氮化镓材料中镁含量的测定二次离子质谱法-编制说明预审稿.DOC

国家标准《氮化镓材料中镁含量的测定 二次离子质谱法》 编制说明（预审稿） 一、工作简况 1.立项的目的和意义 GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SiC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。GaN单晶的研制，迫切需要对GaN材料中重要杂质进行检测，特别是重要掺杂剂镁元素的测试，因为掺Mg量对生长P型 GaN有重要影响：要获得高空穴载流子浓度的 P型 GaN,Mg的掺杂量必须控制好。掺Mg量较小时,GaN∶Mg单晶膜呈现 N型导电 ,得不到P型层；掺Mg量过大时 ,会形成与Mg有关的深施主 ,由于深施主的补偿作用，得不到高空穴浓度的 P型 GaN。二次离子质谱法可以分析从氢到铀的所有元素及同位素，具有很高的灵敏度，是检测镁掺杂量的一个重要手段。为了促进国内相关技术的提升，并使我国二次离子质谱定量分析技术规范化、标准化，特制定《氮化镓材料中镁含量的测定 二次离子质谱法》。 2.任务来源 根据《国家标准委关于下达2017年第四批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[2017]128号）的要求，由中国电子科技集团公司第四十六研究所负责制定了《氮化镓材料中镁含量的测定 二次离子质谱法》，计划编号T-469，要求完成时间2019年。 3.标准承研单位概况 中国电子科技集团公司第四十六研究所拥有两台二次离子质谱仪，是国内唯一家能够提供全面的二次离子质谱测试技术的单位，有丰富的操作、试验经验，可以为《氮化镓材料中镁含量的测定 二次离子质谱法》标准的制定提供充分的验证报告。公司拥有一批高素质的专业人才，曾制（修）订定二次离子质谱相关的标准10余项，有丰富的制（修）订标准的经验。 4.主要工作过程 本标准的制定工作由要由中国电子科技集团公司第四十六研究所承担。 2017年12月本标准起草单位（中国电子科技集团公司第四十六研究所）组建了本标准起草工作组；起草工作组讨论并形成了制定本标准的工作计划及任务分工。2018年3月，起草工作组完成标准《氮化镓材料中镁含量的测定 二次离子质谱法》的讨论稿。2018.年4月24日，全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会在北京主持召开了《氮化镓材料中镁含量的测定 二次离子质谱法》的第一次工作会（讨论会），提出了“前言中删除‘本标准为首次制定’等共9条修改意见”，形成了本标准的征求意见稿。 中国电科第四十六所将征求意见稿发给相关单位，广泛征求各单位专家对标准的修改意见，共收集到意见18条，形成《征求意见汇总处理表》。对照收集的意见对标准征求意见稿和编制说明进行了修改，形成预审稿及其编制说明。 二、标准编制原则及确定主要内容的确定依据 1、编制原则 1）本标准编制主要依据GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写规则》的统一规定和要求进行编写。 考虑用户的当前使用要求及以后技术发展的潜在使用要求。 考虑国内生产企业的生产现状及技术发展趋势。 2、确定标准主要内容的依据 2.1 范围的确定 本标准规定了用二次离子质谱仪测定氮化镓材料中镁含量的方法，根据文献资料以及多年的实验经验得出，使用该方法镁的检测限为5×1014 cm-3，所以规定测定范围为大于5×10 2.2规范性引用文件的规定 将本标准中直接引用到的文件《GB/T 22461　表面化学分析 词汇》列入了第二章 。 2.3 术语和定义 本标准中引用了《GB/T 22461　表面化学分析 词汇》中关于一次离子、二次离子等术语的定义。增加了“相对灵敏度因子”的定义。 2.4干扰因素的说明 本标准中干扰因素包括环境、样品架、标准样品的标称浓度、测试样品的状态等因素，说明如下： 2.4.1样品在放入样品架之前的各个环节，例如抛光的溶液和环境，都有可能引入沾污。 2.4.2二次离子质谱存在记忆效应，所以二次离子质谱仪（SIMS）样品室内存在高浓度的镁，也会吸附到样品表面，干扰镁的测试。 2.4.3 样品架窗口面如果变形，导致窗口内的样品表面不平整，分析时其表面与离子收集光学系统的倾斜度会发生变化，则会降低测试的准确度和精密 2.4.4二次离子质谱法的特点是测试低含量（优于ppm水平）的杂质浓度，所以要求样品分析面必须进行抛光以除去表面沾污，通常粗糙度越大，表面沾污越厉害，对测试的准确度和精密度的影响越大。 2.4.5 因为二次离子质谱的定量法是采用相对灵敏度因子法，通过标准样品的镁浓