红外吸收法测定硅单晶中氧和碳的测试办法
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❖ 2）差别法： ❖ 室温下（300K):
❖ 77K ：
❖ （3）定碳含量的ASTM经验公式：
❖ 用差别法测量得到红外光谱，由于Si-C振动的波数为 607cm-1(16.4微米)。由于在室温条件下，在波长为16微米 处出现硅晶格的吸收波峰，强度很大，因此采用差别法消除 晶格吸收系数。得到经验公式： ASTM公司通过对C的放射 性元素C14试验得到吸收系数与碳含量的关系，得到经验公 式：
应的透射强度大小为 ,过点C作基线的平行线，与波峰两 侧交点之间的波数宽度为半峰宽 。 ❖ 只要证明A点的吸收系数为1/2αmax ,则说明该处得到的波数 宽即为半峰宽： ❖ 证明： ❖ 因为
❖及
❖ 所以
❖ 3、氧、碳含量的计算公式： ❖ （1）爱因斯坦模型理论计算公式：
❖ 此公式在公式推导过程中把Si-O振子电荷看成是完整的电子 电荷，与实际不符，目前不采用此公式计算。
基频峰，吸收峰强度较大。 ❖ 2) 波长为λ2=8.2μm(波数为1217cm-), 此吸收波峰主要为
倍频峰，吸收峰很小。
❖ 2、半导体与光学常数之间的关系 ❖ 半导体对不同波长的光或电磁辐射有不同的吸收性能，
常用吸收系数α来描述这种吸收特性。α的大小与光的 波长λ有关，因而可以构成一个α～λ的连续普带，即 吸收光谱。
子浓度小于 5×1016at.cm-3。测量范围为:室温下1×1016at.cm-3 至最大固溶度。77K时下限降为5×1015at.cm-3 。
❖ 2、测试原理：用红外光谱仪测定Si-C键在607.2cm（16.47μm)处的吸收系数来确定硅晶体中替位碳的含量。
❖ 3、测量仪器
❖ （1）双光束红外分光光度计或傅里叶变换红外光谱仪。 （光谱范围700～550cm,室温下仪器在607.2cm- 处的分辨 率小于2cm- ,在77K时，偏移到仪器在607.5cm- 处的分辨率 小于1cm- 。）
❖ （2）低温恒温器能使试样与参比样品维持在77K的温度。
❖ （3）厚度测量仪，精度0.025mm.
❖ （4)被测试样架和参比样品架避免任何绕过样品的红外辐射。
❖ 4、试样制备： ❖ （1）测试试样 ❖ 1）试样切取（从尾部取样）、研磨。 ❖ 2）抛光：机械抛光或化学抛光，使两表面均呈镜面。 ❖ 3）试样厚度约为2mm或更薄。 ❖ 4）在 试样测量部位，两表面的平整度均不大于2.2 μm。 ❖ 5）试样测量部位试验的厚度均不大于0.005mm。
5）在700 ～550cm-范围内扫描，得到607.2cm-处的硅-碳吸 收带。
6）若要提高灵敏度，采用77K测量时，峰值位于607.5cm-处, 要求半峰宽为3cm-，试样厚度增加到5mm,最大扫描速度为 1cm/min。
❖ 6、测量结果的计算：将测量值代入 系数 。
❖ 7、碳含量的计算：
计算吸收
❖ 因此有
❖ 吸收系数α定义为相当于波的能量经过1/α距离时减弱为 1/e倍。因此α越大，光强度透射减弱越多，光的吸收性能 越高。
❖ 对于硅，R=30%,因此分析红外光谱，根据上式可以计算得 到吸收系数α。
❖ 2、αmax和半峰宽 Δv的求法 ❖ 用如下公式来求吸收系数 αmax 比较麻烦，
❖ 一般用如下公式来求
❖ （3）分布：硅单晶中的氧，由于分凝作用在晶体中呈条纹 状分布，头部高，尾部低。
❖ （4）间隙氧对硅单晶结构和性能产生的影响： ❖ 1）可以增加硅片的机械强度，避免弯曲和翘曲等变形。 ❖ 2）形成热施主，会改变器件的电阻率和反向击穿电压，形
成堆垛层错和漩涡缺陷。 ❖ 3）形成氧沉淀，产生位错、堆垛层错等缺陷。
❖ （4）德国工业标准测氧、碳的经验公式： ❖ 这一公式与ASTM经验公式相比较，由于吸收系数换算为氧、
碳含量的折算系数。因此有：
