国家标准《硅和外延片表面Na、Al、K和Fe的二次离子质谱检新.docx

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1、ICS 29.045H 21中华人民共和国国家标准GB/T 200硅和外延片外表Na、Al、K 和 Fe 的二次离子质谱检测方法Silicon Materials Test method for measuring surface sodium,aluminum,potassium,and iron on silicon and epi substrates by secondary ion masss spectrometry争论稿200-公布200-实施中华人民共和国国家质量监视检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会公布前言本标准等同承受 SEMI MF 1617-03

2、04 Silicon Materials Test method for measuring surface sodium,aluminum,potassium,and iron on silicon and epi substrates by secondary ion masss spectrometry 标准。本标准由全国半导体材料与设备标准委员会提出。本标准由中国有色金属工业标准计量争论所归口。本标准负责起草单位：信息产业部专用材料质量监视检验中心、中国电子科技集团公司第四十六争论所。本标准主要起草人：硅和外延片外表 Na、Al、K 和 Fe 的二次离子质谱检测方法1 范围1.1 本标

3、准适用于：用二次离子质谱法SIMS检测镜面抛光单晶硅片和硅外延基片外表的Na、Al、K 和 Fe 每种金属总量。本标准测试的是每种金属的总量，因此该方法与各金属的化学和电学特性无关。1.2 本标准适用于全部掺杂种类和掺杂浓度的硅片。1.3 本标准特别适用于位于晶片外表约5nm 深度内的外表金属沾污的测试。1.4 本标准适用于面密度范围在 1091014atoms/cm2 的 Na、Al、K 和 Fe 的测试。本方法的检测限取决于空白值或计数率极限，因仪器的不同而不同。1.5 本测试方法是对以下测试方法的补充：1.5.1 全反射X 射线荧光光谱仪TXRF， 其能够检测外表的原子序数Z 较高的金属

4、，如Fe，但对 Na、Al、K 没有足够低的检测限1011atoms/cm2。1.5.2 对外表的金属进展气相分解VPD，然后用原子吸取光谱仪AAS或电感耦合等离子体质谱仪ICPMS测试分解后的产物，金属的检测限为1081010atoms/cm2。但是该方法不能供给空间分布信息，并且金属的气相分解预先浓缩与每种金属的化学特性有关。2. 引用标准2.1 ASTM 标准E122评价一批产品或一个工艺过程质量的样品大小的选择惯例E673外表分析的相关术语3 术语和定义3.1 本标准中的全部术语都与ASTM 标准E673 中术语全都。4.原理具有肯定能量的一次离子源对样品进展轰击，溅射出二次离子，用质

5、谱的方法对二次离子进展分析，并利用相对灵敏度因子法进展定量。5 干扰因素5.1 样品处理或测试过程中所引入的Na、Al、K 和 Fe 外表金属污染会引起测试结果的偏差。依据SIMS 测试的剖析图形，可以简洁地将含有这些金属成分的室内微粒的污染与样品本身的外表金属沾污区分开来，外表沾污的金属信号强度的对数会随着溅射时间线性降低，而微粒引起的污染在做剖 析时不符合上述规律。5.1.1 将元素离子与分子离子分开是格外重要的，对于27Al+来说，在其浓度低于10111012atoms/cm2时，普遍存在于清洗室内空气或塑料盒制容器中的C H +分子离子就会对测试产生显著的干扰，相对23来说，有机物的干

6、扰主要来自于测试晶片外表的有机物。5.1.2 当Al 离子的浓度在1091010 atoms/cm2 范围时，另一个重要的干扰来自于普遍存在的BO+离子， 由于对于全部的晶片，不管是n 型还是p 型，外表B 浓度范围通常都在 1012 atoms/cm2。5.1.3 假设外表存在高浓度的Na，那么NaO+分子离子可能对 39K+离子形成干扰。理论上，11B12C和11B28Si+分子离子分别会干扰 23Na+和 39K+离子。5.1.4 54Fe+1 的信号也会受到 27Al +1 或者 54Cr+1 的干扰。25.1.5 通过使用调整至高质量区分状态的磁场质谱仪，或者在某些状况下使用启用了能

7、量过滤器的四极质谱仪，可以消退分子离子干扰。5.2 从参考样品推导出的相对灵敏度因子RSFs的偏差能引起 SIMS 测试的面密度的偏差。5.3 假设仪器的质量分析本领或其后的检测方案缺乏以消退干扰，那么质量数的干扰也会引入偏差。5.4 Na、Al、K 和 Fe 的 SIMS 测试仪器背景会限制这些外表金属的最低检出水平。5.5 各个样品的外表与二次离子质谱仪的离子收集光学系统之间倾斜度的不同，会导致测试的准确度和精度大大降低。样品架的设计构造和维护必需满足：在样品装入样品架后，各个样品外表的倾斜度是固定的。5.6 测试准确度和精度随着样品外表粗糙度的增大而显著降低，可以通过对样品外表进展化学机械抛光予以消退。5.7 假设测试时不使用氧泄漏，由于化学自然氧化层厚度的不同会影响离子产额，可能导致测试结果有偏差，目前还没有人争论过这种影响效果。6 测量仪器6.1 SIMS 仪器：配备一次离子束优先承受O +,质谱仪(具备将目标元素离子从分子干扰中分别出2来的力量)，电子倍增器、法拉第杯检测器，或者具备类似的二次离子计数力量的探测系统或者以上检测器的组合；具有小于 0.015nm/s 速率的样品外表溅射力量；可以使用氧气泄漏，以得到稳定的