中华人民共和国国家标准
GB/T42676-2023
半导体单晶晶体质量的测试X射线衍射法
Test method for crystalline quality of semiconductive single crystal X-ray diffraction method
2023-08-06发布2024-03-01实施
国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 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专利的责任。
本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)和全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC203/SC2)共同提出并归口。
本文件起草单位：中国电子科技集团公司第四十六研究所、有色金属技术经济研究院有限责任公 司、北京通美晶体技术股份有限公司、山东有研半导体材料有限公司、弘元新材料（包头)有限公司、哈 尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司、浙江海纳半导体股份有限公司、国标(北京)检验认证 有限公司、丹东新东方晶体仪器有限公司、有研国晶辉新材料有限公司、江苏卓远半导体有限公司、新美 光（苏州)半导体科技有限公司。
本文件主要起草人：何炬坤、刘立娜、李素青、庞越、马春喜、许蓉、任殿胜、王元立、朱晓彤、李向宇、 杨阳、潘金平、王书明、赵松彬、林泉、李国平、张新峰、赵丽丽、夏秋良。
GB/T 42676-2023
半导体单晶晶体质量的测试X射线衍射法
1范围
本文件描述了利用X射线衍射仪测试半导体材料双晶摇摆曲线半高宽，进而评价半导体单晶晶体 质量的方法。
本文件适用于碳化硅、金刚石、氧化等单晶材料晶体质量的测试，硅、砷化、磷化钢等半导体材 料晶体质量的测试也可参照本文件执行。
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（包括的修改单)适用于 本文件。
GB/T14264半导体材料术语 GB/T14666分析化学术语 GB/T32267分析仪器性能测定术语
3术语和定义
GB/T14264、GB/T14666和GB/T32267界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 x轴xaxis 样品台表面和衍射平面相交而成的倾斜样品的轴。
3.2 X角Xangle 样品某晶面与样品表面的夹角。
3.3 p角angle 样品台绕样品表面法线旋转的角度。
3.4 ①角@angle 人射X射线与样品台表面的夹角。
4原理
4.1单晶的原子以三维周期性结构排列，其晶体可以看做原子排列于空间垂直距离为d的一系列平行 平面所形成，当一束平行的单色X射线射人该平面上，且X射线照在相邻平面之间的光程差为其波长 的整数倍即n倍时，就会产生衍射（反射)。
当人射光束与反射平面间的夹角θ、X射线波长入、晶面间距 d及衍射级数n同时满足布拉格定理2dsinθ=nX时，X射线衍射光束强度将达到最大值，此时的9被称为布拉格角，记作0，如图1所示。
标引序号说明： 1一人射光束； 2--反射光束； 3--晶面； 4-晶面间距。
图1X射线衍射原理图
度曲线称为摇摆曲线。
4.3晶体摇摆曲线半高宽主要受仪器和待测材料的本征宽度、位错、晶粒尺寸、样品弯曲的影响。
5干扰因素
5.1当样品曲率较大时，摇摆曲线半高宽会因弯曲效应而显著增大。
为消除因样品弯曲而引入的宽度 增加，可适当减小X射线人射束宽度（如在样品前采用0.2mm宽狭缝）或采用布拉格角较大的高指数 衍射晶面以减小样品曲率的影响。
样品弯曲对摇摆曲线半高宽的影响按公式(1)进行计算。
6 β=rsinθg 式中： β.-一样品弯曲导致的曲线加宽，单位为度（°)； b一一狭缝宽度，单位为米(m)； r一样品的曲率半径，单位为米(m)； 0一布拉格角，单位为度（°)。
5.2进行斜对称衍射试验时，X射线光束尺寸过大会引起摇摆曲线半高宽的异常加宽，此时应采用较 小尺寸的X射线光束。
可通过采用狭缝等方法限束实现点状光源。
5.3晶体待测面定向的准确性和表面粗糙度对测试结果有影响。
5.4晶体的本征宽度、位错、晶粒尺寸、样品弯曲度会导致摇摆曲线半高宽的加宽。
5.5X射线衍射摇摆曲线测试方法本身不能分辨出位错、晶粒尺寸等内部缺陷。
