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在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，硅基半導(dǎo)體材料目前產(chǎn)量大、應(yīng)用廣泛，90%以上的半導(dǎo)體產(chǎn)品仍用單晶硅作為襯底材料制作。目前大尺寸硅片已成為硅片市場(chǎng)主流的產(chǎn)品。硅片生產(chǎn)中在拉晶過(guò)程中，需要解決氧含量及徑向均勻性、雜質(zhì)的控制、缺陷控制、氧沉淀控制、電阻值定量、摻雜及徑向均勻性等眾多問(wèn)題，同時(shí)對(duì)檢測(cè)表征等保障技術(shù)也提出了更高的要求。直拉晶體硅中摻氮可用來(lái)調(diào)控原生氧沉淀和空洞型缺陷，從而提高硅晶體的質(zhì)量，已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)界廣泛應(yīng)用，除了間隙氧、代位碳、III-V族元素檢測(cè)以外，氮的測(cè)量也是硅材料界的一個(gè)熱點(diǎn)課題。
直拉單晶硅中含有較高濃度（濃度范圍1017-1018cm-3）的間隙氧（Oi），當(dāng)?shù)獡饺胫崩鑶尉е袝r(shí)，除了以氮-氮對(duì)（N-N）形式存在以外，氮還會(huì)和氧作用形成氮氧復(fù)合體（N-O complexes）。研究顯示氮氧復(fù)合體會(huì)引起紅外的局域模振動(dòng)吸收和電子躍遷吸收，可以被紅外吸收光譜技術(shù)探測(cè)到。在低溫（10K左右）條件下，氮氧復(fù)合體在遠(yuǎn)紅外波段有一系列由于電子躍遷產(chǎn)生的吸收峰，目前已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了7種氮氧復(fù)合體[1,2,3]。
針對(duì)直拉單晶硅中雜質(zhì)元素以及氮氧復(fù)合體的測(cè)量，布魯克CryoSAS全自動(dòng)、高靈敏度工業(yè)低溫硅質(zhì)量控制分析系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)試位于中/遠(yuǎn)紅外波段間隙氧（1136.3cm-1, 1205.6cm-1）[7]，代位碳(607.5cm-1)[6,7]，III-V族元素[4,5]以及氮氧復(fù)合體吸收譜帶（249.8,240.4cm-1[1,2]），通過(guò)直接或間接計(jì)算獲得相應(yīng)元素含量值。
（文獻(xiàn)[1]）
（文獻(xiàn)[3]）
參考文獻(xiàn)：
[1] H. Ch. Alt et al. Analysisof electrically active N-O complexes in nitrogen-doped CZ silicon crystals byFTIR spectroscopy, Materials Science in Semiconductor Processing 9 (2006)114-116.
[2] H. Ch. Alt et al. Far-infraredabsorption due to electronic transitions of N-O complexes in Czochralski-grownsilicon crystals: influence of nitrogen and oxygen concentration, Appl. Phys.Lett. 87, 151909(2005).
[3]《半導(dǎo)體材料測(cè)試與分析》，楊德仁等著
[4] www.bruker.com/zh/products-and-solutions/infrared-and-raman/silicon-analyzer/cryo-sas-cryogenic-silicon-analyzer.html
[5] SEMI MF1630-0704 Test Methodfor Low Temperature FT-IR Analysis of Single Crystal Silicon for III-V Impurities
[6] SEMI MF1391-1107 Test Methodfor Substitutional Atomic Carbon Content of Silicon by Infrared Absorption
[7] GB/T35306-2017 硅單晶中碳、氧含量的測(cè)定 低溫傅立葉變換紅外光譜法
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