低溫紅外光譜測定單晶硅中替位碳含量的方法技術

本發明專利技術涉及半導體技術。本發明專利技術針對現有技術中設備投入高、測試時間長以及一次測試費用高的問題，提供低溫下測定單晶硅中替位碳含量的方法，首先，取已知替位碳含量標稱值的單晶硅作為替位碳單晶硅標樣，并獲取所需測定的單晶硅樣品，對單晶硅樣品進行拋光腐蝕；在15K溫度下，用低溫傅里葉變換紅外光譜儀分別測量替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品的紅外光譜，并轉換為吸收譜；找出吸收譜中在607.5cm-1吸收峰，計算出替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品607.5cm-1吸收峰的凈吸收系數；計算出單晶硅樣品中替位碳原子在607.5cm-1處的吸收系數；最后，計算出單晶硅中替位碳含量。通過利用吸收系數與濃度的關系，測出碳含量。適用于測定單晶硅中的替位碳含量。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及半導體技術。本專利技術針對現有技術中設備投入高、測試時間長以及一次測試費用高的問題，提供低溫下測定單晶硅中替位碳含量的方法，首先，取已知替位碳含量標稱值的單晶硅作為替位碳單晶硅標樣，并獲取所需測定的單晶硅樣品，對單晶硅樣品進行拋光腐蝕；在15K溫度下，用低溫傅里葉變換紅外光譜儀分別測量替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品的紅外光譜，并轉換為吸收譜；找出吸收譜中在607.5cm-1吸收峰，計算出替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品607.5cm-1吸收峰的凈吸收系數；計算出單晶硅樣品中替位碳原子在607.5cm-1處的吸收系數；最后，計算出單晶硅中替位碳含量。通過利用吸收系數與濃度的關系，測出碳含量。適用于測定單晶硅中的替位碳含量。【專利說明】
本專利技術涉及半導體
，特別涉及低溫下(〈15K)用傅里葉變換紅外光譜儀測定單晶硅中替位碳含量的方法。
技術介紹
隨著信息技術和太陽能產業的快速發展，全球對多晶硅和單晶硅的需要迅猛增長。在可預見的未來，還不會有其他材料可以替代硅材料而成為電子和光伏產業的主要原材料。多晶硅、單晶硅具有半導體性質，廣泛用于制造收音機、錄音機、電冰箱、電子計算機等的基礎材料。更是生產太陽能電池的主要原材料，可制成不同型號的太陽能電池。在光伏產業中，尤其是基于西門子法工藝的多晶硅企業，在進行多晶硅質檢時，先要把多晶硅區熔轉換成單晶，此時的單晶氧含量很小，最需要測定的是三五族(主要是硼、磷)和碳雜質的含量。在現有技術中(SEMI MF1391-1107、GB/T1558-2009、SEMIMF1630-0704、GB/T24581-2009)，通常用紅外光譜儀在常溫(300K，)和低溫(77K)條件下，實現單晶硅中替位碳含量的定量分析。而三五族雜質(主要是硼、磷)的定量分析必須在極低溫(〈15K)下進行。要完成單晶硅中三五族(主要是硼、磷)和碳雜質的定量分析，只能采用方案1:常溫紅外+低溫紅外(〈15K)的兩臺光譜儀，或方案2:低溫紅外在兩個溫度條件下(77K和15K)的兩次測試。其中，方案I用到了兩種儀器，方案2需要兩次降溫。上述方案不僅需要在儀器設備上投入更大的費用，并且在整個測量過程中需要花費更多的時間，此外，每次測試的成本也會更聞。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題，就是提供一種低溫下測定單晶硅中替位碳含量的方法，以解決現有技術中設備投入高、測試時間長以及一次測試費用高的問題。本專利技術解決所述技術問題，采用的技術方案是，，包括以下步驟:步驟1、取已知替位碳含量標稱值的單晶硅作為替位碳單晶硅標樣，并獲取所需測定的單晶硅樣品，對單晶硅樣品進行拋光腐蝕；步驟2、在15K溫度下，用低溫傅里葉變換紅外光譜儀分別測量替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品的紅外光譜；步驟3、將替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品的紅外光譜分別轉換為吸收譜，找出替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品吸收譜中在607.5CHT1吸收峰，計算出替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品607.5CHT1吸收峰的凈吸收系數；步驟4、根據替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品在607.5cm-1處的凈吸收系數計算出單晶硅樣品中替位碳原子在607.5cm-1處的吸收系數；步驟5、根據單晶硅樣品中替位碳原子在607.5cm-1處的吸收系數計算出單晶硅中替位碳含量。具體的，所述步驟I中，對單晶硅樣品進行拋光腐蝕，具體方法為:獲取一塊小圓片形狀的單晶硅樣品，并用金剛砂研磨、氫氟酸和硝酸拋光腐蝕成厚度約為1.85-2.1mm，厚度偏差小于0.005mm,直徑9.5-llmm的樣片。具體的，所述步驟2中，在15K溫度下，用低溫傅里葉變換紅外光譜儀分別測量替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品在27001^-10000^1范圍的紅外光譜。