GB T 14144-2009 硅晶体中间隙氧含量径向变化测量方法.pdf

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1、ICS 29.045 日80esting for 飞飞国GB月14144-2009代替GB/T14144-1993 矿adiali豆豆terstitial oxygen variatio豆豆i目silicon 2009-10-30发布2010-06四01实施数码防伪国国家质量监督检验栓夜总局发布国国家标准化管理委员会GB/14144-2009 别吕本标准修改采用SEMIMF 1188-1105(用红外吸收法测量硅中间隙氧原子含量的标准方法。本标准与SEMIMF 1188-1105相比，主要有如下不同:一一增加了栅量点选取方案;标准编写按GB/T1. 1格式，部分SEMI标准中的章节进行了合并和

2、整理。本标准代替GB/T14144-1993(硅晶体中间隙氧含量径向变化测量方法。本标准与原标准相比，主要有如下变化:一一氧含量测量范围进行了修订;一一增加了测量仪器、术语和干扰因素章节;增加了采用经认证的硅中氧含量标准物质对光谱仪进行校准的内容;将原标准中本标准适用于室温电阻率大于0.1n cm的硅晶体改为本标准适用于室温电阻率大于0.1n cm的口型硅单晶和室温电阻率大于0.5n cm的p型硅单晶;品厚度范围修改为0.04cm_O. 4 cm。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会提出。本标准由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归口。本标准起草单位:峨崛半导体材料厂

3、。本标准主要起草人:杨旭、江莉。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:一GB/T14144-19930 I GB/14144-2009 桂晶体中间隙氧含量径向变化测量方法1 范围本标准采用红外光谱法测定硅晶体中间隙氧含量径向的变化。本标准需要用到元氧参比样品和一套经过认证的用于校准设备的标准样品。本标准适用于室温电阻率大于0.1n cm的口型硅单晶和室温电阻率大于0.5n cm的p型硅单晶中间隙氧含量的测量。本标准测量氧含量的有效范围从1X 1016 at cm-3至硅晶体中间隙氧的最大固溶度。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所

4、有的修改单不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 1557 硅晶体中间隙氧含量的红外吸收测量方法GB/T 14261 半导体材料术语3 术语GB/T 14264规定的及以下术语和定义适用于本标准:3. 1 色散型红外光谱仪depressive infrared spectrophotometer 一种使用棱镜或光栅作为色散元件的红外光谱仪。它通过振幅一波数(或波长)光谱图获取数据。3.2 傅立叶变换红外光谱仪Fourier transform infrared sp

5、ectrophotometer 一种通过傅立叶变换将由干涉仪得到的干涉谱图转换为振幅一波数(或波长)光谱图来获取数据的红外光谱仪。3.3 参比光谱reference spectrum 参比样品的光谱。当用双光束光谱仪测量时，它可以通过直接将参比样品放人样品光路，让参比光路空着获得;在用单光束光谱仪测量时，它可以通过由红外光路中获得的参比样品的光谱计算扣除背景光谱后获得。3.4 样品光谱sample spectrum 测试样品的光谱。当用双光束光谱仪测量时，它可以通过直接将测试样品放入样品光路，让参比光路空着获得;在用单光束光谱仪测量时向，它是由测试样品放入红外光路获得的光谱扣除背景光谱后算出的

6、。4 方法原理使用经过校准的红外光谱仪和适当的参比材料，通过参比法获得双面抛光含氧硅片的红外透射谱GB/14144-2009 图。元氧参比样品的厚度应尽可能与测试样品的厚度一致，以便消除由硅晶格振动引起的吸收的影响。利用1107 cm-1处硅一氧吸收谱带的吸收系数来计算硅片间隙氧浓度。通过选点方案来计算硅中间隙氧径向梯度变化。5 干扰因素5. 1 在氧吸收谱带位置有一个硅品格吸收振动谱带，元氧参比样品的厚度与测试样品的厚度差应小于土0.5%，以避免硅品格吸收的影响。5.3 电阻率低于1n. cm的较为严重，因此在测试这些样品的透射光谱在1600 5.4 电阻率低于O.1 收会使大多数光谱仪5.

