Föroreningselementen i kristallina kiselmaterial inkluderar huvudsakligen icke-metalliska föroreningar såsom kol, syre, bor och fosfor, och metallföroreningar såsom järn, aluminium, koppar, nickel och titan. Metallföroreningar existerar i allmänhet i interstitiellt tillstånd, substitutionstillstånd, komplex eller utfällningar i kristallint kisel, som ofta introducerar ytterligare elektroner eller hål, vilket resulterar i förändringar i bärarkoncentrationen i kisel och direkt införande i djupa energinivåcentra. Bli rekombinationscentrum för elektroner och hål, minska livslängden för minoritetsbärare avsevärt, öka läckströmmen för pn-övergången; minska emittereffektiviteten för bipolära enheter; orsaka att oxidskiktet i MOS-enheter bryts ned, etc., vilket resulterar i minskad prestanda hos kiselenheter.

Därför är detektionen av huvudinnehållet av metallföroreningar i kristallina kiselmaterial särskilt viktig vid utveckling och användning av anordningar. De vanligaste metoderna för detektering av föroreningar i kiselmaterial är: Induktivt kopplad plasmamasspektrometri (ICP-MS), Glow Discharge Mass Spectrometry (GDMS) och Sekundär jonmasspektrometri (SIMS). Ta SIMS-metoden som ett exempel.

FZ polykristallina götet frånPAM-XIAMENanvänds som prov för SIMS-testning, specifikation enligt följande:

1. FZ-kiselgöt för bestämning av metallföroreningsinnehåll

PAM201109 – FZSI

2. Vad är sekundär jonmasspektrometri?

SIMS är en metod för analys av ytsammansättningar och föroreningar i fasta material. Den experimentella principen är att bombardera provet med en primär jonstråle under högvakuumförhållanden, generera sekundära joner genom sputtering och sedan analysera de sekundära jonerna med masspektrometri. Ger detektionsgränser så låga som 10^-12~10^-6nivåer, och är i stort sett opåverkad av kristalldopning.

Masspektrometri kan användas för att få information om molekyler, grundämnen och isotoper på provets yta, för att detektera fördelningen av kemiska grundämnen eller föreningar på provets yta och inre. Ytan på provet skannas och skalas av (sputtering av skalningshastigheten kan nå 10 mikron/timme), och en tredimensionell bild av ytskiktet eller provets inre kemiska sammansättning kan också erhållas. Sekundär jonmasspektrometri har hög känslighet, som kan nå storleksordningen ppm eller till och med ppb, och kan också utföra mikroområdeskompositionsavbildning och djupprofilering. Så det är ett bra sätt för analys av metallföroreningar i kisel.

3. Driftssteg av metallföroreningsinnehåll i kisel mätt med SISM

1) Skär varje prov (okänt prov, referensprov, blankprov) i små bitar för att passa in i provhållaren. Referensprovet måste innehålla²³Nej,²⁷Al,³⁹K,⁵³Fe (eller⁵⁴Fe) element och så vidare eller så finns det flera referensprov, och varje referensprov innehåller ett eller flera av dessa element. Dessa förberedelser bör göras för att minimera metallkontamination av provytan.

2) Ladda provet i SIMS-provhållaren.

3) För in provhållaren i provfacket på SIMS-instrumentet.

4) Slå på instrumentet enligt instrumentets bruksanvisning.

5) Ställ in lämpliga analysvillkor, som bör innehålla metoder för att eliminera massinterferensen från molekylära joner.

5.1) Välj den primära jonstråleströmmen, skanningsarean för den primära strålen och transmissionsläget för den sekundära jonmasspektrometern för att erhålla en lämplig sputterhastighet (mindre än 0,015 nm/s).

5.2) Välj lämpliga masspektrometerförhållanden för att säkerställa den maximala sekundära jonräknehastigheten, så att dödtidsförlusten är mindre än 10 %.

6) Se till att analysförhållandena för karakterisering av metallföroreningar är lämpliga och kan uppfylla testkraven för referensprovet och blankprovet med känd koncentration samtidigt.

6.1) Se till att analysens sputtringshastighet uppfyller: Under dissektionsprocessen räknas varje övervakat element mer än eller lika med en gång per sputterdjup på 0,2 nm.

6.2) När syrgasinjektion används, för att avgöra om syreläckagetrycket är lämpligt, krävs en djupanalys av ett prov för att övervaka stabiliteten hos det sekundära jonutbytet av huvudelementet under de första 10 nm (ändringen bör vara inom 20 %). Detta bekräftelseexperiment utfördes på ett typiskt prov med användning av samma förstoftningshastighet som användes för ytmetallföroreningstestet. Om det finns en signifikant förändring i jonutbytet, öka syreläckagetrycket med en faktor 2 varje gång tills det är stabilt.

6.3) Bestäm effektivitetsförhållandet mellan de olika detektorerna som används under testet (till exempel elektronmultiplikatorer och Faraday cup-detektorer), baserat på de instrument som används och kraven för det faktiska testet. Detta uppnås genom att jämföra den sekundära jonsignalen (minimering av dödtidsförlust). Den sekundära jonräknehastigheten som används här kan skilja sig från räknehastigheten som används för analysen, och förstoftningshastigheten vid denna tidpunkt kan skilja sig från analysen.

Halten av metallföroreningar i kiselkristall beräknas enligt tabellen nedan. Vi har inte listat alla uppgifter; vid behov kontaktavictorchan@powerwaywafer.comför alla uppgifter.

För mer information, vänligen kontakta oss maila påvictorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.