一种测量单晶硅代位碳和间隙氧含量的方法

摘要

本发明公开了一种测量单晶硅代位碳和间隙氧含量的方法，属于半导体材料检验与分析领域。将参比硅片与样品硅片分别放置在多次透射-反射测量附件的样品固定架上，采用p-线偏振红外光束经过N次透射与反射过程；p线偏振红外光束到达红外检测器，得到红外吸收图谱，计算样品硅片与参比硅片的红外图谱上的代位碳和间隙氧的吸收峰所在位置的吸光度差值，即得到样品硅片中代位碳和间隙氧的吸光度；根据单次布儒斯特红外透射方程式和Lambert-Beer定律可得代位碳和间隙氧的浓度。本发明能够测量厚度为0.1mm～2.0mm的单晶硅，且测量精度高。

主权项

一种测量单晶硅代位碳和间隙氧含量的方法，其步骤为：(A)、双面抛光且平行的参比硅片与样品硅片的表面无划痕，除去表面氧化硅；(B)、将参比硅片与样品硅片分别置于红外光谱仪的多次透射‑反射测量附件的样品固定架上；(C)、使用p线偏振红外光束，投射光路如下：光束以布儒斯特角入射并全部透过硅片→金属镜面反射→布儒斯特角入射并全部透过硅片→金属镜面反射，光线在硅片内N次重复上述透射与反射过程；(D)、经过上述N次透射与反射过程后，N为整数，p线偏振红外光束到达红外检测器，得到以空气为参比时单晶硅中杂质代位碳和间隙氧的吸收峰增强后的红外图谱，在样品硅片的红外图谱上找到代位碳和间隙氧的吸收峰所在位置的吸光度，在参比硅片的红外光图谱上找到代位碳和间隙氧的吸收峰所在位置的吸光度，使用样品硅片代位碳和间隙氧的吸收峰所在位置的吸光度减去参比硅片的代位碳和间隙氧的吸收峰所在位置的吸光度，即得到样品硅片中代位碳和间隙氧的吸光度；(E)、根据单次布儒斯特红外透射方程式和Lambert‑Beer定律，得到最终透射率与代位碳或间隙氧含量的比例关系，由此根据得到的透射率换算出代位碳或间隙氧的浓度；其中，单次布儒斯特红外透射方程式：$T_B=\frac{1}{2}\exp (-{\mathrm{\alpha b}}_B)+\frac{1}{2}\frac{{\left(1-R_S\right)}^2}{1+R_S^2\exp \left(-2{\mathrm{\alpha b}}_B\right)-2R_S\cos \left(2\psi \right)\exp \left(-{\mathrm{\alpha b}}_B\right)}\exp (-{\mathrm{\alpha b}}_B),$R_S：偏振光反射率；α：吸收系数；ψ：光透过样品一次时引起的相变；T_B：单次布儒斯特角透射时的透光率，％；b_B：代表单次布儒斯特角入射时穿过硅片的光程；Lambert‑Beer定律：红外的吸光度与元素的含量成正比关系，表示如下：A＝α·b·c,其中A代表吸光度；α代表吸光系数，单位为cm^‑1；b代表样品厚度，单位为cm；c代表杂质浓度，单位为at/cm³。