书 书 书犐犆犛 ２９ ． ０４５ 犎 ８０ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 １５５４ — ２００９ 代替 ＧＢ ／ Ｔ１５５４ — １９９５ 硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法 犜犲狊狋犻狀犵犿犲狋犺狅犱犳狅狉犮狉狔狊狋犪犾犾狅犵狉犪狆犺犻犮狆犲狉犳犲犮狋犻狅狀狅犳狊犻犾犻犮狅狀犫狔 狆狉犲犳犲狉犲狀狋犻犪犾犲狋犮犺狋犲犮犺狀犻狇狌犲狊 ２００９  １０  ３０ 发布 ２０１０  ０６  ０１ 实施 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 发布 书 书 书前 　　 言 　　 本标准代替 ＧＢ ／ Ｔ１５５４ — １９９５ 《 硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法 》。 本标准与 ＧＢ ／ Ｔ１５５４ — １９９５ 相比 ， 主要有如下变化 ： ——— 增加了 “ 本方法也适用于硅单晶片 ”； ——— 增加了 “ 术语和定义 ”、“ 干扰因素 ” 章 ； ——— 第 ４ 章最后一句将 “ 用肉眼和金相显微镜进行观察 ” 修改为 “ 用目视法结合金相显微镜进行 观察 ”； ——— 将原标准中 “ 表 １ 四种常用化学抛光液配方 ” 删除 ， 对化学抛光液配比进行了修改 ， 删除了乙酸 配方 ； 并将各种试剂和材料的含量修改为等级 ； 增加了重量比分别为 ５０％ＣｒＯ ３ 和 １０％ＣｒＯ ３ 标准溶液的配比 ； 增加了晶体缺陷显示常用的腐蚀剂对比表 ； 依据 ＳＥＭＩＭＦ１８０９０７０４ 增加 了几种国际上常用的无铬 、 含铬腐蚀溶液的配方 、 应用及适用性的分类对比表 ； ——— 第 ９ 章将原 ＧＢ ／ Ｔ１５５４ — １９９５ 中 “（ １１１ ） 面缺陷显示 ” 中电阻率不小于 ０．２ Ω · ｃｍ 的试样腐 蚀时间改为了 １０ｍｉｎ ～ １５ｍｉｎ ；“（ １００ ） 面缺陷显示 ” 中电阻率不小于 ０．２ Ω · ｃｍ 的试样和电 阻率小于 ０．２ Ω · ｃｍ 的试样腐蚀时间全部改为 １０ｍｉｎ ～ １５ｍｉｎ ； 增加了 （ １１０ ） 面缺陷显示 ； 增 加了对重掺试样的缺陷显示 ； 在缺陷观测的测点选取中增加了 “ 米 ” 字型测量方法 。 本标准的附录 Ａ 为资料性附录 。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会提出 。 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归口 。 本标准起草单位 ： 峨嵋半导体材料厂 。 本标准主要起草人 ： 何兰英 、 王炎 、 张辉坚 、 刘阳 。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 ： ——— ＧＢ１５５４ — １９７９ 、 ＧＢ ／ Ｔ１５５４ — １９９５ 。 ——— ＧＢ４０５７ — １９８３ 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 １５５４ — ２００９ 硅晶体完整性化学择优腐蚀检验方法 １ 　 范围 本标准规定了用择优腐蚀技术检验硅晶体完整性的方法 。 