ICS 31.080 H 80/84 团体 标准 T/CASA S 010—2019 氮化镓材料中痕量杂质浓度及分布的二次离子质 谱检测方法 Determination of Trace Impurities Concentration and Distribution in GaN Materials by Secondary Ion Mass Spectrometry 版本： V01.00 2019-11-25发布 2019-11-25实施 第 三 代 半 导 体 产 业 技 术 创 新 战 略 联 盟 发 布 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CASA S 010-2019 I 目 录 前 言 ................................ ................................ .............. I 1 范围 ................................ ................................ .............. 1 2 规范性引用文件 ................................ ................................ .... 1 3 术语和定义 ................................ ................................ ........ 1 4 方法原理 ................................ ................................ .......... 1 5 干扰因素 ................................ ................................ .......... 2 6 仪器及设备 ................................ ................................ ........ 2 6.1 二次离子质谱仪 ................................ .......................... 2 6.2 液氮或者液氦冷却低温板 ................................ .................. 2 6.3 测试样品架 ................................ .............................. 2 7 试样准备 ................................ ................................ .......... 2 7.1 标准样品 ................................ ................................ 2 7.2 空白样品 ................................ ................................ 2 7.3 测试样品 ................................ ................................ 3 8 操作步骤 ................................ ................................ .......... 3 8.1 样品装载 ................................ ................................ 3 8.2 仪器调试 ................................ ................................ 3 8.3 分析条件 ................................ ................................ 3 8.4 样品分析 ................................ ................................ 3 9 结果计算 ................................ ................................ .......... 4 9.1 相对灵敏度因子的计算 ................................ .................... 4 9.2 痕量杂质浓度的计算 ................................ ...................... 5 10 重复性和准确度 ................................ ................................ ... 5 11 报告 ................................ ................................ ............. 5 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CASA S 010-2019 I 前 言 半导体材料中的痕量杂质元素浓度及其分布高精度表征是影响产业链不同 阶段产品 （如衬底、 外延、 芯片、器件）性能的重要参数。二次离子质谱仪是检测材料痕量杂质元素浓度及分布的最常用且最精准 的设备。目前我国以二次离子质谱方法高精度检测第三代半导体材料中的痕量杂质浓度及分布的标准 属于空白领域，因此该标准的制定对第三代半导体材料的特征参数评价及产业应用具有较强的积极作 用。 本标准由第三代半导体产业技术创新战略联盟标准化委员会 （ CASAS） 制定发布， 版权归 CASA所 有，未经 CASA许可不得随意复制；其他机构采用本标准的技术内容制定标准需经 CASA允许；任何 单位或个人引用本标准的内容需指明 本标准的标准号。 到本标准正式发布为止， CASAS未收到任何有关本标准涉及专利的报告。 CASAS不负责确认本标 准的某些内容是否还存在涉及专利的可能性。 本标准主要起草单位： 北京科技大学 、中国科学院半导体研究 所、北京国联万众半导体有限公司 、 深圳第三代半导体研究院 、中国科学院苏州纳米所 、北京大学 、广东芯聚能半导体有限公司 、中国电子 科技集团公司第十三研究所 、中科钢研节能科技有限公司 、济南力冠电子科技有限公司 。 本标准主要起草人： 齐俊杰、魏学成、胡超胜、李志超、卫喆、张志国、张凯、田飞飞、许福军、 郑永生、郭艳敏、王锡铭、宋德鹏、李晋闽。 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CASA S 010—2019 1 氮化镓材料中痕量杂质浓度及分布的二次离子质谱检测方 法 1 范围 本标准规定了用二次离子质谱仪测定半导体氮化镓材料中痕量杂质（硅、铝、锌、铁）浓度及分布 的方法。 本标准适用于半导体氮化镓材料中痕量杂质（硅、铝、锌、铁）浓度及分布的分析，其中硅、铝、 锌、铁的浓度均大于 1×1015 atoms/cm3。其它杂质的检测 可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。 凡是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/T 14264 半导体材料 术语 GB/T 22461 表面化学分析词汇 GB/T 25186 表面化学分析二次离子质谱由离子注入参考物质确定相对灵敏度因子 GB/T 29851 光伏电池用硅材料中 B、Al受主杂质含量的二次离子质谱测量方法 GB/T 36705 氮化镓衬底片载流子浓度的测试拉曼光谱法 3 术语和定义 GB/T 14264 、GB/T 22461 界定的以及下列术语和定义适用本文件 3.1 相对灵敏度因子 relative sensitivity factor RSF 相对灵敏度表示仪器所能分析的样品中组分的最低相对含量 。样品中某一杂质元素的二次离子强 度与该元素在基体中的浓度存在一定的比例关系，比例系数为灵敏度因子。在定量分析过程中，选择与 待测样品具有相同基体组分的的标准样品。选择标准样品中基体的某个组分元素与杂质元素进行比对 测试，此时的灵敏度因子即为相对灵敏度因子 。 4 方法原理 在高真空条件下， 通过一次离子源发生器产生一次离子， 经过加速、 纯化、 聚焦后， 轰击样品表面， 溅射出多种粒子，将其中的二次离子引出，通过质量分析器，对二次离子进行选择性地分离，进而获得 需要分析的痕量杂质离子，也就是目标元素，具体原理见图 1。记录并计算样品中的硅、铝、锌、铁分 别与镓离子的二次离子强度比，结合镓离子浓度，计算相对灵敏度因子，通过将时间 -离子强度曲线转 全国团体标准信息平台 T/CASA S 010—2019 2 化为深度 -浓度曲线，从而实现