氮化铝单晶复合衬底厚度检测方法、氮化铝区域应变状态检测方法.pdfVIP

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附录A

（规范性）

氮化铝单晶复合衬底厚度检测方法

A.1方法原理

采用椭圆偏光仪（Ellipsometry）测试薄膜厚度的定量原理基于对偏振光与薄膜相互作用后偏振态

变化的精确测量，并通过数学模型反演薄膜的厚度和光学常数（如折射率nn和消光系数kk）。当椭

圆偏振光照射到薄膜表面时，部分光被反射，部分光穿过薄膜并在基底界面再次反射。两束反射光叠加

后，光的偏振状态（振幅和相位）会发生改变；通过物理模型（基于光波干涉和菲涅尔反射公式），建

立厚度、折射率与偏振变化之间的数学关系。仪器测量反射光的偏振变化，利用计算机将实验数据与理

论模型对比，通过优化算法自动计算出最匹配的薄膜厚度和材料参数，因此可采取如下公式对薄膜厚度

进行计算：

=∙△··················································(A.1)

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式中：

d——薄膜的厚度（待测量）；

λ——入射光的波长（已知或通过仪器设定）；

n——薄膜的折射率；

θ——光在薄膜内部的折射角；

1

Δ——实验测得的相位差；

A.2设备

具有能够面阵多点测试的椭圆偏光测试仪器。

A.3测量步骤

A.3.1样品清洁

利用丙酮清洗晶圆片，再用去离子水将晶片充分洗净，并用氮气或者压缩空气将晶圆片吹干。

A.3.2选取测量点

对于2英寸氮化铝单晶复合衬底，选择图1圆形区域上的5点作为测量点（图1）进行厚度测试和均方

差计算。

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图A.12英寸氮化铝单晶复合衬底区域的选点位置

对于4英寸氮化铝单晶复合衬底晶圆片，选择图2圆形区域上的15点作为测量点（图2）进行厚度测

试和均方差计算，中心点位于晶圆圆心区域，最外圈测试点位于圆心至晶圆边缘径向方向半径长度三分

之二距离处，中圈测试点位于圆心至晶圆边缘径向方向半径长度三分之一距离处，相邻虚线之间夹角为

45°。

图A.24英寸氮化铝单晶复合衬底区域的选点位置

对于4英寸氮化铝单晶复合衬底晶圆片，选择图3圆形区域上的25点作为测量点（图2）进行厚度测

试和均方差计算，中心点位于晶圆圆心区域，最内圈测试点位于圆心至晶圆边缘径向方向半径长度四分

之一距离处，次内圈测试点位于圆心至晶圆边缘径向方向半径长度二分之一距离处，外圈测试点位于圆

心至晶圆边缘径向方向半径长度四分之三距离处，相邻虚线之间夹角为45°。

图A.36英寸氮化铝单晶复合衬底区域的选点位置

A.3.3测试过程

根据不同点位置进行厚度测试，测出曲线，根据公示对所测试样品进行振幅比/相位差-波长曲线拟

合，得到每一点厚度拟合值与薄膜折射率拟合值，其中拟合反射率应在范围（1.9n2.0）之内，且曲

线拟合度为xxx之上。

A.4测量结果的计算

A.4.1平均厚度的计算

平均厚度d̅计算按式（2）进行：

1

=1·················································(A.2)