国家标准计划《硅单晶中氮含量的测定 二次离子质谱法》由 TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，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 中国电子科技集团公司第四十六研究所 。

掺杂氮元素对于直拉硅单晶的生长过程有许多好处：如能够增加硅材料的机械强度，抑制微缺陷，促进氧沉淀。

目前，国际前5家微电子硅片企业（占市场90%以上），全部都在生产8～12英寸掺氮直拉硅单晶。

所以，准确的测试出硅晶体中氮的浓度，对于工艺的控制至关重要。

目前，由于红外光谱法制样简单且非破坏性的优点，导致大部分的硅中含氮量都是由红外光谱法测得，但是，红外光谱法测试的只是在某个特定的状态下氮的浓度，而不是总的氮浓度；而且当硅中掺杂浓度大于1×1017atoms/cm3时，自由电子被吸附无法再使用红外光谱检测，二次离子质谱（SIMS）法正好可弥补红外光谱法的不足，它是一种直接的分析手段，可直接测量掺杂元素含量，基本上不受晶体掺杂情况的影响，所以它可以精确测试硅单晶材料中氮的总含量。

硅作为第一代半导体材料，其在半导体材料的重要地位不言而喻，已经形成硅单晶材料的测试标准包括GB/T 1551-2009《硅单晶电阻率测定方法》、GB/T 1558-2009《硅中代位碳原子含量红外吸收测量方法》、GB/T 1557-2006 《硅晶体中间隙氧含量的红外吸收测量方法》、GB/T 24575-2009《硅和外延片表面Na、Al、K和Fe的二次离子质谱检测方法》、GB/T 35306-2017《硅单晶中碳、氧含量的测定 低温傅立叶变换红外光谱法》等，已覆盖了硅材料各个关键技术指标，但是对于直接测试硅单晶中氮元素的含量，无论是红外光谱法还是二次离子质谱法国内目前都尚无相关测试标准，只能借鉴SEMI MF2139-1103进行测试，但由于国外标准的局限性，急需单独制定相应的国内测试标准。

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本标准规定了用二次离子质谱法（SIMS）测定硅单晶材料中氮含量的方法。 本标准适用于硅单晶材料中氮含量的定量分析，其氮的含量不小于1×1014 atoms/cm3（1ppb）。 方法原理：在高真空条件下，铯离子源产生的一次离子，经过加速、纯化、聚焦后，轰击样品表面，溅射出多种粒子，将其中的离子（即二次离子）引出，通过质谱仪将不同荷质比的离子分开，记录并计算每个样品中氮与硅（14N28Si或15N28Si）的二次离子强度比，然后用相对灵敏度因子法进行定量。 本测试标准为硅衬底单晶材料中痕量杂质的定量测试，对测试仪器灵敏度要求较高，几乎达到二次离子质谱仪的检测能力极限，同时对于二次离子质谱分析，不同元素的二次离子的产额差别很大，基体效应也比较严重，所以定量较难，必需研制合适的标样，以解决定量问题。而且氮元素在硅片表面或者内部形成的氧化物以及硅片中碳元素会影响测试的准确性，本标准中将规定如何消除干扰因素，以达到高灵敏度、准确的测试要求。