GBT26070-2010 化合物半导体抛光晶片亚表面损伤的反射差分谱测试方法.pdf

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1、ICS77．040．99H17a圄中华人民共和国国家标准GB／T26070—2010化合物半导体抛光晶片亚表面损伤的反射差分谱测试方法Characterizationofsubsurfacedamageinpolishedcompoundsemiconductorwafersbyreflectancedifferencespectroscopymethod2011-01-10发布2011—10-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局告龠中国国家标准化管理委员会仅111刖吾GB／T26070--2010本标准由全国半导体设备和材料

2、标准化技术委员会材料分技术委员会(SAC／TC203／SC2)归口。本标准由中国科学院半导体研究所负责起草。本标准主要起草人：陈涌海、赵有文、提刘旺、王元立。化合物半导体抛光晶片亚表面损伤的反射差分谱测试方法GB／T26070--20101范围1．1本标准规定了Ⅲ一V族化合物半导体单晶抛光片亚表面损伤的测试方法。1．2本标准适用于GaAs、InP(GaP、GaSb可参照进行)等化合物半导体单晶抛光片亚表面损伤的测量。2定义2．1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2．1．1亚表面损伤subsurfacedamage半导体晶体经切、磨、

3、抛等工艺加工后，在距离抛光片表面亚微米左右范围内，晶体的部分完整性会受到破坏，存在一个很薄(厚度通常为几十到上百纳米)的损伤层，其中存在大量的位错、晶格畸变等缺陷。这个损伤层称为亚表面损伤层。2．1．2弹光效应photoelasticeffect当介质中存在弹性应力或应变时，介质的介电系数或折射率会发生改变。介电系数或折射率的改变与施加的应变和应力密切相关。各向异性的应力或应变会导致介电函数或折射率出现各向异性，导致晶体材料出现光学各向异性(双折射，二向色性)。2．1．3光学各向异性opti∞lanisotropy当材料的光学性质随光的

4、传播方向和偏振状态而发生变化时，就称这种材料具有光学各向异性。2．1．4线偏振光linearlypolarizedlight振动电矢量总是在一个固定平面内的光称为线偏振光。2．1．5反射差分谱reflectancedifferencespectroscopy，RDS测量近垂直入射条件下，两束正交偏振入射光反射系数的相对差异随波长的变化，就是反射差分谱。2．2符号下列符号适用于本文件。2．2．1Ar／r被测晶体材料在两个各向异性光学主轴方向反射系数的相对差异，即反射差分信号。2．2．2R被测晶体材料的反射率。1GB／T26070--201

5、02．2．3PEM光弹性调制器(photoelasticmodulator，PEM)2．2．4ccJ光弹性调制器的调制频率。2．2．5Re()代表括号里宗量的实部。2．2．6Im()代表括号里宗量的虚部。2．2．7J。n阶的贝塞尔函数。2．2．8占表征亚表面损伤程度的量，它正比于亚表面损伤的深度和与亚表面损伤密度相关量的乘积。2．2．9￡日被测晶体材料的介电常数。2．2．10n被测晶体材料的折射率。3方法提要RDS测试方法是通过测量两束正交偏振的入射光的反射系数的相对差异来确定亚表面损伤层的损伤程度。其测试过程和原理是：RDS测试系统的

6、光源首先通过一个起偏器，经过起偏器后得到的垂直方向上的线偏振光可以在[110]和[1103方向上分成大小相等的两个分量；如果样品在这两个方向上的反射系数是相等的，那么，反射后的两个分量重新合成的线偏振光仍旧是垂直的；这样，经过PEM和检偏器被探测器探测到的光强信号中将没有PEM的调制信号。如果样品在这[110]和[110]方向上的反射系数是不相等的，那么，反射后的线偏光将不再是垂直的，结果探测器测得的光强信号中必然包含有PEM的调制信号。这个调制信号反映了[110]和[110]方向上的反射系数的差别。表面亚损伤产生的光学各向异性可以通过

7、反射系数的各向异性表示，具体说来，就是样品表面内两个垂直方向反射系数的相对差异：Ar／r=2(r；mr，)／(k4-r，)。探测器探测到的光强信号将由式(1)决定：R[1+2Re(Ar／r)J2(≠)COS(2“)+2Im(Ar／r)Jl(≠)sin(“)]⋯⋯⋯⋯(1)式中：R——材料的反射率；mPEM的调制频率；Re()、Ira()——分别代表括号里宗量的实部和虚部；J。——n阶的贝塞尔函数。由式(1)可见，探测器中信号包含了三部分信号：直流部分反映的是样品的反射率；一倍频(“)信号正比于Ar／r虚部；二倍频(2m)信号正比于Ar／

8、r实部。采用锁相放大技术，很容易将倍频信号从直流2GB／T26070--2010信号中提取出来，再对前边的贝塞尔函数系数进行修正，就可以测量出被测试样片表面上相互垂直的两个各向异性光学主轴方向的反射系数的相