4个参数定义了去除区域的位置和大小，直角坐标系中去除区域示意图见图A.2。A.2
标引序号说明：
晶片切口；
直角坐标系中去除区域的最小水平边界位置：直角坐标系中去除区域的最大水平边界位置；直角坐标系中去除区域最小垂直边界位置；直角坐标系中去除区域最大垂直边界位置。图A.2
直角坐标系中去除区域示意图
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