❖ 此测试条件与ASTM经验公式的测试条件相同
❖ （5）我国测定标准的经验计算公式：
❖ 国内用氦载气熔化-气相色谱装置测定硅中氧含量与红外吸 收系数之间的关系，得到如下经验公式:
法不需放）。
4）双光束红外分光光度计要调整扫描速度、时间常数、狭缝 宽度和增益等仪器参数。在1105cm-处作半峰宽。如图所示。
5）在1300 ～1000cm-范围内扫描，得到1105cm-处的硅-氧 吸收带。
6）吸收峰（T0-T)小于5%时，应采用低温测量。
7）采用78K测量时，峰值位于1127.6cm-(8.8684μm）处，半 峰宽为20cm-。
（5）沉淀氧浓度较高时，其在1230cm-或1073cm-处的吸收 谱带可能会导致间隙氧浓度的测量误差。
（6）300K时，硅中间隙氧吸收带的半峰宽应为32cm-。宽较 大时会导致误差。
❖ 四、我国测试硅晶体中替位碳含量的标准方法 ❖ 1、测试方法与范围： ❖ （1）红外吸收法：利用红外光谱进行定性定量分析的方法 ❖ （2）范围：适用于室温电阻大于0.1Ω.cm的硅晶体，载流
❖ 三、我国测试硅晶体中间隙氧含量的标准方法
❖ 1、测试方法与范围： ❖ （1)红外吸收法 ❖ (2）范围：适用于室温电阻大于0.1Ω.cm的硅晶体。测量范
围为:3.5×1015at.cm-3至最大固溶度。 ❖ 2、用红外光谱仪测定Si-O键在1105cm-处的吸收系数来确
定硅晶体中间隙氧的含量。 ❖ 3、测量仪器 ❖ （1）双光束红外分光光度计或傅里叶变换红外光谱仪。
（5）硅中的Fra Baidu bibliotek格吸收在625cm-处很强，应用差别法测量，以 消除硅晶格吸收带的影响。
（6)本方法的最低检测下限取决于记录仪的信噪比。
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一致是强有力的，而纷争易于被征服 。。20. 8.1020. 8.10Monday, August 10, 2020
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勤奋是登上知识高峰的一条捷径，不 怕吃苦 才能在 知识的 海洋里 自由遨 游。。0 9:26:48 09:26:4 809:26 8/10/20 20 9:26:48 AM
❖ 3）在 试样测量部位，两表面的平整度均不大于2.2 μm.
❖ 4）试样测量部位试验的厚度差均不大于10 μm。 ❖ 5）氧含量大于或等于1×1017at.cm-3 的试样厚度约为2mm;
氧含量 小于1×1017at.cm-3 的试样厚度约为10mm。 ❖ （2）参比样的制备方法同上，要求参比样品与待测试样品
的厚度差小于0.5%。
5.测试步骤：
（1）选择方法：[O] ≥ 1×1017at.cm-3 的试样，用空气参考法 或差别法；含量 [O] ≤ 1×1017at.cm-3 的试样,采用差别。
具体操作步骤：
1）分别在试样光束和参考比光束中安放样品架，通光孔径为 直径5～10mm.
2）调整透过率0%和100%. 3) 放置在样品架上分别放置待测样品和参考样品（空气参考
分子对称伸缩振动产生的，吸收峰强度很小。 ❖ 2) 波长为λ2=9μm(波数为1105.cm-), 此吸收波峰主要为分
子反对称伸缩振动产生的，吸收峰强度最大。 ❖ 3）波长为λ3=19.4μm(波数为515.cm-), 此吸收波峰主要为
分子弯曲振动产生的，吸收峰强度较小。
❖ （2）碳吸收峰： ❖ 1）波长为λ1=16.47μm(波数为607.2cm-), 此吸收波峰为
❖ 如图所示，样品受到一束强度为 I0，分为三部分： ❖ IR 、 IK 和 IT ，因此有
I0 IR IK IT
d
❖ 将上式除 I0 ，可得
❖ R、K、T分别为反射率、吸收率和透射率。
❖ 在上图中的理想镜面，且两面平行的样品的情况下，考虑 光在样品内部经多次反射，忽略干涉效应，透射光的强度