7、5 沉淀氧浓度较误差。5.6 300 K时，硅将导致测试误差。6 测量仪器6. 1 红外光谱f、6.2 样品架，如旁路通过。样品应号6.3 千分尺，或其6.4 热电偶去伏d7 样品制备7. 1 本方法可以测试厚7.2 切取硅单晶样片，样片间隙氧浓度的测量，较大的半高宽、，的分辨率应达卡光先从样品的品。参比样品必须按与测试样品相同的精度进行加工，与测试样品的厚度差不超过士0.5%。从5到10个不同的被认为是元氧的硅单晶片中选取硅单晶片，将这些硅片相互作为参比进行比较，选择吸收系数最低的作为参比样品。8 测量点选取方案8. 1 方案A8. 1. 1 测量点位置见图1。2 GB/14144-2009

8、 8. 1. 2 8. 1.3 8. 1. 4 边缘10.0mm 1. 0 mm 8. 1. 5 边缘8.2 方案B该方案有8.2. 1 方案B-1图2方案B测量点位置8. 2. 1. 1 试样上选三个测量点(一个中心点和两个边缘点)。8. 2. 1. 2 中心点的选定方法同8.1. 3 0 8.2. 1. 3 两个边缘点的中心位置，选在与主参考面平行的直径上，距边缘10.0mm士1.Omm o 8. 2. 1. 4 边缘点处存在副参考面时，选取方法同8.1. 50 8.2.2 方案B-28.2.2. 1 试样上选五个测量点(一个中心点，两个边缘点和两个二分之一半径处测量点)。3 GB/T 1

9、4144-2009 8.2.2.2 中心点的选取方法同8.1. 30 8.2.2.3 两个边缘点的选取方法同8.1. 4-8. 1. 5。8.2.2.4 两个二分之一半径处测量点的位置，选在与主参考面平行的直径上且与中心点对称的R/2土1. 0 mm处(R为试样的半径)。8.3 方案C8.3. 1 测量点位置见图3。图3方案C测量点位置8.3.2 试样上选五个测量点(一个中心点和四个边缘点。8.3.3 中心点的选取方法同8.1. 30 8.3.4 四个边缘点的位置，分别选在两条相互垂直的直径上，距各边缘10.0mm士1.0 mm。其中边缘点1和3所在直径与主参考面垂直平分线的夹角为300。8.

10、4 方案D8.4. 1 测量点位置见图4010.0 mm士1.Omm 10.0mm士1.0 mm 图4方案D测量点位置8.4.2 根据试样直径大小选取不同数吕的测量点(一个中心点和多个等问距点)。8.4.3 中心点的选取方法同8.1.3。GB月14144-20098.4.4 各等间距点的位置，选在与主参考面平行元副参考面一侧的半径上，从距边缘10.0mm士1. 0 mm的第一点起，以10mm的间距，依次到距试样中心小于10mm不能再选取为止。9 测量步骤9. 1 光谱仪的校准9. 1. 1 获得一套经过认定的硅中氧含量的标准物质。9. 1. 2 依照设备说明书，用这些标准物质对光谱仪进行校准。

11、9.2 设备检查9.2. 1 通过测量确定100%基线的噪声水平。测量时，双光束光谱仪是在样品和参比光路都是空着的情况下记录透射光谱的;单光束光谱仪是用在样品光路空着的情况下先后两次记录的光谱之比获得透射光谱的。画出透射光谱从900cm-1 -1 300 cm-1波数范围的100%基线，如果在这个范围内基线没有达到100士5%，则要增加测量时间直到达到为止。如果仍有问题则需要对设备进行维修。9.2.2 确定0%线，仅适用于色散型(DIR)设备。将样品光路遮挡，记录900cm-1 -1 300 cm-1波数范围内设备的零点。如果在此范围有较大的非零信号，则要检查设备是否有杂散光投射到探测器上。如

