助力半导体工业发展硅单晶中氮含量测定标准征求意见_半导体

助力半导体工业发展硅单晶中氮含量测定标准征求意见

2021/8/16 16:08:36 17799: 来源：化工仪器网

摘要：硅是最常见且应用最广的半导体材料。而硅单晶作为单质硅的一种特殊形态，由于具有显著的半导电性，已经成为晶体材料的代表，处于半导体材料发展的前沿。

　　【仪表网仪表标准】导读：硅是最常见且应用最广的半导体材料。而硅单晶作为单质硅的一种特殊形态，由于具有显著的半导电性，已经成为晶体材料的代表，处于半导体材料发展的前沿。

　　仅就单晶硅片而言，电子通信半导体市场中95%以上的半导体器件及99%以上的集成电路需要用使用单晶硅片。硅单晶对于当代信息技术产业发展的重要意义不言而喻。

　　目前，我国已成为全球最大的硅单晶生产国。在半导体的重要性在激烈的国际竞争中愈加凸显的情况下，我们不仅要保证硅单晶的产量，更要加速生产工艺的换代升级，提高硅单晶的质量。硅单晶中氮含量的测定是硅单晶生产质量控制的环节之一，测其方法的改良也是生产工艺的换代升级的重要一部分。

　　氮对于硅单晶的性能有着重要影响。在硅单晶生长过程中故意引入氮可以增加单晶生长过程中无缺陷区域的V/G允许值，增加在氢气和氩气中退火后有效区域的深度和体微缺陷的浓度，减小退火后晶体形成的颗粒(COP)的尺，以及增加在温度降低工艺下氧在衬底外延层的沉积量。随着我国半导体工业的迅速发展，测定硅单晶的氮浓度需要更加规范、精确。

　　传统的硅单晶的氮浓度测定方法包括的红外光谱法、电子核磁共振法、深能级透射光谱法和带电粒子活性分析法等，但都有各自的缺陷。与上述方法相比，在国际半导体产业领域得到广泛应用的二次离子质谱(SIMS)测量方法的适用性更强，可以克服传统方法的局限性。当前，我国并无SEMI测量方法的相关标准，国内对硅中氮杂质含量测试有需求的企业通常直接采用国际标准。为促进我国半导体产业的发展，我国决定将该SEMI标准转化成国家标准，由中国电子科技集团公司第四十六研究所负责制定。

　　新的国家标准《硅单晶中氮含量的测定二次离子质谱法》规定了硅衬底单晶体材料中氮总浓度的二次离子质谱测试方法，可用于工艺控制、研发和材料验收等目的。主要采用二次离子质谱仪(SIMS)进行检测，要求仪器必须配备铯一次离子源，而且仪器分析室的真空度需要优于 5×10^-7 Pa。其方法原理为：用铯(Cs)一次离子束溅射参考样品，根据参考样品中氮的同位素种类，选择分析负二次离子 14N28Si或者15N28Si，以确定氮在硅中的相对灵敏度因子(RSF)。

　　该标准正在征求意见中，截止日期为2021年10月12日。