❖ 8、精确度：单个实验室为±10%。
9、测试的影响因素： （1）投射到探测器的杂散光会降低吸收系数的计算值。 （2）参比样品和被测样品的温度必须相同，以避免与温度有
关的晶格吸收对测量的影响。
（3）参比样品的碳浓度应小于1×1015at.cm-3 ，使样品造成的 误差低于最低检测下限的10%。
（4）室温下碳吸收带的半峰宽小于6cm-。仪器平衡调节不正 确或扫描速度过快会导致半峰宽变宽。
（2）由于氧吸收谱带与硅晶格吸收谱带都会随样品温度的改 变而改变，因此测试期间光谱仪样品室的温度恒定为 27℃±5 ℃。
（3）电阻率低于1 Ω.cm的n型硅单晶和电阻率低于3 Ω.cm的 p型硅单晶中的自由载流子吸收比较严重，因此保证参考样 品的电阻率尽量一致。
（4）电阻率低于0.1 Ω.cm的n型硅单晶和电阻率低于0.5 Ω.cm的p型硅单晶中的自由载流子吸收会使大多数光谱仪难 以获得满意的能量。
❖ 一、硅单晶中氧、碳的分布情况 ❖ 1、氧 ：在硅单晶中，以间隙氧的形式存在 ❖ （1）硅中氧的含量： ❖ 直拉单晶硅：4×1017～3×1018原子/cm3 ❖ 多晶硅：1016～1017原子/cm3
❖ （2）最大溶解度： ❖ 熔硅： 2.2×1018原子/cm3 ❖ 固体硅： 2.75×1018原子/cm3
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衷心感谢社会各界对电建事业的明白 关心和 支持。2 0.8.100 9:26:48 09:26A ug-201 0-Aug-2 0
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可怕的不是失败，而是自甘堕落。。0 9:26:48 09:26:4 809:26 Monda y, August 10, 2020
：
❖ I---从吸收峰到零透射线的测量值 ❖ I0---从氧峰所对应的波数值横坐标的垂线与基线的
交点到零透射线的测量值
❖ 半波峰 ：在吸收系数与波数的关系曲线上，取1/2 ❖ αmax为半峰高，在半峰高处吸收峰的宽度波数值。如图所
示
A 基线
C A
B
D
❖ 实际半波峰的作法： ❖ 令C点在上红外光谱吸收峰值的纵坐标上的一点，由C点对
8）重复测量三次，取结果的平均值。
❖ 6、测量结果的计算：将测量值代入 系数 。
❖ 7、氧含量的计算：
计算吸收
❖ 8、精确度：单个实验室为±2%，多个实验室测试为±3%。
9、测试的影响因素：
（1）在氧吸收谱带位置有一个硅晶格吸收振动谱带，参考样 品与待测样品的厚度小于± 0.5%，以避免晶格吸收的影响。
❖ 2、碳：在硅单晶中，一间隙氧的形式存在 ❖ （1）单晶硅中氧碳的含量：1016～1017原子/cm3 ❖ （2）最大溶解度： ❖ 熔硅： 3～4×1018原子/cm3 ❖ 固体硅： 5.5×1017原子/cm3
❖ （3）分布：硅单晶中的碳，由于分凝作用在晶体中呈条纹 状分布，头部低，尾部高。
❖ （4）碳对硅单晶的影响 ❖ 1）碳以替位形式存在，使晶格发生畸变，是硅的生长条纹
可能与碳的分布有关。 ❖ 2）碳在硅单晶中成为杂质氧的成核点，促进氧的沉淀。 ❖ 3）导致晶体中堆垛层错、漩涡缺陷等的产生。降低器件的
反向电压，增大漏电电流，降低器件的性能。
❖ 二、红外光谱法测单晶硅中氧、碳的含量
❖ 1、硅中氧和碳的红外吸收光谱。如图所示
❖ （1）氧吸收峰： ❖ 1）波长为λ1=8.3μm(波数为1205.cm-), 此吸收波峰主要为
❖ （2）制备方法同上，要求参比样品与待测试样品的厚度差 小于0.01mm。参比样品替位碳浓度小于1×1015at.cm-3
5.测试步骤：
1）分别在试样光束和参考比光束中安放样品架，通光孔径为 直径5～10mm.
2）调整透过率0%和100%.
