style="width:3.51325in;height:2.1868in" />GB/T 8760—2020 本文是学习GB-T 8760-2020 砷化镓单晶位错密度的测试方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了砷化镓单晶位错密度的测试方法。
本标准适用于{100}、{111}面砷化镓单晶位错密度的测试，测试范围为0cm⁻²~100000
cm²。
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GB/T 14264 半导体材料术语
GB/T 14264 界定的术语和定义适用于本文件。
砷化镓单晶中位错周围的晶格会发生畸变，当用某些化学腐蚀剂腐蚀晶体表面时，在晶体表面上的
位错露头处腐蚀速度较快，进而形成具有特定形状的腐蚀坑。在显微镜下观察并按一定规则统计这些
具有特定形状的腐蚀坑，单位视场面积内的腐蚀坑个数即为位错密度。
除非另有说明，测试分析中仅使用确认为分析纯及以上的试剂，所用水的电阻率不小于12
MQ ·cm。
5.1 氢氧化钾(KOH), 质量分数不小于85%。
5.2 硫酸(H₂SO₄), 质量分数为95%～98%。
5.3 过氧化氢(H₂O₂), 质量分数不小于30%。
5.4 抛光液：硫酸、过氧化氢、水的混合液，体积比为(2～3):1:1,现用现配。
6.1 金相显微镜，放大倍数为100倍～500倍，能满足8.2规定的视场面积要求。
6.2 加热器，能将氢氧化钾加热至熔融澄清状态。
对待测的砷化镓单晶定向后，垂直于砷化镓单晶生长方向切取厚度不小于0.5 mm
的测试片试样，
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其晶向偏离度应不大于1°。
7.2.1 手工研磨试样时，用粒度为30 μm
的金刚砂(或相当粒度的氧化铝粉)水浆研磨，使其表面平整。
用水清洗干净后，再用粒度为6.5μm
的金刚砂(或相当粒度的氧化铝粉)水浆研磨，使其表面光洁，无目
视可见的机械划痕，然后用水清洗、吹干。
7.2.2 研磨机研磨试样时，将试样放在研磨机上，用粒度为6.5μm
的金刚砂(或相当粒度的氧化铝粉)
水浆研磨，使其表面平整光洁，无目视可见的机械划痕，然后用水清洗、吹干。
用抛光液将研磨后的试样抛光至无损伤的光亮表面。
将氢氧化钾放在铂坩埚或银坩埚内加热至400℃±15℃,待氢氧化钾熔融并澄清后，将抛光后的
试样放入熔融氢氧化钾中，直至镜面。不同晶面的腐蚀时间如下：
a) {100} 面晶片，腐蚀时间为10 min～17 min;
b) {111}Ga 面晶片，腐蚀时间为10 min～15 min;
c) {111}As 面晶片，腐蚀时间为10 min～15 min。
将腐蚀完成的试样取出，自然冷却至室温。然后用水冲洗，将吸附在试样上的化学药品充分洗净，
吹干。
肉眼观察试样是否有宏观缺陷及其分布情况，并做好记录。
8.2.1 将试样置于金相显微镜载物台上，选择放大倍数为100倍或1 mm²
左右的视场面积，扫视试样 表面，估算位错密度 Na。 根据位错密度
N。,选取视场面积，具体如下：
a) Na≤5000 cm⁻²,选用视场面积S≥1mm²;
b) 5000 cm⁻²\<Na≤10000 cm-²,选用视场面积S≥0.5 mm²;
c) N>10000 cm²,选用视场面积S≥0.1 mm²。
8.2.2
若使用带数码成像的金相显微镜，允许视场面积适当减小，但应不小于上述视场面积的70%。
8.3.1 对于D
形砷化镓单晶片，测试点选取位置见图1。试样宽度与测试点间距的关系见表1。
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style="width:4.20662in;height:4.04668in" />
说明：
w— 试样宽度；
I — 测试点间距(或测试点距晶片边缘的距离)。
注：" ·"表示测试点。
图 1 D 形砷化镓单晶片测试点示意图
表 1 D 形砷化镓单晶片试样宽度与测试点间距的关系
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8.3.2
对于圆形{100}砷化镓单晶片，在[010]和[011]两个晶向的直径上，以试样直径
D 的1/10为间 距选取测试点(除去D/10 边界区域),具体位置见图2。
