ICS 29.045 H82 备案号：50551-2015SJ 中华人民共和国电子行业标准 SJ/T 11494-2015
硅单晶中IⅢI-V族杂质的光致发光测试方法 Testmethodsfor photoluminescence analysisof single crystal siliconforIII-V impurities
2015-04-30发布2015-10-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
SJ/T11494-2015
前言 本标准按照GB/T1.1一2009制定的规则起草。
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这些专利的责任。
本标准由全国半导体设备与材料标准化技术委员会（SAC/TC203）归口。
本标准起草单位：信息产业专用材料质量监督检验中心、工业和信息化部电子工业标准化研究院、 本标准主要起草人：李静、苏州晶瑞化学有限公司、天津中环领先材料技术有限公司。
SJ
SJ/T 11494-2015
硅单晶中IⅢI-V族杂质的光致发光测试方法
1范围
本标准规定了硅单晶中硼、磷杂质的光致发光测试方法。
本标准适用于低位错密度（<500个/cm²）硅单晶中导电性杂质硼、磷含量的测定，同时也适用于 检测硅单晶中含量为1x10atcmX10移电话书杂质。
2规范性引用文件 下列文件对于本用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件期的版本适用于本文 件。
凡是不注日期数本括的修改单用子 GB/T13389磷砖品电阻率与掺茶物浓度的换算规程 GB/T 2458里叶唤红外光谱测盘硅单晶中II-V族系质含量的 3术语和定义 下列术语用于本文 3.1 缺陷光荧光谱ectluminescencelines 由硅中缺陷产特征吸收。
3.2 电子空位液滴（EH）（holedroplet(EHD)
3.3 激子exciton 是由一个空位晶格（自由激子）或杂质原子点（束缚激子）结合在一起的能发光的电子空穴对。
3.4 非本征谱（XTo（BE）或Xnp（BE））extrinsicline（XTo（BE）或Xnp（BE）） 由晶格中的杂质原子点（束缚激子）捕获激子而产生的光荧光谱。
在4.2K温度下非本征激子的结合能，它的能量比本征发射低得多。
X是杂质元素符号，BE表示束 缚激子荧光谱。
非本征荧光同样包括特征吸收，是因为束缚的多个激子复合（b1，b2，b3分别表示第一、 第二和第三束缚的多个激子复合）。
在施主荧光谱中，这些复合在TO区域出现了两个系列的谱线，叫 做a系列和β系列。
在符号后面加撤号来表示弱的β系列特征吸收，即Pro（b1)（见附录A中表A.1和表A.2）。
SJ/T 11494-2015 3.5 本征谱（Iro（FE））intrinsicline（Iro（FE）） 无掺杂的纯净硅中激子复合而产生的光荧光谱。
3.6 声子phonon 晶格振动中简谐振子的能量量子。
4方法原理 本方法利用低温下样品的非辐射复合会减小，发光带的热展宽也相应地减少，可以观察到激子发光 精细结构的原理，将单晶硅样品冷却到4.2K，用高于硅带隙能量的激光器激发它，测量本征硅发射强 度和非本征杂质发射强度的比值，做出强度比与杂质浓度之间的校正曲线，从而获得杂质浓度。
5干扰因素
5.1激发强度的变化一在相同的激发强度下，非本征束缚激子（BE）和本征自由激子(FE）的荧光特 征吸收强度值不改变。
随着激发强度的增强FE特征吸收会适当增强，同时BE特征吸收也会增强。
但 当激发强度较高时，达到了EHD的起始点以上时会很缓慢增强。
因为计算杂质浓度由非本征特征吸收 与本征特征吸收的比值得出，这一比值将随着激发强度的增强而减小。
因此，如果一个样品在超过仪器 校准水平的高激发强度下检测时，将会带来人为的测试误差，致使计算浓度偏低。
5.2样品表面损坏及缺陷等因素会造成样品辐射复合的减少，影响样品光荧光谱的强度，这是由于这 些缺陷能级会俘获电子和空穴，形成不发光的非辐射复合中心，减弱样品的荧光强度。
例如那些在 6501cm和7050cm处的荧光都是典型的受热力学压力造成的，这些特征吸收可以用来定性分析缺 陷。
5.3硅的荧光特征值和线性宽度随温度的改变而剧烈变化，因此一定要避免测试过程中样品温度的改 变，本测试方法在6.1部分对使用的降温系统进行了阐述。
5.4光谱特征吸收的重迭 5.4.1硼的BTO(BE)特征吸收在8812.6cm与磷的PTO(b1)特征吸收8812.7cm发生重迭，直接导 致计算硼浓度时出现错误。
一种方法是利用在8806.6cm处β系列磷荧光谱PTO(B1）的强度是α系列磷 荧光谱PTO（BE）强度的...
