中关村标准化协会 发布ICS29.045 H80/84 SiC晶片的残余应力检测方法 ExperimentalmethodforresidualstressinSiCwafers 2020-12-17发布 2020-12-18实施团 体 标 准 T/ZSA38-2020 全国团体标准信息平台 T/ZSA38-2020 I目次 前  言..................................................................................................................................................II 1范围.................................................................................................................................................1 2规范性引用文件.............................................................................................................................1 3术语和定义.....................................................................................................................................1 4测试原理.........................................................................................................................................2 5测试仪器.........................................................................................................................................3 6干扰因素.........................................................................................................................................4 7测试环境.........................................................................................................................................4 8试样.................................................................................................................................................4 9测试程序.........................................................................................................................................4 10计算...............................................................................................................................................5 11精密度...........................................................................................................................................5 12测试报告.......................................................................................................................................6 附录A（资料性附录）材料参数的C的标定................................................................................7 全国团体标准信息平台 T/ZSA38-2020 II前  言 本文件按照GB/T1.1—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。中关村标准化协会不承担识别专利的责任。 本文件由中关村标准化协会技术委员会提出并归口。 本文件起草单位：中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟、北京聚睿众邦科技有限公司、 北京航空航天大学、北京天科合达半导体股份有限公司、北京三平泰克科技有限责任公司。 本文件主要起草人：苏飞、闫方亮、彭同华、佘宗静、刘春俊、赵宁、陆敏、郑红军、 陈鹏、林雪如、刘祎晨。 全国团体标准信息平台 T/ZSA38-2020 1SiC晶片的残余应力检测方法 1范围 本文件规定了SiC晶片内部残余应力的光学无损检测方法。 本文件适用于晶片厚度适当，对波长400-700nm的可见光范围内测试光的透过率在30% 以上的SiC晶片。 2规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的，凡是注日期引用文件，仅注日期的版本适用 于本标准。凡是不注日期的引用文件，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 残余应力 消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在晶片内的自相平衡的内应力。 3.2 应力双折射现象 又称光弹性效应。某些介质在应力的作用下，其对光的折射特性会发生改变，出现本征 折射率以外的另一种折射率，此时若有一束光入射，会出现两束以不同速率传播的出射光， 从而显示出光学上的各向异性。 3.3 起偏镜和分析镜 在本标准中，两者都是线偏振片。线偏振片(polarizer)是指可以使自然光（各个方向的 偏振光都存在的合成光）变成线偏振光（偏振方向为某一个特定方向的光）的光学元件，对 入射光具有遮蔽和透过的功能。其中把靠近光源的线偏振片成为起偏镜，而沿着光路最后 摆放的线偏振片称为分析镜。 3.4 平面应力状态 全国团体标准信息平台 T/ZSA38-2020 2是指试件内部各点沿试件平面法向的应力分量为零的应力状态，也即试件内的残余应力 仅分布在试件面内。 3.5 相位差 一束偏振光进入具有应力双折射的试件内部后分成传播速率不同的两束线偏振光，通过 厚度一定的试件后，这两束光的电场矢量振动不再同步，所呈现出的相位上的差距。 4测试原理 本标准采用光弹性原理测试SiC晶片内部的残余应力，光路如图1所示。 图1SiC晶片残余应力的光弹性方法光路图示意图 该光路中包括光源、起偏镜P和检偏镜A、两块1/4波片、待测的SiC晶片以及记录图像 的CCD相机。一般认为待测试件处于平面应力状态，任意一点（x，y）处的第一主应力记 为1，第二主应力记为2，第一主应力的方向记为。上述光路图中所有光学元件角度均以 水平方向（x轴）作为参考，除了起偏镜P的角度为90º以及1/4波片A的角度为45º外，1/4波片 B和分析镜A的角度（，ß）均为可变化量。 在上述光路中，试件与起偏镜平行以保证光线垂直入射试件，由于应力双折射效应，垂 直出射的光有两束且具有相位差（记为，单位：弧度），经过分析镜后两束光的偏振方向 相同，具备了形成稳定光学干涉的条件，各点干涉所形成的条纹场可以记为I。将检偏镜的 角度（β）和1/4波片B的角度（γ）分别置于若干个特定值（见表A.1所示），CCD采集得 到六幅不同的条纹场图像I1，I2，…I6。 全国团体标准信息平台 T/ZSA38-2020 3表A.1检偏镜和1/4波片B的特定角度及对应光强表达式 序号 γ β 光强等式I 1 0 π/4 2 0 3π/4 3 0 0 4 π/4 π/4 5 π/2 π/2 6 3π/4 3π/4 对上述六幅数值图像进行数学处理，即可得到试件上任一点（x，y）处的主应力方向和 相位差信息。 （x，y）点处的相位差与该点处两个主应力之差（1-2）有如下关系， 1-2=C/d…………………………………………………………………...………(3) 式中： d——试件厚度，单位为毫米（mm）； ——光源的中心波长，单位为毫米（mm）； C——材料常数,单位通常取N/mm2,即MPa； 可以通过标定实验加以确定（详见附录A）。工程上常采用相位差或者试件单位厚度 的光程差()来简单表征残余应力的大小，以避免