ICS 77.040 H21 YS/T 23-2016 中华人民共和国有色金属行业标准 硅外延层厚度测定 堆垛层错尺寸法 Test method for thickness of epitaxial layers - Stacking fault size method 2016-04-05发布 中华人民共和国工业和信息化部发布 2016-09-01实施 前言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准代替YS/T 23-1992《硅外延层厚度测定 堆垛层错尺寸法》。与YS/T 23-1992相比，主要变化如下：增加了“术语和定义”“干扰因素”；删除了非破坏性测试方法；在第6章增加了无铬腐蚀液B的配制；修改了测量仪器中显微镜要求并取消测微标尺；增加了试样制备方法二；修改测量步骤；改进厚度计算方法，采用显微图像处理结果替代边长计算；增加外延层厚度T与堆垛层错图形边长L关系。本标准由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243）提出并归口。本标准起草单位：南京国盛电子有限公司、有研半导体材料有限公司、上海晶盟硅材料有限公司。本标准主要起草人：马林宝、杨帆、葛华、刘小青、孙燕、徐新华。 1 范围 本标准规定了利用堆垛层错尺寸法测量硅外延层厚度的方法。适用于在(111)、(100)、(110)晶向硅单晶衬底上生长的2 μm～120 μm硅外延层厚度测量。 2 规范性引用文件 GB/T 14264 半导体材料术语 GB/T 14847 重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法 3 术语和定义 GB/T 14264界定的术语和定义适用于本文件。 4 方法提要 外延层中存在生长完整的堆垛层错，经化学腐蚀后可在显微镜下观察。在(111)、(100)、(110)晶向硅单晶衬底上生长的外延层中，堆垛层错分别呈现等边三角形、正方形和等腰三角形。由于衬底存在晶向偏离，实际图形会略有变形。外延层厚度T与堆垛层错图形边长L关系如下： (111)：T = 0.816L (100)：T = 0.707L (110)：T = 0.577L 5 干扰因素 5.1 腐蚀液放置时间过长出现挥发或沉淀，会影响腐蚀效果。 5.2 堆垛层错边缘宽度影响测量精度。 5.3 计算机图像界面测量边长存在人为操作差异。 6 试剂和材料 6.1 三氧化铬（化学纯）。 6.2 氢氟酸（化学纯）。 6.3 硝酸（化学纯）。 6.4 乙酸（化学纯）。 6.5 硝酸银（分析纯）。 6.6 去离子水。 6.7 铬酸溶液：50 g三氧化铬溶于水并稀释至100 mL。 6.8 腐蚀液A：铬酸溶液与氢氟酸按1:1体积比混合，使用前配制。 6.9 腐蚀液B：氢氟酸、硝酸、乙酸与去离子水按1:2:4:2混合，并加入0.01 g/L～0.05 g/L硝酸银，使用前配制。 7 设备和仪器 7.1 带图像处理功能的干涉显微镜（≥200倍）。 7.2 耐酸镊子。 7.3 氟塑料容器。 8 试样制备 8.1 试样制备方法分两种，推荐方法二。 8.2 方法一：将试样外延面朝上放入容器，加入腐蚀液A，液面高于样品1 cm，腐蚀15 s～30 s后用水稀释并清洗干燥。 8.3 方法二：加入腐蚀液B并保持轻微晃动，腐蚀1 min～2 min后稀释清洗并干燥。 9 测量步骤 9.1 将试样置于微分干涉显微镜载物台上，外延面垂直于物镜方向。 9.2 在显微镜下对外延层进行观察并进行图像测量分析。