12、果仍有问题则需要对设备进行维修。9.2.3 记录光谱仪光通量特性曲线，仅适用于傅立叶变换红外光谱(FT-IR)设备。让样品光路空钮，绘制从450cm-1 -4 000 cm-1波数范围的该单光束光谱图。依照设备说明书对设备进行适当的调整后记录下该光谱图，作为今后对设备性能进行评定的参考图谱。每当获得的光谱与设备的参考图谱有较大的差异时，就要重新调整设备。9.2.4 用空气参考法测量电阻率大于5D. cm的双面抛光硅单晶薄片从450cm-1 -4 000 cm1波数范围的光谱图，用来检验设备中刻度的线性度。如果这个波束范围内的透过率值不是53.8%士2%，则需要将样品的放置方向在垂直于人射光的轴

13、线方向到不超过10。的倾斜角之间进行调整。9.3 按选取方案确定试样测量点的位置。在不妨碍测量的情况下可在表面做上记号，以便重复测量。9.4 把试样放入样品架，将测量点位量调整到光栏中心。9.5 按GB/T1557规定测定间隙氧含量。9.6 在测量过程中，测量条件和仪器参数应保持不变。9. 7 作为仲裁测量，需重复测量三次。10 测量结果计算10. 1 根据选取方案，按下列公式计算间隙氧含量径向百分变化(ROV)。10. 1. 1 方案A计算方法，见式。): ROV = N(O)c -N(O让J/N(O)cx 100% 式中:N(O)c一一中心点间隙氧含量，单位为原子数每立方厘米(at cm-

14、3) ; N(O)E一一一边缘点间隙氧含量的平均值，单位为原子数每立方厘米(at cm-3)。10. 1. 2 方案B-1计算方法，见式(2):ROV = N(O)c - N(O)EJ/N(O)c x 100% 式中:市(O)E一一两边缘点间隙氧含量的平均值，单位为原子数每立方厘米(at cm一勺。方案B-2计算方法，见式(3): ROV按式(2)和式(3)计算，取其中的大值。( 1 ) ( 2 ) ROV = N(O)c - N(O)R/2J/N(O)c x 100% ( 3 ) GB/14144-2009 式中:N(O)R/2一一一两个二分之一半径处间隙氧含量的平均值，单位为原子数每立方厘

15、米(at cm 3 )。10. 1. 3 方案C计算方法ROV按式(2)计算，其中N(O)E为四个边缘点闰隙氧含量的平均值。10. 1. 4 方案D计算方法，见式(4): ROV = N(O)max - N(O)minJ/N(O)c X 100% ( 4 ) 式中:N(O)max-.各点间隙氧含量的最大值，单位为原子数每立方厘米(at cm一3); N(O)min-一各点间隙氧含量的最小值，单位为原子数每立方厘米(at cm-3)。仲裁测量时，取三次重复测量的问隙氧含量径向变化平均值。V O R 32叫一则. ( 5 ) 门精密度本方法单个实验室测量精密度:当ROV小于6时为土15%(RIS)

16、，当ROV大于6时为士3%(RIS)。多个实验室测量精密度:当ROV小于6时为士20%(RIS) ，当ROV大于6时为士5%(RIS)。12 试验报告试验报告应包括如下内容:a) 间隙氧含量径向百分变化;b) 各测量点间隙氧含量;c) 测量点选取方案;d) 测量方法;e) 试样数量，编号和来源;f) 试样状况(厚度、直径、型号、品向和表面状态); g) 测试仪器型号、选用参数和样品架的光栏孔径;h) 本标准编号;i) 测试单位、测试者和测试日期。6 goNi叮叮俨立H阁。华人民共和国家标准硅晶体中间隙氧含量径向变化测量方法GB/T 14144一-2009国中、，飞中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045 网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销争斗印张O.75 字数13千字2010年1月第一次印刷开本880X12301/16 2010年1月第一版苦书号:155066 1-39565 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533GB/T 14144-2009