CN112505135A - 一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法 - Google Patents
一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112505135A CN112505135A CN202011471290.XA CN202011471290A CN112505135A CN 112505135 A CN112505135 A CN 112505135A CN 202011471290 A CN202011471290 A CN 202011471290A CN 112505135 A CN112505135 A CN 112505135A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- sample wafer
- boron
- wafer
- boron element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 89
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 claims description 32
- -1 boron ion Chemical class 0.000 claims description 24
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 1
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/64—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
本发明提供一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，包括使用二次质谱仪检测一级标样的离子强度，计算出RSF值，利用RSF值计算出样片一、样片二和样片三的硼元素浓度，用已知样片一、样片二和样片三的硼元素浓度除以计算出的样片一、样片二和样片三的硼元素浓度，得出3个修正系数，在计算出修正系数的平均修正系数，检测待测样片的硼离子强度，得出临时硼元素浓度，用临时硼元素浓度乘以平均修正系数得出最终待测样片的硼元素浓度。本发明的有益效果是有效的解决硼元素含量过多导致产品失效，现有技术测量元素浓度存在不准确性，不能保证RSF值是否正确，检测速度慢的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体材料领域，尤其是涉及一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法。
背景技术
硼是控制硅器件电特性的主要掺杂元素，在半导体和电子工业中得到广泛的应用，因此硅中硼元素的定量分析一直是典型的SIMS定量基础课题，不仅在离子注入退火后杂质分布等半导体领域中普遍应用，还广泛应用于SIMS检测灵敏度的标定。在工艺上，监控硼元素的含量对器件端起着举足轻重的作用。但是在生产中，用二次离子质谱仪SIMS测试的速度往往不能满足实际的需求。
现有技术中用SIMS测试硼元素含量的一般步骤为先测试一级样品，根据曲线计算RSF值，利用此RSF值再去测算待测样品中硼元素的含量，最终待测样品中硼元素的含量还需再减去区熔背景中硼元素的含量，每测一个新的待测样片时都需要重新检测RSF值，这样既不能保证RSF值的准确性，又不能快速的测量待测样片的硼元素浓度。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，有效的解决硼元素含量过多导致产品失效，现有技术测量元素浓度存在不准确性，不能保证RSF值是否正确，检测速度慢的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，包括：准备一级标样、样片一、样片二、样片三和待测样片，其中所述一级标样的DOSE值和RP值已知，所述样片一、所述样片二和所述样片三的硼元素浓度已知，所述一级标样、所述样片一、所述样片二、所述样片三和所述待测样片放置在样品架，所述样品架放入样品室；用二次离子质谱仪测出所述一级标样的硼离子强度；所述二次离子质谱仪根据所述一级标样的硼离子强度、DOSE值和RP值计算出RSF值；用所述二次离子质谱仪测出所述样片一、所述样片二和所述样片三的硼离子强度，根据所述RSF值和所述样片一、所述样片二和所述样片三的硼离子强度计算所述样片一、所述样片二和所述样片三中的硼元素浓度；用已知的所述样片一、所述样片二和所述样片三中的硼元素浓度除以计算出的所述样片一、所述样片二和所述样片三的硼元素浓度，得到3个修正系数；计算3个所述修正系数的平均数，得出平均修正系数；用所述二次离子质谱仪测出所述待测样片的硼离子强度，根据所述RSF值和所述待测样片的硼离子强度计算出所述待测样片的临时硼元素浓度，用所述待测样片的临时硼元素浓度乘以所述平均修正系数得出所述待测样片的硼元素浓度。
优选地，测试所述一级标样的磷离子强度的方法为：用一次离子源轰击所述一级标样表面来激发所述一级标样的二次离子，对所述一级标样的二次离子的核质比进行筛选，得出所述一级标样的磷离子强度。
优选地，所述一次离子源采用铯源。
优选地，用所述二次离子质谱仪检测所述一级标样前，对所述二次离子质谱仪进行光路调节。