具體的，所述步驟3中，包括以下幾個步驟:步驟301A、將替位碳單晶硅標樣的紅外光譜分別轉換為吸收譜，在替位碳單晶硅標樣吸收譜的612-632CHT1和557-577CHT1范圍內選取兩個合適的基線點，對607.5cm^峰劃定基線；步驟302A、由吸收譜讀出替位碳單晶硅標樣607.5cm^吸收峰的絕對吸光度Al。和基線在607.5CHT1處的絕對吸光度M0 ；步驟303A、根據替位碳單晶硅標樣607.5cm^吸收峰的絕對吸光度Altl和基線在607.5CHT1處的絕對吸光度k20,分別計算出替位碳單晶硅標樣607.5cm^吸收峰的絕對吸收系數a 10及基線在607.5CHT1處的絕對吸收系數α 20 ；步驟304Α、根據替位碳單晶娃標樣607.5cm_1吸收峰的絕對吸收系數a 10及基線在607.5CHT1處的絕對吸收系數α 2。，計算出替位碳單晶硅標樣在607.5cm^處的凈吸收系數。進一步的,所述步驟303A中，計算替位碳單晶娃標樣607.5cm_1吸收峰的絕對吸收系數a 10及基線在607.5cm-1處的絕對吸收系數α 士，其計算公式為:【權利要求】1.，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、取已知替位碳含量標稱值的單晶硅作為替位碳單晶硅標樣，并獲取所需測定的單晶硅樣品，對單晶硅樣品進行拋光腐蝕； 步驟2、在15K溫度下，用低溫傅里葉變換紅外光譜儀分別測量替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品的紅外光譜； 步驟3、將替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品的紅外光譜分別轉換為吸收譜，找出替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品吸收譜中在607.5CHT1吸收峰，計算出替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品607.5CHT1吸收峰的凈吸收系數； 步驟4、根據替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品在607.5cm-1處的凈吸收系數計算出單晶硅樣品中替位碳原子在607.5cm-1處的吸收系數； 步驟5、根據單晶硅樣品中替位碳原子在607.5cm-1處的吸收系數計算出單晶硅中替位碳含量。2.根據權利要求1所述的，其特征在于，所述步驟I中，對單晶硅樣品進行拋光腐蝕，具體方法為:獲取一塊小圓片形狀的單晶硅樣品，并用金剛砂研磨、氫氟酸 和硝酸拋光腐蝕成厚度約為1.85-2.1mm，厚度偏差小于0.005mm,直徑 9.5-1 Imm 的樣片。3.根據權利要求1所述的，其特征在于，所述步驟2中，在15K溫度下，用低溫傅里葉變換紅外光譜儀分別測量替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品在270(^-1000(^1范圍的紅外光譜。4.根據權利要求1所述的，其特征在于，所述步驟3中，包括以下幾個步驟: 步驟301A、將替位碳單晶硅標樣的紅外光譜分別轉換為吸收譜，在替位碳單晶硅標樣吸收譜的612-632CHT1和557-577CHT1范圍內選取兩個合適的基線點，對607.5cm^峰劃定基線.-^4 ， 步驟302A、由吸收譜讀出替位碳單晶硅標樣607.5CHT1吸收峰的絕對吸光度Altl和基線在607.5CHT1處的絕對吸光度k20 ； 步驟303A、根據替位碳單晶硅標樣607.5CHT1吸收峰的絕對吸光度Altl和基線在607.5CHT1處的絕對吸光度k20,分別計算出替位碳單晶硅標樣607.5cm^吸收峰的絕對吸收系數a 10及基線在607.5CHT1處的絕對吸收系數α 20 ； 步驟304Α、根據替位碳單晶硅標樣607.5cm-1吸收峰的絕對吸收系數a 10及基線在607.5CHT1處的絕本文檔來自技高網...

【技術保護點】
低溫紅外光譜測定單晶硅中替位碳含量的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、取已知替位碳含量標稱值的單晶硅作為替位碳單晶硅標樣，并獲取所需測定的單晶硅樣品，對單晶硅樣品進行拋光腐蝕；步驟2、在15K溫度下，用低溫傅里葉變換紅外光譜儀分別測量替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品的紅外光譜；步驟3、將替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品的紅外光譜分別轉換為吸收譜，找出替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品吸收譜中在607.5cm?1吸收峰，計算出替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品607.5cm?1吸收峰的凈吸收系數；步驟4、根據替位碳單晶硅標樣及單晶硅樣品在607.5cm?1處的凈吸收系數計算出單晶硅樣品中替位碳原子在607.5cm?1處的吸收系數；步驟5、根據單晶硅樣品中替位碳原子在607.5cm?1處的吸收系數計算出單晶硅中替位碳含量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張新，李智偉，姚淑，龔春平，
申請(專利權)人：樂山樂電天威硅業科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：