تشتمل عناصر الشوائب في مواد السيليكون البلورية بشكل أساسي على الشوائب غير المعدنية مثل الكربون والأكسجين والبورون والفوسفور والشوائب المعدنية مثل الحديد والألمنيوم والنحاس والنيكل والتيتانيوم. توجد الشوائب المعدنية بشكل عام في الحالات الخلالية ، أو حالات الاستبدال ، أو المجمعات أو الترسبات في السيليكون البلوري ، والتي غالبًا ما تُدخل إلكترونات أو ثقوبًا إضافية ، مما يؤدي إلى تغييرات في تركيز الناقل في السيليكون ، وإدخال مباشر إلى مراكز مستوى الطاقة العميقة. كن مركزًا لإعادة تركيب الإلكترونات والثقوب ، مما يقلل بشكل كبير من عمر ناقلات الأقليات ، ويزيد من تيار التسرب لتقاطع pn ؛ تقليل كفاءة الباعث للأجهزة ثنائية القطب ؛ يتسبب في تكسير طبقة أكسيد أجهزة MOS ، وما إلى ذلك ، مما يؤدي إلى انخفاض أداء أجهزة السيليكون.
لذلك ، فإن الكشف عن محتوى الشوائب المعدنية الرئيسية في مواد السيليكون البلورية له أهمية خاصة في تطوير واستخدام الأجهزة. الطرق الأكثر شيوعًا للكشف عن الشوائب في مواد السيليكون هي: مطياف كتلة البلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) ، مطياف الكتلة لتفريغ الوهج (GDMS) ، وقياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي (SIMS). خذ طريقة SIMS كمثال.
السبيكة متعددة الكريستالات FZ منPAM-شيامنكعينة لاختبار SIMS ، المواصفات على النحو التالي:
1. FZ سيليكون سبيكة لتحديد محتوى الشوائب المعدنية
PAM201109 - م
|
مواصفات سبائك الكريستالات FZ. |
|
| طول | > 1700 مم |
| قوس | <2 مم |
| البيضاوي | <2 مم |
| قطر | 150MM |
| المقاومية | > 3000 درجة مئوية |
| مدى الحياة في مركز عملائي | > 1،000 ميكرو ثانية |
| عناصر المانحين (P، As، Sb) |
<0.1ppba |
| العناصر المقبولة (ب ، آل) |
<0.03ppba |
| محتوى الاكسجين | <0.2ppma |
| محتوى الكربون | <0.1 جزء في المليون |
2. ما هو مقياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي؟
SIMS هي طريقة لتحليل التراكيب السطحية وشوائب المواد الصلبة. يتمثل المبدأ التجريبي في قصف العينة بحزمة أيونية أولية في ظل ظروف فراغ عالية ، وتوليد أيونات ثانوية عن طريق الرش ، ثم تحليل الأيونات الثانوية بواسطة مطياف الكتلة. يوفر حدود اكتشاف منخفضة تصل إلى 10-12~10-6المستويات ، ولا تتأثر إلى حد كبير بالمنشطات البلورية.
يمكن استخدام مطياف الكتلة للحصول على معلومات عن الجزيئات والعناصر والنظائر الموجودة على سطح العينة ، لاكتشاف توزيع العناصر الكيميائية أو المركبات على سطح العينة وداخلها. يتم مسح سطح العينة ضوئيًا وتقشيرها (يمكن أن تصل سرعة تقشير الاخرق إلى 10 ميكرون / ساعة) ، ويمكن أيضًا الحصول على صورة ثلاثية الأبعاد للطبقة السطحية أو التركيب الكيميائي الداخلي للعينة. يتميز مقياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي بحساسية عالية ، والتي يمكن أن تصل إلى ترتيب جزء في المليون أو حتى جزء في البليون ، ويمكنه أيضًا إجراء تصوير تكوين المنطقة الدقيقة وتحديد ملامح العمق. لذلك فهي وسيلة جيدة لتحليل الشوائب المعدنية في السيليكون.
