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《硅單晶中氮含量的測定二次離子質譜法》即將制訂

作者： 2019年11月12日來源：全球化工設備網瀏覽量：

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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譜法國內目前都尚無相關測試標準，只能借鑒SEMI MF2139-1103進行測試。為此，國家相關機構近期計劃制定一項有關于氮含量測定的新標準

　　因具有儲量大、成本低等優點，硅是目前應用廣泛的半導體材料硅，在半導體材料居于重要地位。作為第一代半導體材料，目前國內外對硅襯底單晶材料研究非常廣泛，已經制定了硅材料的拋光片及產品規范，關鍵參數的測試方法：如直徑、厚度、總厚度變化、表面質量、電學性能等標準。

　　關于硅的摻雜和擴散工藝已經研究的十分廣泛，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械強度，抑制微缺陷，還能有效促進氧沉淀，且目前國際前5家微電子硅片企業都在生產8~12英寸摻氮直拉硅單晶。因此，準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譜法國內目前都尚無相關測試標準，只能借鑒SEMI MF2139-1103進行測試。為此，國家相關機構近期計劃制定一項有關于氮含量測定的新標準——《硅單晶中氮含量的測定二次離子質譜法》。該標準由TC203(全國半導體設備和材料標準化技術委員會)歸口上報，TC203SC2(全國半導體設備和材料標準化技術委員會材料分會)執行，國家標準化管理委員會主管，中國電子科技集團公司第四十六研究所起草。

　　與紅外光譜法不同，二次離子質譜(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。

　　制定后的標準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部形成的氧化物以及硅片中碳元素會影響測試的準確性，故而本標準中將規定如何消除干擾因素，以達到高靈敏度、準確的測試要求。此外，本標準還會規定該方法的使用原理和步驟：在高真空條件下，銫離子源產生的一次離子，經過加速、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，通過質譜儀將不同荷質比的離子分開，記錄并計算每個樣品中氮與硅(14N28Si或15N28Si)的二次離子強度比，然后用相對靈敏度因子法進行定量。

　　現如今，已經硅單晶材料的測試標準已經有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，相信隨著本次標準的制訂和實施，硅單晶材料以及半導體行業的標準會更為完善。

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