表面化學分析 二次離子質譜 用均勻摻雜物質測定硅中硼的原子濃度 征求意見稿_第1頁
表面化學分析 二次離子質譜 用均勻摻雜物質測定硅中硼的原子濃度 征求意見稿_第2頁
表面化學分析 二次離子質譜 用均勻摻雜物質測定硅中硼的原子濃度 征求意見稿_第3頁
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1表面化學分析二次離子質譜用均勻摻雜物質測定硅中硼的原子濃度文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)ISO17560表面化學分析—二次離子質譜法—硅中硼的深度分析方法(S—Secondary-ionmassspectrometry—Methodfordepthprofilingofboroninsilicon)ISO18114表面化學分析—二次離子質譜法—從離子注入的參考物質中確定相對敏感系數(Surfacechemicalanalysis—Secondary-ionmassspectrometry—Determinationofrelativesensitivityfactorsfromion-implantedreferen氧或銫離子束撞擊到樣品表面并對發射出的硼和硅的二次離子進行質用均勻摻雜的二級參考物質(經離子注入原4.1原始參考物質注:美國國家標準和技術研究院(Nationa4.2二級參考物質4.2.1二級參考物質用于確定各測試樣品中硼的原子濃度。至少應有一塊摻硼和一塊不摻硼的參考物2注:近似硼原子濃度可從晶片電阻率得到的載流子濃度確定。電阻率測量的步驟和電阻率與載流子濃度間轉換的注:由于儀器的不同和被檢測離子的類型的不同,SIMS測出的同位素比常有偏差。在磁偏轉質譜儀器中10B28Si-被分析的樣品應具有鏡面拋光的表面。樣品應切割成適于分析的尺寸并在必要時去油和清洗。正23負27.4.2依照廠商的說明書或當地成文的步驟,應檢測有適當離當天體參考物質測量所用的相同條件來測量。應當依照I平均積分離子強度比Aimp。7.5.1.2下式可求出已標定參考物質的相對靈敏度因子:RSFimp=(1)Φ——已標定參考物質中注入硼(無論是17.5.2.1測量應在樣品架窗口的中心區進行。當體參考物質的硼離子強度高時,應注意不要使檢測器47.5.2.2所有體參考物質都應測量硼和硅的深度分布。下列數據的取樣應在所有的表面污染都已去除7.5.2.3在同一分析位置,硼和硅二次離子J11=(3)I——每塊參考物質測量循環i和測量位置j的11B離子強度;I——每塊參考物質測量循環i和測量位置j的硅離子強度;J11——每塊體參考物質的11B平均離子強度比;(4)J——來自RM-BG的10B平均本底(5)7.5.1得到的RSFimp值應該用作校準的相對靈敏度因子。在每塊體參考物質中11B原子濃度都應該用如果已標定參考物中注入的是10B,應該用7.5.2得到的質量歧視修正因子:5Ccal=RSFimpδ(J?J)(6) Ccal=RSFimp(J?J)(7) 8.1.1工作相對靈敏度因子應由下RSFwork=(8)RSFwork——從所選體參考物質中得到的工作相對Ccal——所選體參考物質中經校準的11B原子濃度;8.1.2對試樣測量的質量歧視修正因子δm應該α0m——所選體參考物質的真實同位素比;6 C——試樣中的總硼原子濃度;值得注意的是重復性數據中可能包含由于樣品不均勻性帶來的9測試報告d)儀器性能信息和本標準規定所用線性評估方法(7A.1概要A.2硅體樣品中載流子濃度的確定通過水銀探針測定電容-電壓的方法直接確定體硅晶中載流子濃度[1]。然而由于此方法要用到肖特基結,它的應用受到限制。其適用的載流子濃度也限于4×10因而常在整個電阻率范圍內測量電阻率并將其轉化為載流子濃度。SEMIMF4是測量電阻率的標準方法,而SEMIMF723[4]A.3外延硅層載流子濃度的確定A.3.1載流子濃度的直接確定子濃度。然而由于肖特基結的形成或樣品的制備,其適用范圍限于載流子濃度從4×1013cm-3~8×1016cm-3。延層,然后測出外延層的薄層電阻和厚度,再用薄層電阻乘厚度,通常就可得到外延層的電阻SEMIMF374[5]是外延硅層薄層電阻的標準測試方法。利用外延層厚度,根據SEMIMF723將電阻A.3.3測量外延層厚度的標準A.3.4可供選擇的測定外延層厚度方法SEMIMF672[8]表述了用擴展電阻探針測量硅片電阻率剖面分布的標準測試方法,SEMIMF674[9]100rm)的厚度。