3. خطوات تشغيل محتوى الشوائب المعدنية في السيليكون مقاسة بواسطة SISM
1) قطع كل عينة (عينة غير معروفة ، عينة مرجعية ، عينة فارغة) إلى قطع صغيرة لتناسب حامل العينة. يجب أن تحتوي العينة المرجعية23نا27ال ،39ك،53Fe (أو54Fe) وما إلى ذلك أو هناك عينات مرجعية متعددة ، وتحتوي كل عينة مرجعية على واحد أو أكثر من هذه العناصر. يجب عمل هذه الاستعدادات لتقليل التلوث المعدني لسطح العينة.
2) قم بتحميل العينة في حامل عينة SIMS.
3) أحضر حامل العينة إلى حجرة العينة بأداة SIMS.
4) قم بتشغيل الجهاز وفقًا لدليل التعليمات الخاص بالجهاز.
5) ضع شروط التحليل المناسبة ، والتي يجب أن تحتوي على طرق للقضاء على التداخل الجماعي للأيونات الجزيئية.
5.1) حدد تيار الحزمة الأيونية الأولية ومنطقة المسح للحزمة الأولية وطريقة الإرسال لمقياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي للحصول على معدل رش مناسب (أقل من 0.015 نانومتر / ثانية).
5.2) حدد ظروف مطياف الكتلة المناسبة لضمان الحد الأقصى لمعدل العد الأيوني الثانوي ، بحيث يكون ضياع الوقت الميت أقل من 10٪.
6) التأكد من أن شروط التحليل لتوصيف الشوائب المعدنية مناسبة ويمكن أن تلبي متطلبات الاختبار للعينة المرجعية والعينة الفارغة للتركيز المعروف في نفس الوقت.
6.1) تأكد من أن معدل تلقط التحليل يرضي: أثناء عملية التشريح ، يتم حساب كل عنصر مراقب أكثر من أو يساوي مرة واحدة لكل عمق رشاش يبلغ 0.2 نانومتر.
6.2) عند استخدام حقن الأكسجين ، من أجل تحديد ما إذا كان ضغط تسرب الأكسجين مناسبًا ، يلزم إجراء تحليل عميق لعينة لمراقبة ثبات إنتاجية الأيونات الثانوية للعنصر الرئيسي في أول 10 نانومتر (يجب أن يكون التغيير في حدود 20٪). تم إجراء تجربة التأكيد هذه على عينة نموذجية باستخدام نفس معدل الرش المستخدم لاختبار شوائب المعدن السطحي. إذا كان هناك تغيير كبير في إنتاجية الأيونات ، فقم بزيادة ضغط تسرب الأكسجين بمعامل 2 في كل مرة حتى يستقر.
6.3) تحديد نسبة الكفاءة بين أجهزة الكشف المختلفة المستخدمة أثناء الاختبار (على سبيل المثال ، مضاعفات الإلكترون وكاشفات كأس فاراداي) ، بناءً على الأدوات المستخدمة ومتطلبات الاختبار الفعلي. يتم تحقيق ذلك من خلال مقارنة إشارة الأيونات الثانوية (تقليل ضياع الوقت الميت). يمكن أن يختلف معدل تعداد الأيونات الثانوي المستخدم هنا عن معدل العد المستخدم للتحليل ، وقد يختلف معدل الاخرق في هذا الوقت عن التحليل.
يتم حساب محتوى الشوائب المعدنية في بلور السليكون كما هو مذكور أدناه. لم نقم بإدراج جميع البيانات ؛ إذا لزم الأمر يرجى الاتصالvictorchan@powerwaywafer.comللحصول على البيانات الكاملة.
| المحتوى المعدني السائب | <2ppbw |
| نا | 0.4ppba |
| ملغ | – |
| شركة | – |
| K | – |
| كاليفورنيا | – |
| الحديد | – |
| النحاس | – |
| ني | 0.1ppba |
| كر | – |
| Zn | – |
| المحتوى المعدني السطحي | |
| الحديد | – |
| النحاس | – |
| ني | – |
| كر | – |
| Zn | <0.4ppbw |
| نا | – |
لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا على البريد الإلكتروني علىvictorchan@powerwaywafer.com و powerwaymaterial@gmail.com.