重掺砷硅中磷杂质的SIMS定量测试方法研究

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1、摘要摘要集成电路和各种半导体器件制造中所用的材料，目前主要是硅、锗和砷化镓等单晶体，其中又以硅为最多。因此，对于硅材料性质的深入研究就显得尤为重要。本文对硅单晶的生长、掺杂机理进行了详细的描述，研究了单晶硅中磷杂质的分布规律，及其对器件性能的影响。在本次研究中，我们还使用SIMS(二次离子质谱仪)对重掺砷硅中磷杂质含量进行检测。利用SIMS对重掺砷硅晶体中痕量杂质磷的定量测量进行了系统的研究，重掺砷硅晶体中磷的检测限达N5X10¨cm-3。实验结果表明，样品的前期处理工艺对检测结果产生一定的影响。不同表面化学处理工艺获得的样品，其表面粗糙度明

2、显不同，并最终影响样品的测试时间和测试精度。同时，仪器的超高真空度可使测试背底和检测限大大降低，很好地满足了不同纯度硅晶体中痕量杂质磷的定量测量需要。采用SIMS测试方法，获得了区熔硅、直拉非掺单晶硅、重掺砷单晶硅、半导体级多晶硅和太阳能级多晶硅中痕量杂质磷的定量测量结果，并与其它测量方法进行了比对。从中我们发现，对重掺砷单晶硅中痕量杂质磷的测定，SIMS是目前可以精确定量的有效方法之一。关键词：SlMS重掺砷硅片磷杂质前期处理AbstractSilicon、germaniumandgalliumarsenidearepopularmater

3、ialsusedinICsandsemi—conductdevices，whilesiliconisthemostpopularone．So，it’SimportantforUStodosomeresearchonit．Herewedescribethegrowingprocessofmono—crystallinesilicon，andthedopingmechanismofsilicon．Atthesametime，westudythedistributionofphosphorusinsilicon．Inthispaperwemakeu

4、seofSIMS(secondaryionmassspectrometry)tosystematicallytestthetraceamountofphosphorusinheavyarsenicdopingsiliconwafers．thelimitofdetectionreachesaslowas5x10¨cm-3．Theexperimentsrevealthatthepretreatingofsampleshavegreateffectontheresultsofthetest．Differentpretreatingleadstodi

5、fferentsurfaceroughness．Andthesurfaceroughnesswillaffectthetestingtimeandaccuracydirectly．Atthesametime，thehighvacuummakesthebackgroundnoiseofsampletestanddetectionlimitdecreasegremly'andsatisfiesthequantitativedeterminationofdifferentsiliconwaferswithdifferentpurity．Bytlle

6、useofSIMS，weobtainthetraceamountofphosphorusinFZsilicon,CZsiliconwithoutdoping，heavyArsenicdopingsilicon,semiconductorpoly’silicon,solar-gradesilicon．Andwecomparethismethodtoothermethods．FinallyweknowthatSIMSisoneofthebestwaystopreciselyquantifythetraceamountinheavyarsenicd

7、opingsiliconwafers．Keywords：SIMS，heavyarsenicdopingsiliconwafer,phosphorusimpurity,pretreating西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的

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