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3.4 样品光谱samplespectrum 测试样品的光谱,测试样品放入红外光路获得的扣除背景光谱后的光谱。 3.5 分辨率resolution 分辨两条相邻谱线的能力,红外光谱的分辨率用波数cm-1表示,即分辨率的单位是cm-1。 3.6 半高宽fullwidthathalfmaximum(FWHM) 峰高一半处的吸收带宽度。 四、硅中氧和碳 故直拉单晶硅中头部的氧浓度比较高,尾部的氧浓度比较低;碳的分凝系数是0.07,一次头部碳浓度第,而尾部碳浓度高。 硅中氧浓度的测量方法主要有四种。第一种,气象熔化分析(GFA),这种方法主要是用来测量重掺单晶中的整体氧浓度。第二种,带电粒子活化分析(CPAA),这种方法也是测量硅中总的氧浓度,但测试步骤繁杂,费用昂贵。第三种,二次离子质谱法(SIMS),这种方法能测量硅(包括重掺片)种所有形态氧的总含量,但是测试精度比较低,一般在1015cm-3数量级。第四种,傅里叶红外光谱(FTIR),这种方法属于无损探测的方法,试样制备比较简单,用傅里叶红外光谱法测得的氧、碳含量不是硅单晶中的总氧和总碳的含量,测得是晶格中的间隙氧,和晶格中的替位碳。 表2 室温下(20℃)氧原子在硅晶体中的一系列特征红外吸收峰 图1直拉硅和区熔硅的室温红外光谱图以及差谱处理后的谱线 碳的存在会使硅器件的击穿电压大大降低,漏电流增加,对器件的质量有负面的作用。硅中的碳杂质主要处于替位位置,属于非电活性杂质,和替位碳想了联系的红外吸收峰在室温下位于605cm-1处,一般,使用FTIR测量碳浓度的有效范围是5×1015~3×1018cm-1。 计算公式为: 式中,C为转换系数(cm-2),通常采用的是1.0,α为最大红外吸收系数。 五、傅里叶变换红外光谱仪使用说明 1、接通电源,预热仪器30min,仪器30min以后方可使用。 2、打开红外光谱软件,选择本底测试(AQBK),扫描环境(包括仪器内部各种零部件和氮 气、二氧化碳、空气等信息)。 3、扫描完本底后,将参考片(区熔硅片2mm厚),选择透过率测试(AQSA),扫描参考片 的信息。 4、将参考片换为事先准备的样品(2mm厚),选择透过率测试(AQSA),扫描参考片的信 息。 5、光谱扫描完后,选择氧碳含量的计算软件。输入样品名称、样品厚度(单位cm,精确 至0.001cm)及其他信息。 6、氧碳软件,会计算间隙氧和替位碳的含量。 7、记录数据,并打印报告 六、红外光谱仪的保养和维护 实践证明,只要使用得当,傅里叶变换红外光谱仪用上十几年,仪器的分辨率和信噪比没有明显的下降。 1、使用环境:温度:17~27℃,相对湿度最好低于为60%。 2、开机30min后可以测试样品,主要是预热光源,下班前最好关机。 3、仪器长期不适用,仪器很容易损坏。特别是夏天,空气湿度太大,每个星期至少给仪器通电几个小时,赶掉仪器内部各部件的潮气。 4、观察干燥剂颜色,当硅胶颜色由蓝色变为粉色时,把干燥剂放入烘箱中烘烤,温度为105~120℃,放入样品仓之前应冷却至室温。 5、保存样品数据,过一段时间应将数据刻录到光盘上,建议一个月刻录一张光盘。 6、新仪器使用两三年后,应进行自检,检测内容包括:仪器的信噪比、最高分辨率、标准聚苯乙烯薄膜光谱数据的重复性和数据的精度、100%线的倾斜度等。 |