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碳化硅单晶片微管密度测试方法

1范围

本文件规定了碳化硅单晶片的微管密度的测试方法，包括化学腐蚀法和无损检测法。

本文件适用于碳化硅单晶片微管密度的测定。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T14264半导体材料术语

3术语和定义

GB/T14264规定的术语和定义适用于本文件。

4环境要求

4.1温度为23℃±5℃。

4.2相对湿度:20%～75%。

方法1化学腐蚀法

5方法原理

采用择优化学腐蚀技术显示微管缺陷，用光学显微镜或其他仪器（如扫描电子显微镜）观察碳化硅

单晶表面的微管，计算单位面积上微管的个数，即得到微管密度。

6干扰因素

6.1腐蚀液加热时间过短，腐蚀液不能完全熔融，影响腐蚀效果；

6.2腐蚀时腐蚀温度过高，反应速度加快，反应物易附在试样表面影响微管的观察。

6.3腐蚀时，试样的摆放方式对结果的观察也有一定的影响，若测试面朝下，则可能因为与坩埚底部

接触造成腐蚀不均匀现象，影响微管的观察。

7仪器设备

7.1光学显微镜或其他仪器：放大倍数为（20～500）倍，能满足规定的视场面积要求；

1

7.2镍坩埚或银坩埚；

7.3控温加热器：能将氢氧化钾加热至熔融澄清状态。

8试样

8.1抛光

将切割好的、厚度适当的、完整的碳化硅单晶片分别用粒径小于5μm和小于3μm的磨料进行研

磨，然后用硅溶胶抛光液或其他化学抛光液进行化学抛光，使表面光亮，之后用去离子水清洗干净，吹

干。

8.2微管腐蚀

8.2.1将碳化硅单晶片预热至适当温度。

8.2.2将氢氧化钾放在镍坩埚中加热，待熔化后，使其温度保持在500℃±10℃，放入碳化硅单晶片，

测试面为硅面，该面朝上，腐蚀15min～25min。

8.2.3取出碳化硅单晶片，待其冷却后用于去离子水清洗，吹干。

9试验步骤

9.1将腐蚀好的试样置于光学显微镜载物台上，根据微管孔洞大小选取不同放大倍率。

9.2观察整个碳化硅单晶片表面，确认微管形貌，如图1（图1中较大的、不规则的六边形为微管腐

蚀坑）和图2所示，记录观察视场内微管个数。选取观察视场面积及测量点，观察视场面积S不小于1

2

mm，测量点位置如图3所示，记录每个视场的微管个数。

9.3计算平均微管密度。

图1微管的光学显微镜图（100×）

2

图2微管形貌的扫描电镜图（409×）

注：图中L为检测位置间距，D为碳化硅单晶片直径，LD/10[单位为毫米（mm）]，O为检测位置。

图3微管密度测量位置图

10试验数据处理

碳化硅单晶片微管密度按公式（1）计算：

N

d

1n

Nd.Ni（1）

nSi1

3

式中：

N--平均微管密度，单位为个每平方厘米（个/cm）；2

d

i--测量点的位置，i1,2,3n；

N--第i个测量点的微管数目；

i

S--观察视场面积，单位为平方厘米（cm）；2

n—观察视场个数。

11精密度

单个实验室中，本方法测量微管密度的重复性相对标准偏差；多个实验室中，本方法测量微管密度

的再现性相对标