半导体单晶晶向测定方法

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1、GB/T1555—200×发布200×-××-××发布200×-××-××实施中华人民共和国国家质量技术监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会半导体单晶晶向测定方法Testmethodsfordeterminingtheorientationofasemiconductorsinglecrystal方法AX射线衍射定向法方法B光图定向法（讨论稿）GB/T1555—200×代替GB/T1555-1997中华人民共和国国家标准ICS29.045H801GB/T1555—200×半导体单晶晶向测定方法方法AX射线衍射定向法1　范围本标准规定了半导体单晶晶向X射线衍射定向和光图定向的方

2、法。本标准适用于测定半导体单晶材料大致平行于低指数原子面的表面取向。本标准包括两种试验方法：方法AX射线衍射定向法。该方法可用于所有半导体单晶的定向；方法B光图定向法。该方法目的主要用于单一元素半导体单晶的定向。2　规范性引用文件下列标准所包含的条文，通过在本标准中的引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB2477—83磨料粒度及其组成3　术语和定义3.1　单晶：不含大角晶界或孪晶界的晶体。3.2　晶体：在三维空间中由原子离子分子或这些粒子集团按同一规律作周期性排列性所构成的固体。3.3　

3、晶向：通过空间点阵中任意两个阵点的直线所表示的方向。3.4　晶面：通过空间点阵中不在同一直线上的三个阵点的平面。3.5　取向偏离：片表面法线与晶体结晶方向偏离的一定角度。4　意义4.1　测定半导体单晶和晶片的取向是材料验收的一项重要要求，因为材料的晶向决定着制造半导体器件的各种参数。4.2　X射线衍射法是一种非破坏性的高度定向方法，但使用设应严格遵守起安全操作规程。4.3　光图定向法需腐蚀试样，因此要破坏抛光片表面。该方法的精度低于X射线衍射法，但设备要求不那么复杂。方法AX射线衍射法定向法5　方法提要5.1　以三维周期性晶体结构排列的单晶的原子,其晶体可以看作原子排列空间垂直距

4、离为d的一系列平行所形成，单一束平行的单色X射线射入该平面上，且X射线照在相邻平面之间的光程差为其波长的整数倍即n倍时，就会产生衍射（反射）。利用计数器探测衍射线，耕具其出现的位置即可确定单晶的晶向，如图1所示。当入射光束与反射平面之间夹角θ、X射线波长λ、晶面间距d及衍射线级数n同时满足下面布喇格定律取值时，X射线衍射光束强度将达到最大值；nλ=2dsinθ··············(1)对于立方晶胞结构：d=a/(h²+k²+l²)½··············(2)sinθ=nλ(h²+k²+l²)½/2a··············(3)式中：a为晶格常数，h、k、l为

5、反射平面的密勒指数。5GB/T1555—200×对于硅、锗等Ⅳ族半导体和砷化镓及其其他Ⅲ–Ⅴ族半导体，通常可观察到发射一般遵循以下规则：h、k和l必须具有一致的奇偶性，并且当其全为偶数时，h+k+l一定能被4除尽。表1列出了硅、锗及砷化镓单晶低指数反射面对于铜靶衍射的θ角取值。1.1　通常，单晶的横截面或单晶切割片表面与其一低指数结晶平面如〔100〕或者〔111〕平面会有几度的偏离，用结晶平面与机械加工平面的最大角度偏差加以体现，并可以通过测量两个相互垂直的偏差分量而获得。图1　X射线照射到单晶上几何反射条件表1　半导体晶体对于CUKαX射线衍射的布喇格角θ（波长λ=1.5417

6、8Å）反射平面HKL布喇格角θ硅（a=5.43073ű0.00002）锗(a=5.6575ű0.00001)砷化镓(a=5.6534ű0.00002）11122031140033142214º14´23º40´28º05´34º36´38º13´44º04´13º39´22º40´26º52´33º02´36º26´41º52´13º40´22º41´26º53´33º03´36º28´41º55´注：a为晶格常数值。2　实验装置2.1　X射线测试装置一般使用铜靶，X射线束靠一个狭缝系统校正，使其穿过一个薄的镍制滤光片而成为一束基本上为单色的平行射线。2.2　试样放置在一个

7、支座上，使被侧面可以绕满足布喇格条件的轴旋转。2.3　用合适的探测器如盖革计数管进行定位，使入射X射线束、衍射光束、基准面法线及探测器窗口在同一平面内。3　测量步骤3.1　选择布喇格角θ。3.1.1　根据被测晶体的大致取向（晶体被测面参考平面取向）计算或查表得到布喇格角θ。3.1.2　置GM计数管于2θ位置。3.2　将被测试样安放在支座上，并适当固定。3.3　开启X射线发生器，转动测角仪手轮，直到射线衍射强度最大为止。3.4　记下测角仪读数ψ1。3.5　将试样沿被侧面（基准面）法