碳化硅单晶晶向测试方法.doc

1.1.1.1.1.2方法102碳化硅单晶晶向测试方法 1 目的碳化硅晶向决定着碳化硅器件制造工艺参数的设定。X射线衍射法是一种非破坏性的高精度定向方法，可准确测定碳化硅单晶晶片的晶向。 2 方法提要参照GB/T 1555，单晶中的原子以三维周期方式排列，可看作由面间距为d的一系列平行平面组成，当一束平行的单色X射线入射到该平面上，且X射线照在相邻平面之间的光程差为其波长的n倍（n为整数），就会产生衍射，其出现的位置可确定晶体的晶向，如图102-1所示。晶面图102-1 X射线照射到单晶上的几何反射条件当入射光束与衍射平面的夹角为，X射线的波长为，晶面间距为d，衍射级数为n，X射线将按图102-1所示发生衍射，并满足布拉格定律见公式102-1，X射线衍射光束强度将达到最大值。 n = 2d sin （102-1）常遇到的碳化硅体单晶属六方晶系，其晶面间距d与晶胞参数a、c及密勒指数h、k、l的关系见公式102-2： （102-2）3 测试装置3.1 X射线测试装置一般使用铜靶，X射线束靠一个狭缝系统准直。3.2 试样放置在支架上，使被测面可以绕满足布拉格条件的轴旋转。3.3 入射X射线束、衍射X射线束、基准面法线、探测器窗口在同一平面内，并使入射线的延长线与探测器轴向的夹角为两倍的布拉格角。4 测试程序4.1 选择布拉格角2，根据被测晶体的大致取向计算或查表得到2布拉格角。4.2 将探测器轴向置于2位置（见表102-1、102-2）。4.3 将被测试样安装在支架上，并适当固定。4.4 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。4.5 记下测角仪读数1 。4.6 将试样沿被测面（基准面）法线以同一方向分别旋转90、180、270，分别重复 4.4，依次记下测角仪读数2、3和4 。表102-1 4H-SiC单晶2角（Cu靶 =0.15406nm）衍射面 hkl2布拉格角（100）33.549（004）35.670（110）59.994（201）71.233(008)75.760注：(hkl)晶面表示法等价于(hkil),i=- (k+h)。表102-2 6H-SiC单晶2角（Cu靶 =0.15406nm）衍射面 hkl2布拉格角(101)34.182(006)35.588(110)60.153(00,12)75.654(211)100.20注：(hkl)晶面表示法等价于(hkil),i=- (k+h)。5 测试结果计算5.1 角度偏差分量和分别按公式（102-3）和（102-4）计算:= (1 3) （102-3）= (2 4 ) （102-4）式中：、 角度偏差分量，（）；1、2、3和4 测角仪读数，（）。5.2 总角度偏差按公式（102-5）计算：cos=coscos （102-5） 当总角度偏差小于5时,该式可简化为公式（102-6）: 2=2+2 （102-6）6 测试误差晶向定向误差为0.25。7 测试报告测试报告一般应包括如下内容： a