《硅單晶中氮含量的測定 二次離子質(zhì)譜法》即將制訂

作者： 2019年11月12日 來源：全球化工設(shè)備網(wǎng) 瀏覽量：
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但目前在硅單晶中氮元素的測試方法方面還是空白，無論是紅外光譜法還是二次離子質(zhì)譜法國內(nèi)目前都尚無相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)，只能借鑒SEMI MF2139-1103進(jìn)行測試。為此，國家相關(guān)機(jī)構(gòu)近期計劃制定一項有關(guān)于氮含量測定的新標(biāo)準(zhǔn)
　　因具有儲量大、成本低等優(yōu)點，硅是目前應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料硅，在半導(dǎo)體材料居于重要地位。作為第一代半導(dǎo)體材料，目前國內(nèi)外對硅襯底單晶材料研究非常廣泛，已經(jīng)制定了硅材料的拋光片及產(chǎn)品規(guī)范，關(guān)鍵參數(shù)的測試方法：如直徑、厚度、總厚度變化、表面質(zhì)量、電學(xué)性能等標(biāo)準(zhǔn)。
 
　　關(guān)于硅的摻雜和擴(kuò)散工藝已經(jīng)研究的十分廣泛，其中，在硅中摻雜氮元素對于直拉硅單晶的生長過程有許多好處，不僅能夠增加硅材料的機(jī)械強(qiáng)度，抑制微缺陷，還能有效促進(jìn)氧沉淀，且目前國際前5家微電子硅片企業(yè)都在生產(chǎn)8~12英寸摻氮直拉硅單晶。因此，準(zhǔn)確測試出硅晶體中氮的濃度，對于工藝的控制有著極大的意義。
 
　　但目前在硅單晶中氮元素的測試方法方面還是空白，無論是紅外光譜法還是二次離子質(zhì)譜法國內(nèi)目前都尚無相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)，只能借鑒SEMI MF2139-1103進(jìn)行測試。為此，國家相關(guān)機(jī)構(gòu)近期計劃制定一項有關(guān)于氮含量測定的新標(biāo)準(zhǔn)——《硅單晶中氮含量的測定 二次離子質(zhì)譜法》。該標(biāo)準(zhǔn)由TC203(全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會)歸口上報，TC203SC2(全國半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會材料分會)執(zhí)行，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會主管，中國電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所起草。
 
　　與紅外光譜法不同，二次離子質(zhì)譜(SIMS)法不僅具有制樣簡單、非破壞性的特點，還能直接測量摻雜元素含量，基本上不受晶體摻雜情況的影響，就可以精確測試硅單晶材料中氮的總含量。
 
　　制定后的標(biāo)準(zhǔn)將適用于硅單晶材料中氮含量的定量分析。因氮元素在硅片表面或者內(nèi)部形成的氧化物以及硅片中碳元素會影響測試的準(zhǔn)確性，故而本標(biāo)準(zhǔn)中將規(guī)定如何消除干擾因素，以達(dá)到高靈敏度、準(zhǔn)確的測試要求。此外，本標(biāo)準(zhǔn)還會規(guī)定該方法的使用原理和步驟：在高真空條件下，銫離子源產(chǎn)生的一次離子，經(jīng)過加速、純化、聚焦后，轟擊樣品表面，濺射出多種粒子，將其中的離子(即二次離子)引出，通過質(zhì)譜儀將不同荷質(zhì)比的離子分開，記錄并計算每個樣品中氮與硅(14N28Si或15N28Si)的二次離子強(qiáng)度比，然后用相對靈敏度因子法進(jìn)行定量。
 
　　現(xiàn)如今，已經(jīng)硅單晶材料的測試標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有GB/T 1551-2009《硅單晶電阻率測定方法》、GB/T 1558-2009《硅中代位碳原子含量紅外吸收測量方法》、GB/T 1557-2006 《硅晶體中間隙氧含量的紅外吸收測量方法》等，相信隨著本次標(biāo)準(zhǔn)的制訂和實施，硅單晶材料以及半導(dǎo)體行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)會更為完善。
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