书 书 书犐犆犛 ７７ ． ０４０ 犆犆犛犎 １７ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 /G26 /G27 /G27 /G28 /G29 /G2A 犌犅 ／ 犜 ２４５８１ — ２０２２ /G21 /G22 犌犅 ／ 犜 ２４５８１ — ２００９ /G23 /G24 /G25 /G26 Ⅲ 、 Ⅴ /G27 /G28 /G29 /G2A /G2B /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 /G33 /G34 /G35 /G36 /G37 /G38 /G39 /G3A 犜犲狊狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉 Ⅲ 犪狀犱 Ⅴ 犻犿狆狌狉犻狋犻犲狊犮狅狀狋犲狀狋犻狀狊犻狀犵犾犲犮狉狔狊狋犪犾狊犻犾犻犮狅狀 — 犔狅狑狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犉犜犐犚犪狀犪犾狔狊犻狊犿犲狋犺狅犱 　 ２０２２  ０３  ０９ /G3B /G3C ２０２２  １０  ０１ /G3D /G3E /G27 /G28 /G2B /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 /G27 /G28 /G29 /G2A /G33 /G2F /G30 /G34 /G35 /G36 /G3B /G3C书 书 书前 　　 言 　　 本文件按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２０２０ 《 标准化工作导则 　 第 １ 部分 ： 标准化文件的结构和起草规则 》 的规定起草 。 本文件代替 ＧＢ ／ Ｔ２４５８１ — ２００９ 《 低温傅立叶变换红外光谱法测量硅单晶中 Ⅲ 、 Ⅴ 族杂质含量的测试方法 》， 与 ＧＢ ／ Ｔ２４５８１ — ２００９ 相比 ， 除结构调整和编辑性改动外 ， 主要技术变化如下 ： ａ ） 　 删除了 “ 目的 ”（ 见 ２００９ 年版的第 １ 章 ）； ｂ ） 　 更改了硼 （ Ｂ ）、 磷 （ Ｐ ）、 砷 （ Ａｓ ）、 铝 （ Ａｌ ）、 锑 （ Ｓｂ ）、 镓 （ Ｇａ ） 的测定范围 ， 并增加了铟 （ Ｉｎ ） 含量的测定 （ 见第 １ 章 ， ２００９ 年版的第 ２ 章 ）； ｃ ） 　 更改了术语和定义 （ 见第 ３ 章 ， ２００９ 年版的第 ５ 章 ）； ｄ ） 　 增加了杂质含量小于 ５．０×１０ １１ ｃｍ －３ 的样品的测量条件 （ 见 ５．６ ）； ｅ ） 　 增加了用次强吸收谱带 Ｐ （ ２７５ｃｍ －１ ） 来计算磷 （ Ｐ ） 元素的含量 （ 见 ５．８ ）； ｆ ） 　 增加了掺杂硅单晶对测量的影响 （ 见 ５．９ ）； ｇ ） 　 更改了多晶转变为单晶的方法 （ 见 ５．１２ ， ２００９ 年版的 ８．１ ）； ｈ ） 　 更改了傅立叶变换红外光谱仪的要求 （ 见 ７．４ ， ２００９ 年版的 ７．４ ）； ｉ ） 　 增加了千分尺及其精度要求 （ 见 ７．５ ）； ｊ ） 　 更改了非零响应值谱线范围 （ 见 ９．２ ， ２００９ 年版的 １０．２ ）； ｋ ） 　 更改了背景光谱的扫描次数 （ 见 ９．７ ， ２００９ 年版的 １１．５ ）； ｌ ） 　 更改了样品的扫描次数 （ 见 ９．１０ ， ２００９ 年版的 １１．８ ）； ｍ ） 　 表 １ 中增加了 Ｐ （ ２７５ｃｍ －１ ） 对应的峰位置 、 基线和积分范围及校准因子 （ 见 １０．１ ）； ｎ ） 　 更改了杂质含量的单位 ， 并对计算公式进行了相应的修约 （ 见 １０．４ ， ２００９ 年版的 １３．１ 、 １３．２ ）； ｏ ） 　 更改了测量结果的精密度 （ 见第 １１ 章 ， ２００９ 年版的第 １５ 章 ）； ｐ ） 　 更改了试验报告的内容 （ 见第 １２ 章 ， ２００９ 年版的第 １４ 章 ）； ｑ ） 　 删除了偏差 、 关键词 （ 见 ２００９ 年版的第 １６ 章 、 １７ 章 ）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。 本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ２０３ ） 与全国半导体设备与材料标准化技术委员会材料分技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ２０３ ／ ＳＣ２ ） 共同提出并归口 。 本文件起草单位 ： 乐山市产品质量监督检验所 、 青海芯测科技有限公司 、 江苏中能硅业科技发展有限公司 、 亚洲硅业 （ 青海 ） 股份有限公司 、 新特能源股份有限公司 、 有研半导体硅材料股份公司 、 四川永祥股份有限公司 、 陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司 、 江苏鑫华半导体材料科技有限公司 、 洛阳中硅高科技有限公司 、 新疆协鑫新能源材料科技有限公司 、 国标 （ 北京 ） 检验认证有限公司 、 有色金属技术经济研究院有限责任公司 、 宜昌南玻硅材料有限公司 、 江苏秦烯新材料有限公司 、 义乌力迈新材料有限公司 。 