(送审稿)doc-中国有色金属标准质量信息网

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1、GB/T××××－2010发布ICS29.045H802010-××-××实施2010-××-××发布半导体抛光晶片亚表面损伤的反射差分谱测试方法Characterizationofsubsurfacedamageinpolishedsemiconductorwafersbyreflectancedifferencespectroscopymethod（送审稿）中华人民共和国国家标准GB/T××××—20××中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会1GB/T××××－2010前言本标准由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

2、/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1GB/T××××－2010半导体抛光晶片亚表面损伤的反射差分谱测试方法1范围本标准规定了Ⅲ、Ⅴ族化合物半导体单晶抛光片亚表面损伤的测试方法。本标准适用于GaAs、InP、GaN、GaP、GaSb等化合物半导体单晶抛光片亚表面损伤的测量。2引用文件本章无条文。3定义3.1术语和定义3.1.1亚表面损伤：半导体晶体经切、磨、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

3、位错、晶格畸变等缺陷。这个损伤层称为亚表面损伤层。3.1.2弹光效应：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）。3.1.3光学各向异性：当材料的光学性质随光的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。3.1.4线偏振光：振动电矢量总是在一个固定平面内的光称为线偏振光。3.1.5反射差分谱：测量近垂直入射条下，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。

4、3.2符号3.2.1Δr/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。3.2.2R：被测晶体材料的反射率。3.2.3ω：PEM的调制频率。3.2.4Re()：代表括号里宗量的实部。3.2.5Im()：代表括号里宗量的虚部。3.2.6Jn：n阶的贝塞尔函数。1GB/T××××－20104方法提要材料表面亚损伤的存在会使材料产生各向异性应变。由于弹光效应，该各向异性应变会产生光学各向异性。光学各向异性的大小直接反映了各向异性应变，也就是材料表面亚损伤的大小，从而可以利用测量光学各向异性的强弱来表征衬底材料表面亚损伤的大小。通常这种光学各向

5、异性仅出现在亚微米范围，且非常微弱，利用通常的光学偏振技术往往无法测量出来，而利用反射差分谱技术则可以将材料在亚微米深度的损伤所导致的微弱光学各向异性信号检测出来。（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。反射差分谱（RDS）和一般的近垂直入射反射谱相比，RDS实验装置只是多了一个起偏器、一个检偏器和一个光弹性调制器（photoelasticmodulator，简称PEM）。PEM是RDS系统的核心，可以对光的偏振状态进行调制：光通过它之后，平行调制器主轴方向的电磁波分量相对于垂直主轴的电磁波分量将增加一个周期变

6、化的位相。图1中，PEM主轴与样品的入射平面(水平面)垂直，即和垂直方向成0°角。对于具有（001）面的样品，各向异性的光学主轴一般为[110]和[110]两个方向。要求PEM主轴方向与这两个光学主轴成45°夹角。经过起偏器后得到的垂直方向上的线偏光可以在[110]和[110]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光仍旧是垂直的；这样，经过PEM和检偏片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，

7、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：。探测器探测到的光强信号将由下式决定：(1)其中，R是材料的反射率，ω是PEM的调制频率，Re()和Im()分别代表括号里宗量的实部和虚部，Jn表示n阶的贝塞尔函数。由(1)式可见，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(ω)信号正比于虚部；二倍频(2ω)信号正比于虚部。采用锁相放大技术，很容