优选地，根据所述一级标样计算出的所述RSF值计算所述样片一、样片二和样片三中的硼元素浓度的公式为：
其中I为离子强度，C为浓度。
优选地，将所述一级标样、所述二级标样和所述待测样片切割成小块放入所述样品架上。
由于样片一、样片二和样片三的设计，保证RSF值的准确性，从而保证待测样片中硼元素浓度的准确性；由于修正系数的计算，可以用每次检测一个新的待测样片时重新计算RSF值以及判断它的准确性，最大效率的发挥二次离子质谱仪的测试能力，提高生产产量。
附图说明
图1是本发明实施例一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法一级标样测试曲线示意图
图2时本发明实施例一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法样片一测试曲线示意图
图3是本发明实施例一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法样片二测试曲线示意图
图4是本发明实施例一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法样片三测试曲线示意图
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“表面”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
S1：样品准备：准备一级标样、样片一、样片二、样片三和待测样片，操作人员带上手套、口罩，防止灰尘污染，将一级标样、样片一、样片二、样片三和待测样片全部切割成小块，放入样品架上，将样品架再放入样品室中。其中一级标样中硼的DOSE值(区域浓度)为10.7e13atom/cm2，RP值(离子注入标样的最高深度)为550nm；样片一中硼元素浓度为9.8e13 atom/cm3，样片二中硼元素的浓度为1.91e15 atom/cm3，样片三中硼元素的浓度为1.4e14 atom/cm3。
S2：准备仪器：准备二次离子质谱仪，对二次离子质谱仪进行光路调节，调节至最佳测试光线，开始进行测试。利用一次离子源轰击一级标样表面来激发出一级标样表面的二次离子，其中一次离子源采用铯源，对一级标样的二次离子的核质比进行筛选，得出一级标样的硼离子强度，最终得到图1一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法一级标样测试曲线示意图和图2一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法样片一测试曲线示意图。
S3：计算RSF值(相对灵敏度因子)：二次离子质谱仪测出一级标样的硼离子强度，输入一级标样的DOSE值和RP值，二次离子质谱仪自动计算出RSF值。
S4：计算样片一、样片二和样片三的硼元素浓度：利用二次离子质谱仪使用与测试一级标样硼离子强度同样的方法检测样片一、样片二和样片三的硼离子强度，根据RSF值和样片一、样片二和样片三的硼离子强度计算样片一、样片二和样片三中的硼元素浓度；计算公式为#
计算硼元素浓度时，将I代入硼离子强度，得出硼元素浓度。
S5：计算修正系数：计算出样片一、样片二和样片三中的硼元素浓度后，用已知的样片一、样片二和样片三的硼元素浓度除以计算出的样片一、样片二和样片三的硼元素浓度，得到三个修正系数，如表1所示，再将三个修正系数加起来除以3，得到一个平均修正系数。
表1：样片一、样片二、样片三的测试值
| 样片编号 | 理论值 | 样片测试值 | 修正系数 |
| 样片一 | 9.8e13 | 9.28e13 | 1.05 |
| 样片二 | 1.91e15 | 1.87e15 | 1.02 |
| 样片三 | 1.4e14 | 1.38e14 | 1.01 |
本实施例中平均修正系数为(1.05+1.02+1.01)÷3≈1.027
S6：计算待测样片硼元素浓度：用二次离子质谱仪测出待测样片的硼离子强度，根据RSF值和待测样片的硼离子强度计算出待测样片的临时硼元素浓度，用待测样片的临时硼元素浓度乘以平均修正系数得出待测样片的硼元素浓度。
得到待测样片的硼元素浓度后，判断浓度是否超标，若超标，则是不合格产品；若未超标，则是合格产品。利用检测出的磷浓度判断产品可以大大减少不合格产品上市，确保用户的使用质量。
使用样片一、样片二和样片三得到一个平均修正系数，用来计算以后待测样片的硼元素浓度，可以更加快速便捷的实现硼元素浓度的检测，省去了每测一个待测样片都需要重新计算RSF值以及对比二级标样的步骤，更加快速的提高了产品的检测率，提高产品生产量，还能一定程度的确保数据的准确性。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，包括：
准备一级标样、样片一、样片二、样片三和待测样片，其中所述一级标样的DOSE值和RP值已知，所述样片一、所述样片二和所述样片三的硼元素浓度已知，所述一级标样、所述样片一、所述样片二、所述样片三和所述待测样片放置在样品架，所述样品架放入样品室；
用二次离子质谱仪测出所述一级标样的硼离子强度；
所述二次离子质谱仪根据所述一级标样的硼离子强度、DOSE值和RP值计算出RSF值；
用所述二次离子质谱仪测出所述样片一、所述样片二和所述样片三的硼离子强度，根据所述RSF值和所述样片一、所述样片二和所述样片三的硼离子强度计算所述样片一、所述样片二和所述样片三中的硼元素浓度；
用已知的所述样片一、所述样片二和所述样片三中的硼元素浓度除以计算出的所述样片一、所述样片二和所述样片三的硼元素浓度，得到3个修正系数；
