犐犆犛２９．０４５

犎８０

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

犌犅／犜２４５８１—２００９

低溫傅立葉變換紅外光譜法測(cè)量硅單晶中

Ⅲ、Ⅴ族雜質(zhì)含量的測(cè)試方法

犜犲狊狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉犾狅狑狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犉犜犐犚

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２００９１０３０發(fā)布２０１００６０１實(shí)施

中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局

發(fā)布

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)

書

犌犅／犜２４５８１—２００９

前言

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

量的測(cè)試方法》。

本標(biāo)準(zhǔn)與ＳＥＭＩＭＦ１６３００７０４相比，主要有如下變化：

———用實(shí)際測(cè)量到的紅外譜圖代替ＳＥＭＩＭＦ１６３００７０４標(biāo)準(zhǔn)中的圖２、圖３。

———用實(shí)驗(yàn)得到的單一實(shí)驗(yàn)室測(cè)試精密度代替ＳＥＭＩＭＦ１６３００７０４中給出的單一實(shí)驗(yàn)室測(cè)試精

密度。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分技術(shù)委員會(huì)歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：四川新光硅業(yè)科技有限責(zé)任公司。

本標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量硅單晶中

Ⅲ、Ⅴ族雜質(zhì)含量的測(cè)試方法

１目的

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

測(cè)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(cè)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(jìn)行測(cè)量。由于低溫下雙聲子譜帶減弱，透

射光強(qiáng)增大，可以讓更多信號(hào)到達(dá)檢測(cè)器，使信噪比提高，因而在＜１５Ｋ低溫下可以測(cè)量比室溫下更低

的碳濃度。同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)適用于檢測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)每個(gè)元素的校準(zhǔn)因子。

３局限性

３．１樣品必須冷卻到低于１５Ｋ的低溫下測(cè)量電活性元素。在將樣品固定在冷頭上時(shí)，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(dǎo)效率。氧在１１３６ｃｍ－１和１１２８ｃｍ－１的吸收譜帶對(duì)

溫度十分靈敏，可用于檢測(cè)樣品溫度。當(dāng)樣品溫度高于１５Ｋ時(shí)，在１１３６ｃｍ－１的吸收強(qiáng)度是

１１２８ｃｍ－１吸收強(qiáng)度的３倍，而低于１５Ｋ時(shí)，其比率將大于３。

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

有施主和受主的補(bǔ)償。每臺(tái)儀器系統(tǒng)的白熾燈的光強(qiáng)需要測(cè)定，使用者須增加光線強(qiáng)度，直到電活性雜

質(zhì)吸收峰的面積或高度不受光強(qiáng)增加的影響。

３．３水蒸氣吸收譜可干擾數(shù)個(gè)吸收譜的測(cè)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(shí)，應(yīng)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(shí)，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(cè)量。氧的熱施主可以通過退火的方法消除。

３．５多級(jí)內(nèi)部反射會(huì)產(chǎn)生次級(jí)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(jí)干涉和基線偏離。

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

譜線則位于３２０ｃｍ－１