ICS 29.045 SJ H 83 备案号：50558-2015 中华人民共和国电子行业标准 SJ/T11501—2015 碳化硅单晶晶型的测试方法 Test method for determining crystal type of monocrystalline silicon carbide 2015-04-30发布 2015-10-01实施 发布 中华人民共和国工业和信息化部 SJ/T11501—2015 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）归口。 本标准起草单位：中国电子科技集团公司第四十六研究所、工业和信息化部电子工业标准化研究院。 本标准主要起草人：丁丽、郝建民、周智慧、蔺娴、何秀坤、冯亚彬、裴会川。 SJ/T11501-2015 碳化硅单晶晶型的测试办法 1范围 本标准规定了利用拉曼光谱测定碳化硅单晶结晶类型的方法。 本标准适用于碳化硅单晶晶型的测定。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用标准，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界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 拉曼散射.Ramianscattering 光通过介质时，由于入射光与介质分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射，又称拉曼效应。 4方法原理 当光照射到晶体上，晶体中的电子将被极化并产生感应电偶极矩，产生散射光，其中除有与激发光 频率相同的弹性成分(瑞利散射)外，还有与激发光频率不相同的非弹性成分，其中由光学声子引起的非 弹性散射称为拉曼散射。晶体中周期性排列的原子在其平衡位置附近不停地振动，这种振动是一种集体 运动，形成格波，可将其分解成许多彼此独立的振动模，电子极化率会被晶格振动模调制，因此拉曼散 射光包含晶格信息，利用它可进行晶型鉴别。 在碳化硅中，由Si-C双原子层之间不同的堆垛方式，形成不同晶型的晶体。归纳起来有三类：3C， nH和3nR。在这些记号中，用C（立方）、H（六方）和R（三方）字母表示晶体的点阵类型，用n表示 原胞中包含化学式单位（碳化硅）的数目。3C-SiC只有一个拉曼活性模，此振动模是三重简并的，可分 裂为一个波数为796cm"的横模和一个波数为972cm"的纵模。nH-SiC和3nR-SiC的结构则要复杂一些，n 愈大其原胞中含有的原子数目(2n)愈多，拉曼活性模的数目也就愈多。理论上2H-SiC、4H-SiC、6H-SiC 和15R-SiC的拉曼活性模的数目分别为4、10、16和18。不同结构碳化硅的Raman活性模数不同，产生 Raman峰的位置也不同，因此用其确定碳化硅的晶型。 SJ/T11501—2015 5仪器设备 拉曼光谱测试仪示意图如图1所示。 激光束 集光系统 样品 光电倍增管 放大器 记录仪 双连单色仪 图1拉曼光谱测试仪示意图 6 测试环境 6.1温度： ：（18～28）℃。 6.2相对湿度应不大于75%。 6.3 测试时要避光。 7 测试程序 7. 1 打开计算机电源开关和拉曼光谱仪开关，预热激光管30min以上。 7.2开启光源，用硅片进行仪器校准。 7.3将待测碳化硅样品固定在样品池中。 7.4调节聚焦透镜，使光聚焦在被测样品表面。 7.5设定合适的激光波长、光栅宽度、扫描时间、扫描次数、扫描间隔、光谱范围。 7.6调节收集透镜，使光聚焦在检偏振器的狭缝中，使散射光进入双单色器。 7.7当样品的拉曼信号最强时，开始进行样品谱图采集。 7.8记录拉曼光谱谱线波数。 7.9打印并保存拉曼光谱图。 2 SJ/T 11501---2015 8 结果分析 进行比对，根据不同晶型所占的比例确定碳化硅单晶晶型。附录A中图A.1～图A.5分别给出了不同晶型 碳化硅单晶（3C-SiC、2H-SiC、4H-SiC、6H-SiC和15R-SiC）在背散射几何配置下的的拉曼光谱、 表1 不同晶型碳化硅单晶的拉曼光谱数据 拉曼光谱谱线波数 晶型 晶系 点群 cm 立方 796，、972, 3C--SiC Ta 2HSiC 六方 C6v 264w、764s、 799wv 968m 4HSiC 六方 Cov 196w、204s、266w 610w、776s、 796w> 964s 145w、150m、236w、241w、266w、504w、514w767m、789、797w、889w 6H-SiC 六方 C6v 965 167w、173m、255w、256w、331w、337w、569w、573w、769g、785s、797m 15R—SiC 三方 C3v 860w、932w、938w、965s 注：拉曼光谱谱线波数中的s表示强，m表示中等，w表示弱。 9 报告 报告应包括如下内容： 样品来源； a) b) 样品编号、名 名称、规格； c) 测试环境； d) 测试仪器型号； (a 测试结果：包括拉曼光谱图（单点测量时给出测量位置，全扫描时给出分布图）及晶型； f) 测试者姓名、测试单位、测试日期。 3 SJ/T 11501--2015 附录A （规范性附录） 碳化硅单晶的拉曼光谱 3C-Sic 796 强 972 度 750 800 850 900 .950 1000 1050 拉曼波数（cm-1） 图A.1 背散射几何配置下记录到的3C-SiC的拉曼光谱 2H-SiC 764 强 968 264 799 200 400 600 800 1000 拉曼波数（cm-1） 图A.2 背散射几何配置下记录到的2H-SiC的拉曼光谱 SJ/T11501—2015 776 t96 204 4H-SiC 610 强 度 196 266 X12 X25 796 200 400 600 800 1000 拉曼波数（cm-1） 图A.3 背散射几何配置下记录到的4H-SiC的拉曼光谱 789 6H-SiC 965 266 度 767 150 514 X15 504 889 797 X13 241 X6 400 800 200 600 1000 拉曼波数(cm-1) 图A.4背散射几何配置下记录到的6H-SiC的拉曼光谱 15R-SiC 785 965 770 167 797 173 强 255 569 938 257 573 度 932 330 338 860 200 400 600 800 1000 拉曼波数（cm-1） 图A.5 5背散射几何配置下记录到的15R-SiC的拉曼光谱 5