计算3个所述修正系数的平均数，得出平均修正系数；
用所述二次离子质谱仪测出所述待测样片的硼离子强度，根据所述RSF值和所述待测样片的硼离子强度计算出所述待测样片的临时硼元素浓度，用所述待测样片的临时硼元素浓度乘以所述平均修正系数得出所述待测样片的硼元素浓度。
2.根据权利要求1所述的一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，其特征在于：测试所述一级标样的磷离子强度的方法为：用一次离子源轰击所述一级标样表面来激发所述一级标样的二次离子，对所述一级标样的二次离子的核质比进行筛选，得出所述一级标样的磷离子强度。
3.根据权利要求2所述的一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，其特征在于：所述一次离子源采用铯源。
4.根据权利要求1所述的一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，其特征在于：用所述二次离子质谱仪检测所述一级标样前，对所述二次离子质谱仪进行光路调节。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，其特征在于：根据所述一级标样计算出的所述RSF值计算所述样片一、样片二和样片三中的硼元素浓度的公式为：
其中I为离子强度，C为浓度。
6.根据权利要求1所述的一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法，其特征在于：将所述一级标样、所述二级标样和所述待测样片切割成小块放入所述样品架上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011471290.XA CN112505135A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011471290.XA CN112505135A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112505135A true CN112505135A (zh) | 2021-03-16 |
Family
ID=74973876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011471290.XA Pending CN112505135A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112505135A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115791854A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-03-14 | 南京南瑞水利水电科技有限公司 | 一种水质重金属污染物在线检测设备及其检测方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0758304A (ja) * | 1993-08-10 | 1995-03-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体ウエーハの製造方法及びｓｉｍｓによる分析方法 |
| CN1223467A (zh) * | 1997-11-17 | 1999-07-21 | 日本电气株式会社 | 测量杂质浓度的方法及存储杂质浓度测量程序的记录介质 |
| JP2001004564A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-01-12 | Sony Corp | 薄膜固体中の微量ホウ素の定量方法、薄膜固体組成の分析方法 |
| US20160200625A1 (en) * | 2013-09-25 | 2016-07-14 | Asahi Glass Company, Limited | Glass sheet |
| CN107389663A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-11-24 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种检测硅片表面氧化膜内金属离子含量的方法 |
| CN109534677A (zh) * | 2017-09-21 | 2019-03-29 | Ａｇｃ株式会社 | 硼硅酸盐玻璃及其制造方法 |
-
2020
- 2020-12-15 CN CN202011471290.XA patent/CN112505135A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0758304A (ja) * | 1993-08-10 | 1995-03-03 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体ウエーハの製造方法及びｓｉｍｓによる分析方法 |
| CN1223467A (zh) * | 1997-11-17 | 1999-07-21 | 日本电气株式会社 | 测量杂质浓度的方法及存储杂质浓度测量程序的记录介质 |