8.3.3
对于圆形{111}砷化镓单晶片，在[112]和[110]两个晶向的直径上，以试样直径
D 的1/10为间 距选取测试点(除去 D/10 边界区域),具体位置见图3。
style="width:5.34666in;height:4.26668in" />
注："。"表示测试点。
图 2 圆形{100}砷化镓单晶片测试点
style="width:5.34666in;height:4.5922in" />
注："。"表示测试点。
图 3 圆形{111}砷化镓单晶片测试点
style="width:5.85327in;height:4.13996in" />
style="width:5.12655in;height:4.65322in" />GB/T 8760—2020
8.4.1
用金相显微镜在选取的测试点观察，参照图4所示的不同晶面位错腐蚀坑的特征，读取并记录
各测试点的位错腐蚀坑个数。
8.4.2
视场边界上的位错腐蚀坑，应至少有1/2面积在视场内才予以计数；在位错腐蚀坑较多且有重
叠时，位错腐蚀坑按能看到的坑底个数计数，坑底在视场内的位错腐蚀坑计数，坑底在视场外的位错腐
蚀坑不计数，见图5。不符合特征的坑、平底坑或其他形状的图形不计数，见图6。如果发现视场内污染
点或其他不确定形状的图形很多，应考虑重新制样。
style="width:6.02665in;height:4.22004in" />
a) {111}Ga 面 位 错 腐 蚀 坑 ×400
b) {111}As 面位错腐蚀坑 ×400
style="width:5.9933in;height:4.48668in" />
c) {100} 面 位 错 腐 蚀 坑 ×400
d) 直拉法砷化镓单晶{100}面位错腐蚀坑宏观图
图 4 砷化镓单晶位错腐蚀坑
style="width:6.7732in;height:4.6398in" />GB/T 8760—2020
style="width:5.04002in;height:4.56016in" />位错腐蚀坑 计数
图 5 位错腐蚀坑在边缘、较多且重叠的情况 ×200 图 6
{100}面平底坑和位错腐蚀坑 ×400
9.1 D 形砷化镓单晶片的平均位错密度 N 。按式(1)计算：
style="width:1.84678in;height:0.68662in" /> …………… ………… (1)
式 中 ：
S - 视场面积，单位为平方厘米(cm²);
N,—- 第 i 个测试点的位错腐蚀坑个数，i=1,2,3, …,n。
9.2 圆形{100}砷化镓单晶片的平均位错密度N 按式(2)计算：
style="width:2.39996in;height:1.03334in" /> ………………………… (2)
式 中 ：
N₁—— 第 i 个测试点的位错腐蚀坑个数，i=1,2,3, …,n;
N 。— 中心测试点的位错腐蚀坑个数；
S — 视场面积，单位为平方厘米(cm²)。
9.3 圆形{111}砷化镓单晶片的平均位错密度N。按式(3)计算：
style="width:2.39335in;height:1.04676in" /> (3)
式 中 ：
N,—— 第 i 个测试点的位错腐蚀坑个数，i=1,2,3, …,n;
N。— 中心测试点的位错腐蚀坑个数；
S ——视场面积，单位为平方厘米(cm²)。
用择优腐蚀原理测试位错密度的误差与测试点的选取方法、实际观测面积(视场面积乘以测试点
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数)与晶面总面积之比、位错分布的均匀性等因素有关。分别选取两片D
形和圆形砷化镓单晶测试片，
在3～4个实验室按照本方法进行测试，以各家测试的所有位错密度的平均值作为真值，进行相对误差
的计算。测试结果的相对误差见表2。
表 2 相对误差
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试验报告应包括下列内容：
a) 样品信息，包括晶向、编号等；
b) 视场面积；
c) 腐蚀液及腐蚀时间；
d) 测试结果，包括各点腐蚀坑个数及平均位错密度；
e) 测试者和测试日期；
f) 本标准编号；
g) 其他，如样品图形(标示出高位错密度处)。
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