本申請(qǐng)涉及衍射成像,尤其涉及一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法及裝置。
背景技術(shù):
1、碳化硅(sic)是第三代半導(dǎo)體材料的典型代表,由于其優(yōu)異的綜合性能,基于sic的器件能在高溫、高壓、強(qiáng)輻射的極端環(huán)境下工作,在電力電子和微波通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。物理氣相傳輸法(physical?vapor?transport-pvt)是目前生長sic晶體的主流方法,所生長的4h-sic單晶有n型和半絕緣型。其中,n型sic單晶襯底主要用于制備高功率電力電子器件,半絕緣sic單晶襯底主要用于制備高功率微波器件。
2、隨著單晶生長技術(shù)的進(jìn)步,sic單晶襯底直徑逐年擴(kuò)大,從最初的2英寸到現(xiàn)在的8英寸單晶襯底。為進(jìn)一步提高sic單晶質(zhì)量,對(duì)于sic單晶中的缺陷檢測是非常有必要的。目前針對(duì)sic單晶中的缺陷進(jìn)行檢測一般采用化學(xué)腐蝕法。
3、但是,傳統(tǒng)的化學(xué)腐蝕法僅能顯示位錯(cuò)在襯底表面的露頭點(diǎn),無法檢測襯底內(nèi)部的缺陷,且化學(xué)腐蝕法對(duì)襯底而言是具有破壞性的,檢測后的襯底無法利用,造成了材料的浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法及裝置,以解決目前針對(duì)sic單晶襯底內(nèi)部進(jìn)行缺陷檢測時(shí),采用的檢測方法對(duì)襯底而言是具有破壞性的,導(dǎo)致檢測時(shí)造成了材料的浪費(fèi)的技術(shù)問題。
2、本申請(qǐng)第一方面提供了一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,包括:
3、獲取單晶襯底待測晶面的晶面指數(shù);
4、根據(jù)所述晶面指數(shù),確定所述待測晶面的晶面間距;
5、根據(jù)所述晶面間距,確定所述待測晶面的衍射角;
6、根據(jù)所述衍射角和所述晶面指數(shù),確定放置有所述單晶襯底的樣品臺(tái)的第一旋轉(zhuǎn)角度,以使按照所述第一旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)所述樣品臺(tái)后,所述待測晶面的衍射面法線與所述待測晶面的入射平面共面;以及,確定x射線光源的第二旋轉(zhuǎn)角度,以使按照所述第二旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)所述x射線光源后,x射線光源發(fā)射的x射線在所述待測晶面上發(fā)生衍射。
7、在一些實(shí)施例中,所述晶面間距通過下述公式所確定:
8、
9、式中,為所述單晶襯底中任一待測晶面對(duì)應(yīng)的倒易矢量;a、c為晶格常數(shù),a=3.073埃,c=10.093埃;h、k、l為晶面指數(shù)。
10、在一些實(shí)施例中,所述根據(jù)所述晶面間距,確定所述待測晶面的衍射角包括:
11、獲取x射線光源的x射線波長;
12、根據(jù)所述晶面間距、x射線波長,確定所述待測晶面的衍射角;所述衍射角通過下述公式所確定:
13、2d·sinθ=λ;
14、式中,λ為x射線波長;θ為衍射角;d為晶面間距。
15、在一些實(shí)施例中,所述根據(jù)所述衍射角和所述晶面指數(shù),確定放置有所述單晶襯底的樣品臺(tái)的第一旋轉(zhuǎn)角度;以及,確定x射線光源的第二旋轉(zhuǎn)角度包括:
16、根據(jù)所述晶面指數(shù),確定第一系數(shù)和第二系數(shù);
17、根據(jù)所述第一系數(shù)和第二系數(shù),確定放置有所述單晶襯底的樣品臺(tái)的第一旋轉(zhuǎn)角度;
18、根據(jù)所述第二系數(shù)和衍射角,確定x射線光源的第二旋轉(zhuǎn)角度。
19、在一些實(shí)施例中,所述根據(jù)所述晶面指數(shù),確定第一系數(shù)和第二系數(shù)包括:
20、根據(jù)所述晶面指數(shù),確定衍射面的法線方向;所述衍射面的法線方向通過下述公式所確定:
21、
22、式中,為衍射面的法線方向;
23、根據(jù)所述衍射面的法線方向,確定第一系數(shù)和第二系數(shù);所述第一系數(shù)和第二系數(shù)通過下述公式所確定:
24、
25、式中,cosα為第一系數(shù);cosγ為第二系數(shù)。
26、在一些實(shí)施例中,所述第一旋轉(zhuǎn)角度通過下述公式所確定:
27、