當載流子濃度高到做CV測量的肖特基結難8A.4.1體硅樣品A.4.2外延硅樣品9從一塊硼摻雜濃度約為1×1019atoms/cm3錠相鄰位置切下兩塊摻硼體硅片。其中一片被切成多個B.4.1表B.1和圖B.1給出了每個實驗室的同B.4.211B原子與10B原子之比的平均值和重復性(2σ)如下所示:由于NISTSRM951的硼同位素比值的相對不確定度為0.08%(2σ),測量不確定度由NISTSRM951B.4.3表B.1還給出了每個實驗室用于測量αβ123456789αβ6123b——正離子儀器的性能應該用表1給出的3塊不同硼摻雜水平體參考物質(RM-A,RM-B和RM-C)和不摻硼參考C.3.1RM-C中10B與11B間峰谷的最小離子強度應低于11B峰最大離子計C.3.229Si30Si和30Si30Si間峰谷的最小離子強度應低于29Si30Si峰最大離子計數的1%。RM-A中的二次硼離子(或硼原子團簇離子)強度應至少比用C.5.1為得到平均強度比和標準偏差,RM-C中的硼離子(或硼原子團簇離子)強度對硅離子(或硅α0k——每塊體參考物質的真實同位素比;J——每一體參考物質的11B平均離子強度比;J——從RM-BG得到11B的平均本底離子強度比。如果α0k未知,應該用天然的同位素比(其值為4.025)。給出應算出3塊體參考物質相對靈敏度因子的平均值和標準偏差。標準偏差不應超過平均相對靈敏度因%,依照ISO5725-2規則計算了重復性和再現性[11]。要求每個參加的實驗室分析4種樣品并報告3個獨立片以及一塊硼摻雜濃度約為1×1019atoms/cm3的體硅片。還準備了一塊n型硅片用于本底檢測。從這些按ISO5725-2,分別用Cochran檢驗法、G12個用正離子檢測模式的實驗室和6個用負離子檢測模式的實驗室完成了這項測試。依照ISOSr1234X——平均值rSr15263545X——平均值r[1]SEMIMF1392-0307,TestMethodforDeterminingNetCarrierDensityProfilesinSiliconWafersbyCapacitance-VoltageMeasurementswithaMercuryPr[2]SEMIMF43-0705,TestMethodsforResistivityofSemiconductorMaterials[3]SEMIMF84-0307,TestMethodforMeasuringResistivityofSiliconWaferswithanIn-LineFour-PointProbe[4]SEMIMF723-0307,PracticeforConversionbetweenResistivityandDopantorCarrierDensityforBoron-Doped,Phosphorus-Doped,andArsenic-DopedSilicon[5]SEMIMF374-0307,TestMethodforSheetResistanceofSiliconEpitaxial,Diffused,Polysilicon,andIon-implantedLayersUsinganIn-LineFour-PointProbewiththeSingle-ConfigurationProcedure[6]SEMIMF95-1107,TestMethodforThicknessofLightlyDopedSiliconEpitaxialLayersonHeavilyDopedSiliconSubstratesUsinganInfraredDispersiveSpectrophotometer[7]SEMIMF110-1107,TestMethodforThicknessofEpitaxialorDiffusedLayersinSiliconbytheAngleLappingandStainingTechnique[8]SEMIMF672-0307,TestMethodforMeasuringResistivityProfilesPerpendiculartotheSurfaceofa[9]SEMIMF674-0705,PracticeforPreparingSiliconforSpreadingResistanceMeasurementsAWA,T.,BIRCK,J.-L.,andAfnaturalrocksamplesusingaboron-mannitolcom

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