GB/T 24581-2009低溫傅立葉變換紅外光譜法測量硅單晶中Ⅲ、Ⅴ族雜質(zhì)含量的測試方法

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中華人民共和國國家標準

犌犅／犜２４５８１—２００９

低溫傅立葉變換紅外光譜法測量硅單晶中

Ⅲ、Ⅴ族雜質(zhì)含量的測試方法

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２００９１０３０發(fā)布２０１００６０１實施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局

發(fā)布

中國國家標準化管理委員會

書

犌犅／犜２４５８１—２００９

前言

本標準等同采用ＳＥＭＩＭＦ１６３００７０４《低溫傅立葉變換紅外光譜法測量硅單晶中Ⅲ、Ⅴ族雜質(zhì)含

量的測試方法》。

本標準與ＳＥＭＩＭＦ１６３００７０４相比，主要有如下變化：

———用實際測量到的紅外譜圖代替ＳＥＭＩＭＦ１６３００７０４標準中的圖２、圖３。

———用實驗得到的單一實驗室測試精密度代替ＳＥＭＩＭＦ１６３００７０４中給出的單一實驗室測試精

密度。

本標準由全國半導體設(shè)備和材料標準化技術(shù)委員會提出。

本標準由全國半導體設(shè)備和材料標準化技術(shù)委員會材料分技術(shù)委員會歸口。

本標準起草單位：四川新光硅業(yè)科技有限責任公司。

本標準主要起草人：梁洪、過惠芬、吳道榮。

Ⅰ

書

犌犅／犜２４５８１—２００９

低溫傅立葉變換紅外光譜法測量硅單晶中

Ⅲ、Ⅴ族雜質(zhì)含量的測試方法

１目的

１．１電子級多晶硅生產(chǎn)者和使用者都可采用ＬＴＦＴＩＲ光譜來對多晶硅進行質(zhì)量保證和研發(fā)目的的

測量。

１．２ＬＴＦＴＩＲ光譜能定性和定量分析Ｂ、Ｐ、Ａｌ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｇａ等痕量元素。

１．３ＬＴＦＴＩＲ可用于ＦＺ、ＣＺ及其他（摻雜或不摻雜的）單晶硅分析，其檢測范圍如２．２所述。

１．４硅中碳含量可參照ＳＥＭＩＭＦ１３９１的方法，在低溫下進行測量。由于低溫下雙聲子譜帶減弱，透

射光強增大，可以讓更多信號到達檢測器，使信噪比提高，因而在＜１５Ｋ低溫下可以測量比室溫下更低

的碳濃度。同時碳的吸收譜帶變窄，低溫下ＦＷＨＭ由５ｃｍ－１～６ｃｍ－１降至２．５ｃｍ－１～３．０ｃｍ－１。

２范圍

２．１本標準適用于檢測硅單晶中的電活性元素硼（Ｂ）、磷（Ｐ）、砷（Ａｓ）、鋁（Ａｌ）、銻（Ｓｂ）和鎵（Ｇａ）的

含量。

２．２本標準所適用的硅中每一種電活性元素雜質(zhì)或摻雜劑濃度范圍為（０．０１×１０－９～５．０×１０－９）ａ。

２．３每種雜質(zhì)或摻雜劑的濃度可由比耳定律得到，并給出了對每個元素的校準因子。

３局限性

３．１樣品必須冷卻到低于１５Ｋ的低溫下測量電活性元素。在將樣品固定在冷頭上時，須注意使樣品

和冷頭之間保持良好的接觸，以獲得較高的熱傳導效率。氧在１１３６ｃｍ－１和１１２８ｃｍ－１的吸收譜帶對

溫度十分靈敏，可用于檢測樣品溫度。當樣品溫度高于１５Ｋ時，在１１３６ｃｍ－１的吸收強度是

１１２８ｃｍ－１吸收強度的３倍，而低于１５Ｋ時，其比率將大于３。

３．２如果沒有足量連續(xù)的白光，補償?shù)氖┲骱褪苤鲗⒉划a(chǎn)生吸收，故白光強度須足夠強以完全抵消所

有施主和受主的補償。每臺儀器系統(tǒng)的白熾燈的光強需要測定，使用者須增加光線強度，直到電活性雜

質(zhì)吸收峰的面積或高度不受光強增加的影響。

３．３水蒸氣吸收譜可干擾數(shù)個吸收譜的測量。所以，至少每天都要采集背景光譜。必須除去光路中

（含樣品室）的水汽。更換樣品時，應保證樣品室和光路中的其他部分不受水汽的影響。

３．４ＣＺ單晶硅中氧含量較高時，將產(chǎn)生熱施主吸收譜線。這些譜線在４００ｃｍ－１～５００ｃｍ－１之間，影

響Ａｌ（４７３ｃｍ－１）、Ｇａ（５４８ｃｍ－１）和Ａｓ（３８２ｃｍ－１）的測量。氧的熱施主可以通過退火的方法消除。

３．５多級內(nèi)部反射會產(chǎn)生次級干涉和基線偏離。通過改變樣品厚度、表面處理方式或分辨率可以消除

次級干涉和基線偏離。

３．６較高的Ｓｂ的含量會影響Ｂ（３２０ｃｍ－１）的吸收譜帶，Ｓｂ的最強吸收譜線在２９３ｃｍ－１，但次強吸收

譜線則位于３２０ｃｍ－１