助力半導體工業發展 硅單晶中氮含量測定標準征求意見

　　【儀表網 儀表標準】導讀：硅是最常見且應用最廣的半導體材料。而硅單晶作為單質硅的一種特殊形態，由于具有顯著的半導電性，已經成為晶體材料的代表，處于半導體材料發展的前沿。
 

　　僅就單晶硅片而言，電子通信半導體市場中95%以上的半導體器件及99%以上的集成電路需要用使用單晶硅片。硅單晶對于當代信息技術產業發展的重要意義不言而喻。
 

　　目前，我國已成為全球最大的硅單晶生產國。在半導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量，更要加速生產工藝的換代升級，提高硅單晶的質量。硅單晶中氮含量的測定是硅單晶生產質量控制的環節之一，測其方法的改良也是生產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域的V/G允許值，增加在氫氣和氬氣中退火后有效區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。隨著我國半導體工業的迅速發展，測定硅單晶的氮濃度需要更加規范、精確。
 

　　傳統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，在國際半導體產業領域 得到廣泛應用的二次離子質譜(SIMS)測量方法的適用性更強，可以克服傳統方法的局限性。當前，我國并無SEMI測量方法的相關標準，國內對硅中氮雜質含量測試有需求的企業通常直接采用國際標準。為促進我國半導體產業的發展，我國決定將該SEMI標準轉化成國家標準，由中國電子科技集團公司第四十六研究所負責制定。
 

　　新的國家標準《硅單晶中氮含量的測定 二次離子質譜法》規定了硅襯底單晶體材料中氮總濃度的二次離子質譜測試方法，可用于工藝控制、研發和材料驗收等目的。主要采用二次離子質譜儀(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)。
 

　　該標準正在征求意見中，截止日期為2021年10月12日。