SJ_T 11498-2015重掺硅衬底中氧浓度的二次离子质谱测量方法.pdf

ICS 29.045H 82备案号：50555-2015中华人民共和国电子行业标准SJ/T 11498—2015重掺硅衬底中氧浓度的二次离子质谱测量方法Test method for measuring oxygen contamination in heavily doped silicon substratesby secondary ion mass spectrometry2015－10－01 实施2015 -04- 30. 发布发布中华人民共和国工业和信息化部 SJ/T 11498—2015言前本标准按照GB/T1.1-2009制定的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全国半导体设备与材料标准化技术委员会(SAC/TC203)归口。本标准起草单位：信息产业专用材料质量监督检验中心、工业和信息化部电子工业标准化研究院、苏州晶瑞化学有限公司、天津中环领先材料技术有限公司。本标准主要起草人：何友琴、“马农农、“何秀坤、主东雪、刘兵、李翔、付雪涛。---:素.... SJ/T 11498—2015重掺硅衬底中氧浓度的二次离子质谱测量方法1范围本标准规定了用二次离子质谱法（SIMS）对重掺硅衬底单晶体中氧浓度总量的测试方法。本标准适用于硼、锑、砷、磷的掺杂浓度0.2%（1×102°at·cm3）的硅材料。特别适用于电阻率在0.00122·cm～1.0Q·cm的p型硅材料和电阻率在0.008Q·cm～0.2Q·cm的n型硅材料。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用手本文件。GB/T24580—2009重掺n型硅衬底中硼沾污的二次离子质谱检测方法、福5--术语和定义3技23食GB/T24580-2009界定的术语和定义适用于本文件。一4方法概述..=.3将单晶硅样品(-～片区熔硅片；两个参考样品和要测试的样品)装入样品架，并将样品架放在100℃空气中烘烤一个小时然后放入SIMS仪器的样品室。用艳一次离子束轰击每余样品；用质谱分析负的二次离子。对样品架上的样品连续进行检测，每个样品溅射三个不同位置，分析其中的氧和硅，并计算每个样品的氧和硅（O~isi-）的二次离子强度比。计算每个样品离子强度比的相对标准偏差（RSD)。如果任何一个非区熔样品的离子强度比的相对标准偏差大于3%，都需要对其进行进一步的测试。然后通过使用标准曲线校正法和因子校正法将 SIMS平均Q_/Si比转换为红外吸收法测试的等同浓度。5干扰因素样品表面硅氧化物，碳氧化物以及水分子中的氧干扰氧的测试。5.1#5.2从 SIMS仪器样品室吸附到样品表面的氧干扰氧的测试。5.3当掺杂浓度低于1×1020at·cm3，掺杂离子对氧离子的产额没有影响。5.4样品测试之前，在区熔硅样品上测得的氧的SIMS仪器背景应尽可能的低而且稳定。5.5在样品架窗口范围内的样品表面必须平整，以保证每个样品的样品表面与离子收集光学系统的倾斜度是一致的，否则测试的准确度和精度都有所降低。5.6测试准确度和精度随着样品表面的粗糙度的增大而显著降低，可以通过使用化学机械抛光样品来消除。5.7标样中氧的不均匀性会限制测试精度。5.8参考样品中氧的标称浓度的偏差导致SIMS 测试结果的偏差。 SJ/T 11498—-20156测量装置6.1二次离子质谱仪仪器需要装备一次离子源，电子倍增器和法拉第杯检测器，具备检测负二次离子的能力。SIMS仪器必须状态良好（经过烘烤），以便提供尽可能低的仪器背景。6.2冷却低温板液氮或者液氨冷却低温板环绕在分析室中样品架的周围。6.3样品架用来承载样品的装置。6.4烤箱用来烘烤装载了样品的样品架7样品准备7.1样品的测试表面必须平坦光滑，需经过腐蚀抛光或化学机械抛光。7.2从硅衬底晶片上将样品切割成小块，使得样品大小要适合SIMS样品架的形状。样品必须按照普通的分析实验室的惯例处理，没有特殊的环境要求。7.3将样品装入SIMS样品架，并检查确认样品是否平坦地放在窗口背面，并尽可能地多覆盖窗口。一次装入的样品包括：一片区熔硅片；两个参考样品和一个或多个待测样品。一7.4将装有样品的样品架放在100℃士10 ℃的空气中烘烤1h，然后再装入SIMS仪器内。8测量环境条件8.1 环境温度：18℃～25 ℃。8.2环境湿度：30%～80%。9测量步骤9.1装载样品9.1.1将样品装入SIMS样品架，检查确认样品是否平坦地放在窗口背面，并尽可能地多覆盖窗口。一次装入的样品包括：一个区熔硅样品，两个或多个参考样品和要测试的样品。9.1.2将装好样品的样品架放在100℃土10℃的空气中烘烤1h。9.2仪器