表面化學(xué)分析 二次離子質(zhì)譜 用均勻摻雜物質(zhì)測(cè)定硅中硼的原子濃度 征求意見(jiàn)稿

1表面化學(xué)分析二次離子質(zhì)譜用均勻摻雜物質(zhì)測(cè)定硅中硼的原子濃度文件，僅該日期對(duì)應(yīng)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(xué)分析—二次離子質(zhì)譜法—硅中硼的深度分析方法（S—Secondary-ionmassspectrometry—Methodfordepthprofilingofboroninsilicon）ISO18114表面化學(xué)分析—二次離子質(zhì)譜法—從離子注入的參考物質(zhì)中確定相對(duì)敏感系數(shù)（Surfacechemicalanalysis—Secondary-ionmassspectrometry—Determinationofrelativesensitivityfactorsfromion-implantedreferen氧或銫離子束撞擊到樣品表面并對(duì)發(fā)射出的硼和硅的二次離子進(jìn)行質(zhì)用均勻摻雜的二級(jí)參考物質(zhì)（經(jīng)離子注入原4.1原始參考物質(zhì)注：美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（Nationa4.2二級(jí)參考物質(zhì)4.2.1二級(jí)參考物質(zhì)用于確定各測(cè)試樣品中硼的原子濃度。至少應(yīng)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(cè)量的步驟和電阻率與載流子濃度間轉(zhuǎn)換的注：由于儀器的不同和被檢測(cè)離子的類型的不同，SIMS測(cè)出的同位素比常有偏差。在磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜儀器中10B28Si-被分析的樣品應(yīng)具有鏡面拋光的表面。樣品應(yīng)切割成適于分析的尺寸并在必要時(shí)去油和清洗。正23負(fù)27.4.2依照廠商的說(shuō)明書(shū)或當(dāng)?shù)爻晌牡牟襟E，應(yīng)檢測(cè)有適當(dāng)離當(dāng)天體參考物質(zhì)測(cè)量所用的相同條件來(lái)測(cè)量。應(yīng)當(dāng)依照I平均積分離子強(qiáng)度比Aimp。7.5.1.2下式可求出已標(biāo)定參考物質(zhì)的相對(duì)靈敏度因子：RSFimp=（1）Φ——已標(biāo)定參考物質(zhì)中注入硼（無(wú)論是17.5.2.1測(cè)量應(yīng)在樣品架窗口的中心區(qū)進(jìn)行。當(dāng)體參考物質(zhì)的硼離子強(qiáng)度高時(shí)，應(yīng)注意不要使檢測(cè)器47.5.2.2所有體參考物質(zhì)都應(yīng)測(cè)量硼和硅的深度分布。下列數(shù)據(jù)的取樣應(yīng)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(zhì)測(cè)量循環(huán)i和測(cè)量位置j的11B離子強(qiáng)度；I——每塊參考物質(zhì)測(cè)量循環(huán)i和測(cè)量位置j的硅離子強(qiáng)度；J11——每塊體參考物質(zhì)的11B平均離子強(qiáng)度比；（4）J——來(lái)自RM-BG的10B平均本底（5）7.5.1得到的RSFimp值應(yīng)該用作校準(zhǔn)的相對(duì)靈敏度因子。在每塊體參考物質(zhì)中11B原子濃度都應(yīng)該用如果已標(biāo)定參考物中注入的是10B，應(yīng)該用7.5.2得到的質(zhì)量歧視修正因子：5Ccal=RSFimpδ(J?J)（6） Ccal=RSFimp(J?J)（7） 8.1.1工作相對(duì)靈敏度因子應(yīng)由下RSFwork=（8）RSFwork——從所選體參考物質(zhì)中得到的工作相對(duì)Ccal——所選體參考物質(zhì)中經(jīng)校準(zhǔn)的11B原子濃度；8.1.2對(duì)試樣測(cè)量的質(zhì)量歧視修正因子δm應(yīng)該α0m——所選體參考物質(zhì)的真實(shí)同位素比；6 C——試樣中的總硼原子濃度；值得注意的是重復(fù)性數(shù)據(jù)中可能包含由于樣品不均勻性帶來(lái)的9測(cè)試報(bào)告d）儀器性能信息和本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所用線性評(píng)估方法（7A.1概要A.2硅體樣品中載流子濃度的確定通過(guò)水銀探針測(cè)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(jié)，它的應(yīng)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(gè)電阻率范圍內(nèi)測(cè)量電阻率并將其轉(zhuǎn)化為載流子濃度。SEMIMF4是測(cè)量電阻率的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。利用外延層厚度，根據(jù)SEMIMF723將電阻A.3.3測(cè)量外延層厚度的標(biāo)準(zhǔn)A.3.4可供選擇的測(cè)定外延層厚度方法SEMIMF672[8]表述了用擴(kuò)展電阻探針測(cè)量硅片電阻率剖面分布的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，SEMIMF674[9]100rm）的厚度。當(dāng)載流子濃度高到做CV測(cè)量的肖特基結(jié)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(gè)B.4.1表B.1和圖B.1給出了每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的同B.4.211B原子與10B原子之比的平均值和重復(fù)性（2σ)如下所示：由于NISTSRM951的硼同位素比值的相對(duì)不確定度為0.08%（2σ),測(cè)量不確定度由NISTSRM951B.4.3表B.1還給出了每個(gè)實(shí)驗(yàn)室用于測(cè)量αβ123456789αβ6123b——正離子儀器的性能應(yīng)該用表1給出的3塊不同硼摻雜水平體參考物質(zhì)(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(qiáng)度應(yīng)低于11B峰最大離子計(jì)C.3.229Si30Si和30Si30Si間峰谷的最小離子強(qiáng)度應(yīng)低于29Si30Si峰最大離子計(jì)數(shù)的1％。RM-A中的二次硼離子（或硼原子團(tuán)簇離子）強(qiáng)度應(yīng)至少比用C.5.1為得到平均強(qiáng)度比和標(biāo)準(zhǔn)偏差，RM-C中的硼離子（或硼原子團(tuán)簇離子）強(qiáng)度對(duì)硅離子（或硅α0k——每塊體參考物質(zhì)的真實(shí)同位素比；J——每一體參考物質(zhì)的11B平均離子強(qiáng)度比；J——從RM-BG得到11B的平均本底離子強(qiáng)度比。如果α0k未知，應(yīng)該用天然的同位素比（其值為4.025）。給出應(yīng)算出3塊體參考物質(zhì)相對(duì)靈敏度因子的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。標(biāo)準(zhǔn)偏差不應(yīng)超過(guò)平均相對(duì)靈敏度因％，依照ISO5725-2規(guī)則計(jì)算了重復(fù)性和再現(xiàn)性[11]。要求每個(gè)參加的實(shí)驗(yàn)室分析4種樣品并報(bào)告3個(gè)獨(dú)立片以及一塊硼摻雜濃度約為1×1019atoms/cm3的體硅片。還準(zhǔn)備了一塊n型硅片用于本底檢測(cè)。從這些按ISO5725-2，分別用Cochran檢驗(yàn)法、G12個(gè)用正離子檢測(cè)模式的實(shí)驗(yàn)室和6個(gè)用負(fù)離子檢測(cè)模式的實(shí)驗(yàn)室完成了這項(xiàng)測(cè)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