本标准适用于晶向为 〈 １１１ 〉、〈 １００ 〉 或 〈 １１０ 〉、 电阻率为 １０ －３ Ω · ｃｍ ～ １０ ４ Ω · ｃｍ 、 位错密度在 ０ｃｍ －２ ～ １０ ５ ｃｍ －２ 之间的硅单晶锭或硅片中原生缺陷的检验 。 本方法也适用于硅单晶片 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。 凡是注日期的引用文件 ， 其随后所有 的修改单 （ 不包括勘误的内容 ） 或修订版均不适用于本标准 ， 然而 ， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本适用于本标准 。 ＧＢ ／ Ｔ１４２６４ 　 半导体材料术语 ＹＳ ／ Ｔ２０９ 　 硅材料原生缺陷图谱 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ１４２６４ 中规定的术语和定义适用于本标准 。 ４ 　 方法原理 本方法利用化学择优腐蚀显示结晶缺陷 。 试样经择优腐蚀液腐蚀 ， 在有缺陷的位置被腐蚀成浅坑 或丘 ， 在宏观上可能组成一定的图形 ， 在微观上呈现为分立的腐蚀坑或丘 。 采用目视法结合金相显微镜 进行观察 。 ５ 　 干扰因素 ５ ． １ 　 腐蚀液放置时间过长 ， 有挥发 、 沉淀物现象出现 ， 影响腐蚀效果 。 ５ ． ２ 　 腐蚀时腐蚀时间过短 、 位错特征不明显 ； 腐蚀时间过长 、 腐蚀蚀坑易扩大 ， 表面就粗糙 ， 背景就不清 晰 ， 特征就不明显 ， 位错也不易观察 。 ５ ． ３ 　 腐蚀时腐蚀温度高 ， 反应速度就快了 ， 反应物易附在试样表面影响缺陷的观察 。 ５ ． ４ 　 腐蚀时 ， 试样的摆放方式对结果的观察也有一定的影响 ， 如果腐蚀时试样竖放在耐氢氟酸容器内 ， 则可能会在试样表面产生腐蚀槽 ， 影响缺陷的观察 。 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 　 纯水 ， 电阻率大于 １０Ｍ Ω · ｃｍ （ ２５℃ ）。 ６ ． ６ 　 化学腐蚀抛光液配比 ： ＨＦ∶ＨＮＯ ３ ＝１∶ （ ３ ～ ５ ）（ 体积比 ）。 ６ ． ７ 　 铬酸溶液 Ａ ： 称取 ５００ｇ 三氧化铬于烧杯中 ， 用水完全溶解后 ， 移入 １０００ｍＬ 容量瓶中 ， 用水稀释 至刻度 ， 混匀 。 １ 犌犅 ／ 犜 １５５４ — ２００９ ６ ． ８ 　 铬酸溶液 Ｂ ： 称取 ７５ｇ 三氧化铬于烧杯中 ， 用水完全溶解后 ， 移入 １０００ｍＬ 容量瓶中 ， 用水稀释至 刻度 ， 混匀 。 ６ ． ９ 　 三氧化铬标准溶液配比 ： ＣｒＯ ３ ∶Ｈ ２ Ｏ＝１∶１ （ 质量比 ）。 ６ ． １０ 　 三氧化铬标准溶液配比 ： ＣｒＯ ３ ∶Ｈ ２ Ｏ＝１∶９ （ 质量比 ）。 ６ ． １１ 　 Ｓｉｒｔｌ 腐蚀液 ： 铬酸溶液 Ａ （ ６．７ ） ∶ 氢氟酸 ＝１∶１ （ 体积比 ）， 使用前配置 。 ６ ． １２ 　 Ｓｃｈｉｍｍｅｌ 腐蚀液 Ａ ： 铬酸溶液 Ｂ （ ６．８ ） ∶ 氢氟酸 ＝１∶２ （ 体积比 ）， 使用前配置 。 ６ ． １３ 　 Ｓｃｈｉｍｍｅｌ 腐蚀液 Ｂ ： 铬酸溶液 Ｂ （ ６．