28、在一些實(shí)施例中,所述第二旋轉(zhuǎn)角度通過下述公式所確定:
29、ω=90°-θ-γ;
30、式中,γ為衍射面法線與z軸的夾角;θ為衍射角。
31、在一些實(shí)施例中,所述方法還包括:
32、利用x射線光源按照預(yù)設(shè)周期沿所述待測晶面的長度方向和寬度方向進(jìn)行平移,確定所述單晶襯底的x射線衍射成像信息;所述單晶襯底的x射線衍射成像信息包括:至少一面所述單晶襯底待測晶面全面積的x射線衍射成像信息;所述單晶襯底的x射線衍射成像信息用于確定所述單晶襯底內(nèi)部缺陷信息;
33、其中,所述x射線光源在所述預(yù)設(shè)周期內(nèi),沿所述待測晶面的長度方向的平移距離等于所述x射線光源的寬度;所述x射線光源在所述預(yù)設(shè)周期內(nèi),沿所述待測晶面的寬度方向的平移距離等于所述x射線光源的長度。
34、本申請(qǐng)第二方面提供了一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定裝置,包括:
35、x射線光源,所述x射線光源用于發(fā)射x射線;
36、樣品臺(tái),所述樣品臺(tái)頂部用于放置單晶襯底;所述單晶襯底設(shè)置有主定位面;
37、控制模塊,所述控制模塊被配置為:
38、執(zhí)行上述第一方面中任意一項(xiàng)所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法;
39、感光耦合組件,所述感光耦合組件用于接收通過所述單晶襯底衍射的x射線,并生成所述單晶襯底的x射線衍射成像信息。
40、在一些實(shí)施例中,所述樣品臺(tái)的材質(zhì)為非晶材料。
41、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法及裝置,所述方法包括:獲取單晶襯底待測晶面的晶面指數(shù);根據(jù)所述晶面指數(shù),確定所述待測晶面的晶面間距和衍射角;根據(jù)所述衍射角和所述晶面指數(shù),確定放置有所述單晶襯底的樣品臺(tái)的第一旋轉(zhuǎn)角度,以使按照所述第一旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)所述樣品臺(tái)后,所述待測晶面的衍射面法線與所述待測晶面的入射平面共面;以及,確定x射線光源的第二旋轉(zhuǎn)角度,以使按照所述第二旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)所述x射線光源后,x射線光源發(fā)射的x射線在所述待測晶面上發(fā)生衍射,以實(shí)現(xiàn)針對(duì)sic單晶襯底內(nèi)部進(jìn)行缺陷檢測時(shí),一方面可以彌補(bǔ)化學(xué)腐蝕方法提供的缺陷信息不足的問題,另一方面由于檢測方法是非破壞性的,節(jié)省了單晶材料。
1.一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,其特征在于,所述晶面間距通過下述公式所確定:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,其特征在于,所述根據(jù)所述晶面間距,確定所述待測晶面的衍射角包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,其特征在于,所述根據(jù)所述衍射角和所述晶面指數(shù),確定放置有所述單晶襯底的樣品臺(tái)的第一旋轉(zhuǎn)角度;以及,確定x射線光源的第二旋轉(zhuǎn)角度包括:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,其特征在于,所述根據(jù)所述晶面指數(shù),確定第一系數(shù)和第二系數(shù)包括:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,其特征在于,所述第一旋轉(zhuǎn)角度通過下述公式所確定:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,其特征在于,所述第二旋轉(zhuǎn)角度通過下述公式所確定:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定方法,其特征在于,所述方法還包括:
9.一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定裝置,其特征在于,包括:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種4h-sic單晶襯底衍射成像時(shí)的取向確定裝置,其特征在于,所述樣品臺(tái)(2)的材質(zhì)為非晶材料。