本文件主要起草人 ： 梁洪 、 赵晓斌 、 万涛 、 薛心禄 、 魏东亮 、 王彬 、 邱艳梅 、 杨素心 、 李素青 、 李朋飞 、 赵培芝 、 王永涛 、 魏强 、 楚东旭 、 周延江 、 刘文明 、 刘红 、 何建军 、 皮坤林 。 本文件于 ２００９ 年首次发布 ， 本次为第一次修订 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ２４５８１ — ２０２２ 硅单晶中 Ⅲ 、 Ⅴ 族杂质含量的测定低温傅立叶变换红外光谱法 １ 　 范围 本文件描述了用低温傅立叶变换红外光谱法测定硅单晶中 Ⅲ 、 Ⅴ 族杂质含量的方法 。 本文件适用于硅单晶中的 Ⅲ 、 Ⅴ 族杂质铝 （ Ａｌ ）、 锑 （ Ｓｂ ）、 砷 （ Ａｓ ）、 硼 （ Ｂ ）、 镓 （ Ｇａ ）、 铟 （ Ｉｎ ） 和磷 （ Ｐ ） 含 量的测定 ， 各元素的测定范围 （ 以原子数计 ） 为 １．０×１０ １０ ｃｍ －３ ～ ４．１×１０ １４ ｃｍ －３ 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。 其中 ， 注日期的引用文 件 ， 仅该日期对应的版本适用于本文件 ； 不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于 本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ８３２２ 　 分子吸收光谱法 　 术语 ＧＢ ／ Ｔ１４２６４ 　 半导体材料术语 ＧＢ ／ Ｔ２９０５７ 　 用区熔拉晶法和光谱分析法评价多晶硅棒的规程 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ８３２２ 、 ＧＢ ／ Ｔ１４２６４ 界定的术语和定义适用于本文件 。 ４ 　 方法原理 将硅单晶样品冷却至 １５Ｋ 以下 ， 此时红外光谱主要是由杂质元素引起的一系列吸收谱带 。 用一个 连续白光光源照射样品 ， 使其光线能量大于补偿杂质的能带 。 将红外光束直接透射样品 ， 采集透射光 谱 ， 该光谱扣除背景光谱后转化为吸收光谱 。 在杂质元素特征吸收谱带上建立基线并计算其吸收谱带 面积 。 根据通用吸收定律及本文件给出的 Ⅲ 、 Ⅴ 族杂质元素校准因子计算出 Ⅲ 、 Ⅴ 族杂质元素的含量 。 ５ 　 干扰因素 ５ ． １ 　 为消除自由载流子的影响 ， 样品应冷却至 １５Ｋ 以下测量 Ⅲ 、 Ⅴ 族杂质元素 。 将样品固定在冷头上 时 ， 样品和冷头之间应保持良好的接触 ， 以获得较高的热传导效率 。 氧在 １１３６ｃｍ －１ 和 １１２８ｃｍ －１ 的吸 收谱带对温度十分灵敏 ， 可用于判断样品温度 。 当样品温度高于 １５Ｋ 时 ， 氧在 １１３６ｃｍ －１ 的吸收强度 是 １１２８ｃｍ －１ 吸收强度的 ３ 倍 ； 而低于 １５Ｋ 时 ， 其比率将大于 ３ 。 ５ ． ２ 　 如果没有足量连续的白光 ， 补偿的施主和受主将不产生吸收 ， 故应有足够强度的白光以完全抵消 所有施主和受主的补偿 。 可通过逐步增加仪器白光强度来确定 Ⅲ 、 Ⅴ 族杂质吸收峰的面积或高度不再 受光强增加影响的最佳白光强度 。 １ 犌犅 ／ 犜 ２４５８１ — ２０２２ ５ ． ３ 　 水蒸气吸收谱会干扰数个吸收谱的测量 ， 应除去光路中 （ 含样品室 ） 的水汽 ， 更换样品时 ， 应保证样 品室和光路中的其他部分不受水汽的影响 ， 并且在测量时应先采集背景光谱 。 ５ ． ４ 　 直拉硅单晶中氧含量较高时 ， 将产生热施主吸收谱线 。 这些谱线在 ４００ｃｍ －１ ～ ５００ｃｍ －１ 之间 ， 影 响 Ａｌ （ ４７３ｃｍ －１ ）、 Ｇａ （ ５４８ｃｍ －１ ） 和 Ａｓ （ ３８２ｃｍ －１ ） 的测量 。 氧的热施主影响可以通过退火的方法消除 。 ５ ． ５ 　 多级内部反射会产生次级干涉和基线偏离 。 通过改变样品厚度 、 表面处理方式或分辨率可以消除 次级干涉和基线偏离 。 ５ ． ６ 　 测量含量小于 ５．０×１０ １１ ｃｍ －３ 的杂质时 ， 建议采用厚度 ５ｍｍ ～ ２０ｍｍ 的样品及恒定低温检测器 （ 低于 １５Ｋ ， 波动小于 １Ｋ ） 进行检测 ， 以消除干扰 ， 提高测量的准确性 。 ５ ． ７ 　 较高的锑 （ Ｓｂ ） 含量会影响 Ｂ （ ３１９．６ｃｍ －１ ） 的吸收谱带 ， Ｓｂ 的最强吸收谱带在 ２９３．６ｃｍ －１ ， 次强吸 收谱带则位于 ３２０ｃｍ －１ 。 ５ ． ８ 　 磷 （ Ｐ ） 含量较高时 ， Ｐ （ ３１６ｃｍ －１ ） 的吸收谱带会出现削峰的现象 ， 此时不能用该吸收谱带来计算磷 （ Ｐ ） 元素的含量 。 可采用磷 （ Ｐ ） 的次强吸收谱带 Ｐ （ ２７５ｃｍ －１ ） 来计算磷 （ Ｐ ） 元素的含量 。 ５ ． ９ 　 对于掺杂硅单晶 ， 其掺杂元素较高的吸收峰会干扰其他元素的测量 ， 因此不建议将本方法作为掺