８ ） ∶ 氢氟酸 ∶ 水 ＝１∶２∶１．５ （ 体积比 ）， 使用前配置 。 ６ ． １４ 　 晶体缺陷显示常用的腐蚀剂见表 １ 。 表 １ 　 硅的腐蚀剂 腐蚀剂名称 组分 腐蚀时间 说明 Ｓｉｒｔｌ 腐蚀液铬酸溶液 Ａ （ ６．７ ） ∶ 氢氟酸 ＝１∶１ （ 体 积比 ） １０ｍｉｎ ～ １５ｍｉｎ１． 特别适合 （ １１１ ） 方向硅单晶的腐蚀 ； ２． 此液会使 （ １００ ） 表面模糊 ， 故不适合用于 （ １００ ） 方向 ； ３． 腐蚀反应时会使得腐蚀液温 度升高 ， 故需注重温度的控制 Ｗｒｉｇｈｔ 腐 蚀液 ６０ｍＬＨＦ＋６０ｍＬＨＡｃ＋６０ｍＬＨ ２ Ｏ＋ ３０ｍＬ 铬酸溶液 Ａ （ ６．７ ） ＋３０ｍＬＨＮＯ ３ ＋ ２ｇＣｕ （ ＮＯ ３ ） ２ · ３Ｈ ２ Ｏ２０ｍｉｎ 以上可显示 （ １００ ） 面位错 ， 显示 （ １００ ） 面旋涡不 充分 ， 背景清晰 ， 选择性好 。 Ｓｃｈｉｍｍｅｌ 腐 蚀液对 ρ ≥ ０．２ Ω · ｃｍ ； Ｓｃｈｉｍｍｅｌ 腐蚀液 Ａ 配 比 ： 铬酸溶液 Ｂ （ ６．８ ） ∶ 氢氟酸 ＝１∶２ （ 体 积比 ）； 对 ρ ＜ ０．２ Ω · ｃｍ ： Ｓｃｈｉｍｍｅｌ 腐蚀液 Ｂ 配 比 ： 铬酸溶液 Ｂ （ ６．８ ） ∶ 氢氟酸 ∶ 水 ＝１∶ ２∶１．５ （ 体积比 ） １０ｍｉｎ ～ １５ｍｉｎ 适用于 （ １００ ） 面位错及氧化缺陷显示 。 使 用时须对腐蚀剂加以震荡 。 Ｄａｓｈ 腐蚀液 ＨＦ∶ＨＮＯ ３ ∶ＣＨＣＯＯＨ＝１∶３∶ （ ８ ～ １０ ） １ μ ｍ ／ ｍｉｎ１． 同时适合 （ １１１ ） 及 （ １００ ） 方向硅单晶表面 的腐蚀 ； ２． 更加适合 ｐ 型硅单晶的腐蚀 Ｓｅｃｃｏ 腐蚀液先将 １１ｇＫ ２ Ｃｒ ２ Ｏ ７ 溶解于 ２５０ｍＬＨ ２ Ｏ 中 （ 即 ０．１５ｍｏｌ ／ Ｌ ）， 再以 １∶２ 的比例与 浓度 ４９％ 的 ＨＦ 混合约 １．５ μ ｍ ／ ｍｉｎ１． 特别适合 （ １００ ） 方向硅单晶的腐蚀 ； ２． 不适合 Ｐ ＋ 型硅单晶的腐蚀 ＡＳＴＭ 铜腐 蚀液 Ａ 溶液 （ ５ｍＬ ） ＋Ｂ 溶液 （ １ｍＬ ） ＋Ｈ ２ Ｏ （ ４９ｍＬ ） Ａ 溶液 ： Ｈ ２ Ｏ （ ６００ｍＬ ） ＋ＨＮＯ ３ （ ３００ｍＬ ） ＋２８ｇ ［ Ｃｕ （ ＮＯ ３ ） ２ ］ Ｂ 溶液 ： Ｈ ２ Ｏ （ １０００ｍＬ ） ＋１ 滴 １ｍｏｌ ／ Ｌ ＫＯＨ＋３．５４ｇＫＢｒ＋０．７０８ｇＫＢｒＯ ３ 室温 ４ｈ１． 适合显示 （ １１１ ） 面的位错 ； ２．Ａ 溶液和 Ｂ 溶液应预先配制好 ， 使用前 才将这两种液进行混合 ； ３． 腐蚀时如果不出现腐蚀坑 ， 则需将表面 磨去 １０ μ ｍ 厚后重新抛光 ， 并延长腐蚀时 间至 ４ｈ 以上 ６ ． １５ 　 国际上几种常用的无铬 、 含铬腐蚀溶液的配方 、 应用及适用性的分类对比见附录 Ａ 。 ６ ． １６ 　 研磨材料 ， 采用 Ｗ２０ 碳化硅或氧化铝金刚砂 。 ７ 　 设备和仪器 ７ ． １ 　 金相显微镜 ： 具有 ＸＹ 机械载物台及载物台测微计 ， 放大倍数不低于 １００ 倍 。 ７ ． ２ 　 平行光源 ： 照度 １００ｌｘ ～ １５０ｌｘ ， 观察背景为无光泽黑色 。 ２ 犌犅 ／ 犜