| JP2001004564A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-01-12 | Sony Corp | 薄膜固体中の微量ホウ素の定量方法、薄膜固体組成の分析方法 |
| US20160200625A1 (en) * | 2013-09-25 | 2016-07-14 | Asahi Glass Company, Limited | Glass sheet |
| CN107389663A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-11-24 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种检测硅片表面氧化膜内金属离子含量的方法 |
| CN109534677A (zh) * | 2017-09-21 | 2019-03-29 | Ａｇｃ株式会社 | 硼硅酸盐玻璃及其制造方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| H.W.WERNER: "用二次离子质谱法分析离子注入层", 《半导体情报》 * |
| W.K. HONER ET AL.: "Influence of Annealing on the Concentration Profiles of Boron Implantations in Silicon", 《APPL.PHYS.》 * |
| 姜志雄，查良镇: "原子团离子在AlxGa1-xAs基体组分SIMS定量分析中的应用", 《真空科学与技术》 * |
| 王铮等: "重掺砷硅单晶中痕量硼的二次离子质谱定量分析", 《复旦学报》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115791854A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-03-14 | 南京南瑞水利水电科技有限公司 | 一种水质重金属污染物在线检测设备及其检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Weng et al. | A method for normalization of X-ray absorption spectra | |
| CN115096756B (zh) | 一种自标定面密度检测仪及其标定方法 | |
| CN104142464B (zh) | 一种太阳能级单晶硅中载流子浓度的测量方法 | |
| CN109580763B (zh) | 基于在线溶液校正的固体样品原位微区微量元素测定方法 | |
| CN112505135A (zh) | 一种测试氧化膜硅基产品硼元素含量的方法 | |
| CN108414499A (zh) | 校准曲线的制作方法、碳浓度测定方法及硅晶片的制造方法 | |
| CN112362638A (zh) | 一种光电直读光谱仪测定mc6铬含量的方法 | |
| CN117129371B (zh) | 面密度测量仪的标定方法、装置和可读存储介质 | |
| CN115372200A (zh) | 基于x射线的在线面密度测量方法及装置 | |
| JP2018133351A (ja) | シリコン結晶中の酸素濃度評価方法 | |
| CN112945785A (zh) | 一种利用铝箔片检验耐破度仪性能的方法 | |
| CN117169264A (zh) | 一种锂硼合金中锂元素含量的测定方法 | |
| CN115910833A (zh) | 一种轻掺硅衬底上硅外延层厚度的测试方法 | |
| WO2019035343A1 (ja) | 炭素濃度測定方法 | |
| CN112432993A (zh) | 一种重掺硅片氧碳含量的测试方法 | |
| CN112630292A (zh) | 一种氧化膜硅基产品磷含量的测试方法 | |
| KR100977194B1 (ko) | 이차이온질량분석기를 이용한 불순물 농도 분석방법 | |
| Chi et al. | High precision measurements of arsenic and phosphorous implantation dose in silicon by secondary ion mass spectrometry | |
| Wätjen et al. | Bi-implanted silicon reference material revisited: uniformity of the remaining batch | |
| JP2553556B2 (ja) | 不純物ド−ピング方法及びその装置 | |
| US6639228B2 (en) | Method for molecular nitrogen implantation dosage monitoring | |
| CN116027381B (zh) | 一种匹配能量响应的自动切换量程的中子测量方法 | |
| CN113030000B (zh) | 单晶硅棒间隙氧含量的测量方法及装置 | |
| CN113155945A (zh) | 一种定量测定单晶硅中替位碳的方法 | |
| TW202303137A (zh) | 一種矽片金屬含量測試方法和設備 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210316 |