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硅是常見且應(yīng)用廣的半導(dǎo)體材料。而硅單晶作為單質(zhì)硅的一種特殊形態(tài)，由于具有顯著的半導(dǎo)電性，已經(jīng)成為晶體材料的代表，處于半導(dǎo)體材料發(fā)展的前沿。僅就單晶硅片而言，電子通信半導(dǎo)體市場中95%以上的半導(dǎo)體器件及99%以上的集成電路需要用使用單晶硅片。硅單晶對于當(dāng)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義不言而喻。
目前，我國已成為全球大的硅單晶生產(chǎn)國。在半導(dǎo)體的重要性在激烈的國際競爭中愈加凸顯的情況下，我們不僅要保證硅單晶的產(chǎn)量，更要加速生產(chǎn)工藝的換代升級，提高硅單晶的質(zhì)量。硅單晶中氮含量的測定是硅單晶生產(chǎn)質(zhì)量控制的環(huán)節(jié)之一，測其方法的改良也是生產(chǎn)工藝的換代升級的重要一部分。
氮對于硅單晶的性能有著重要影響。在硅單晶生長過程中故意引入氮可以增加單晶生長過程中無缺陷區(qū)域的V/G允許值，增加在氫氣和氬氣中退火后有效區(qū)域的深度和體微缺陷的濃度，減小退火后晶體形成的顆粒(COP)的尺，以及增加在溫度降低工藝下氧在襯底外延層的沉積量。隨著我國半導(dǎo)體工業(yè)的迅速發(fā)展，測定硅單晶的氮濃度需要更加規(guī)范、精確。
傳統(tǒng)的硅單晶的氮濃度測定方法包括的紅外光譜法、電子核磁共振法、深能級透射光譜法和帶電粒子活性分析法等，但都有各自的缺陷。與上述方法相比，在國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的二次離子質(zhì)譜(SIMS)測量方法的適用性更強，可以克服傳統(tǒng)方法的局限性。當(dāng)前，我國并無SEMI測量方法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)對硅中氮雜質(zhì)含量測試有需求的企業(yè)通常直接采用國際標(biāo)準(zhǔn)。為促進我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國決定將該SEMI標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成國家標(biāo)準(zhǔn)，由中國電子科技集團公司第四十六研究所負責(zé)制定。
新的國家標(biāo)準(zhǔn)《硅單晶中氮含量的測定 二次離子質(zhì)譜法》規(guī)定了硅襯底單晶體材料中氮總濃度的二次離子質(zhì)譜測試方法，可用于工藝控制、研發(fā)和材料驗收等目的。主要采用二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)進行檢測，要求儀器必須配備銫一次離子源，而且儀器分析室的真空度需要優(yōu)于5×10^-7 Pa。其方法原理為：用銫(Cs)一次離子束濺射參考樣品，根據(jù)參考樣品中氮的同位素種類，選擇分析負二次離子14N28Si或者15N28Si，以確定氮在硅中的相對靈敏度因子(RSF)。
該標(biāo)準(zhǔn)正在征求意見中，截止日期為2021年10月12日。
(原標(biāo)題：助力半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展 硅單晶中氮含量測定標(biāo)準(zhǔn)征求意見)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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