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国家标准计划《硅材料中氧含量的测试 惰性气体熔融红外法》由 TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口上报,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行 ,主管部门为国家标准化管理委员会

主要起草单位 有研半导体材料有限公司上海合晶硅材料有限公司

目录

基础信息

计划号
20173543-T-469
制修订
制订
项目周期
24个月
下达日期
2018-01-09
申报日期
2017-02-10
公示开始日期
2017-10-19
公示截止日期
2017-11-02
标准类别
方法
国际标准分类号
77.040
77 冶金
77.040 金属材料试验
归口单位
全国半导体设备和材料标准化技术委员会
执行单位
全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会
主管部门
国家标准化管理委员会

起草单位

目的意义

氧含量是硅单晶的基本参数,因为它对单晶的质量包括应力、缺陷都有影响,因此也是供需双方的关键控制指标。

对氧含量的测试方法,半导体行业中目前共有三种方法,即常规的傅里叶红外进行氧含量测试方法(GB/T 1557),简称FTIR方法;重掺硅衬底中氧含量的测试 二次离子质谱法(SEMI MF1366),简称为SIMS方法;太阳能电池用硅材料中氧含量的测试 惰性气体熔融红外法(SEMI PV43),简称GFA方法。

由于重掺单晶和多晶都无法使用常规的傅里叶红外进行氧含量测试方法,同时,SIMS和GFA方法的标准样品又都需要以常规的红外测试方法来定标,因此SIMS和GFA这两种方法是对常规红外方法测量硅材料中氧含量的补充方法。

本标准的制定是对已有标准的有力补充,可用于半导体硅材料和太阳能电池用硅材料中氧含量的测试,填补这一测试方法在国内标准领域的空白。

范围和主要技术内容

惰性气体熔融红外法的适用范围:硅晶体包括硅多晶、硅单晶、铸锭多晶硅材料。氧含量测试范围:5-50ppma。本标准包含了测试原理、干扰因素、测试样品的制备、标准曲线的建立、检测步骤以及精密度。 由于常规测试方法测试的是硅中的间隙态氧,而另外两种方法测试的都是硅中的全氧,既包含了间隙氧,也包含替位态及各种氧沉积物。尽管硅中间隙态氧是绝大部分,甚至有研究说会占到95%-97%,但不同工艺生产出的晶体中氧含量也是有区别的。因此如何使用GFA方法准确给出被测材料的氧含量数值,保证测试的重复性和准确性将是本标准的重要任务。

国内外简要情况说明

有研半导体材料有限公司是北京有色金属研究总院下属的二级单位,是国内最早进行半导体多晶、单晶及硅片研究的单位,也是各种大直径单晶及硅片的研发单位。目前,以6-8寸电子级抛光片为主要产品,从直拉、区熔单晶的制备到各种尺寸,包括12英寸切磨抛硅片的制备,具有完整的生产线和每月30万片的生产规模;同时曾对外提供太阳电池单晶,出口日本N型太阳电池衬底片;目前还兼做大直径硅衬板。由于我们还是国家CNAS和MA实验室,具有多种先进的测试手段和检测能力,积累了丰富的生产和研究经验。多年来我们承担了“八五”、“九五”、“十五”“十一五”期间国家硅材料领域多项重大攻关任务和产业化工程,并支撑和带动了国内相关配套产业和技术发展。现已形成具有自主知识产权的技术体系和产品品牌,产品可用于集成电路、分立器件、太阳能等多个领域,远销美国、日本、西班牙、韩国、台湾、香港等地,在国内外市场具有较高的知名度和影响力。 我们采用惰性气体熔融红外法(GFA)来分析测定硅中氧的含量已经进行了一系列的试验,包含校准曲线的建立、测试样品的确定以及与常规傅里叶红外、SIMS方法的比对。同时我们属于国家CNAS和MA实验室,具有对外检测资质,设备力量雄厚,测试经验丰富。共有三台红外氧含量测试设备,包括低温和常温傅里叶红外设备,并具有美国国家标准局的NIST氧含量一套标样可以准确的标定和溯源。另外我们和业内知名测试机构埃文斯具有多年的合作,也进行过大量的SIMS测试,积累了不同测试方法的数据和对氧含量不同测试设备的认识。 目前国外先进标准有SEMI PV43太阳能电池用硅材料中氧含量的惰性气体熔融红外测试方法可以参考,但该标准没有涵盖电子级的重掺单晶。国内没有其他同样的标准。 此次将联合中国计量院及国内半导体行业的多家企业共同完成好该标准的制定工作。