3) 放置在样品架上分别放置待测样品和参考样品。
4）双光束红外分光光度计要调整扫描速度、时间常数、狭缝 宽度和增益等仪器参数。在607.2cm-处作半峰宽。要求半 峰宽不大于6cm-，如图所示。
❖ （2）定氧含量的ASTM(美国材料试验协会）经验公式： ❖ 此方法设定将半峰宽 固定为一常数：32厘米-1，硅单晶
中的氧与αmax 成正比关系（波数为1105cm-1的特征峰）， 采用真空熔化气体分析法，并用空气参考法和差别法测得到 红外吸收光谱计算吸收系数，因此得到ASTM经验公式：
❖ 1）空气参考法： ❖ 室温下（300K): ❖ 77K ：
（仪器在1105cm- 处的分辨率小于5cm- 。） ❖ （2）低温测量装置。 ❖ （3）千分尺，精度0.01mm. ❖ （4)被测试样架和参比样品架。
❖ 4、试样制备：
❖ （1）测试试样
❖ 1）试样切取（从头部取）、研磨，试样的厚度偏差小于 10μm。
❖ 2）抛光：机械抛光或化学抛光，使两表面均呈镜面。
❖ 77K ：
❖ （3）定碳含量的ASTM经验公式：
❖ 用差别法测量得到红外光谱，由于Si-C振动的波数为 607cm-1(16.4微米)。由于在室温条件下，在波长为16微米 处出现硅晶格的吸收波峰，强度很大，因此采用差别法消除 晶格吸收系数。得到经验公式： ASTM公司通过对C的放射 性元素C14试验得到吸收系数与碳含量的关系，得到经验公 式：
应的透射强度大小为 ,过点C作基线的平行线，与波峰两 侧交点之间的波数宽度为半峰宽 。 ❖ 只要证明A点的吸收系数为1/2αmax ,则说明该处得到的波数 宽即为半峰宽： ❖ 证明： ❖ 因为
❖及
❖ 所以
❖ 3、氧、碳含量的计算公式： ❖ （1）爱因斯坦模型理论计算公式：
❖ 此公式在公式推导过程中把Si-O振子电荷看成是完整的电子 电荷，与实际不符，目前不采用此公式计算。
基频峰，吸收峰强度较大。 ❖ 2) 波长为λ2=8.2μm(波数为1217cm-), 此吸收波峰主要为
倍频峰，吸收峰很小。
❖ 2、半导体与光学常数之间的关系 ❖ 半导体对不同波长的光或电磁辐射有不同的吸收性能，
常用吸收系数α来描述这种吸收特性。α的大小与光的 波长λ有关，因而可以构成一个α～λ的连续普带，即 吸收光谱。
子浓度小于 5×1016at.cm-3。测量范围为:室温下1×1016at.cm-3 至最大固溶度。77K时下限降为5×1015at.cm-3 。
❖ 2、测试原理：用红外光谱仪测定Si-C键在607.2cm（16.47μm)处的吸收系数来确定硅晶体中替位碳的含量。
❖ 3、测量仪器
❖ （1）双光束红外分光光度计或傅里叶变换红外光谱仪。 （光谱范围700～550cm,室温下仪器在607.2cm- 处的分辨 率小于2cm- ,在77K时，偏移到仪器在607.5cm- 处的分辨率 小于1cm- 。）
❖ （2）低温恒温器能使试样与参比样品维持在77K的温度。
❖ （3）厚度测量仪，精度0.025mm.
❖ （4)被测试样架和参比样品架避免任何绕过样品的红外辐射。
❖ 4、试样制备： ❖ （1）测试试样 ❖ 1）试样切取（从尾部取样）、研磨。 ❖ 2）抛光：机械抛光或化学抛光，使两表面均呈镜面。 ❖ 3）试样厚度约为2mm或更薄。 ❖ 4）在 试样测量部位，两表面的平整度均不大于2.2 μm。 ❖ 5）试样测量部位试验的厚度均不大于0.005mm。
5）在700 ～550cm-范围内扫描，得到607.2cm-处的硅-碳吸 收带。
6）若要提高灵敏度，采用77K测量时，峰值位于607.5cm-处, 要求半峰宽为3cm-，试样厚度增加到5mm,最大扫描速度为 1cm/min。
❖ 6、测量结果的计算：将测量值代入 系数 。
❖ 7、碳含量的计算：
计算吸收
❖ 因此有
❖ 吸收系数α定义为相当于波的能量经过1/α距离时减弱为 1/e倍。因此α越大，光强度透射减弱越多，光的吸收性能 越高。
❖ 对于硅，R=30%,因此分析红外光谱，根据上式可以计算得 到吸收系数α。
❖ 2、αmax和半峰宽 Δv的求法 ❖ 用如下公式来求吸收系数 αmax 比较麻烦，
❖ 一般用如下公式来求
❖ （3）分布：硅单晶中的氧，由于分凝作用在晶体中呈条纹 状分布，头部高，尾部低。
❖ （4）间隙氧对硅单晶结构和性能产生的影响： ❖ 1）可以增加硅片的机械强度，避免弯曲和翘曲等变形。 ❖ 2）形成热施主，会改变器件的电阻率和反向击穿电压，形
成堆垛层错和漩涡缺陷。 ❖ 3）形成氧沉淀，产生位错、堆垛层错等缺陷。
❖ （4）德国工业标准测氧、碳的经验公式： ❖ 这一公式与ASTM经验公式相比较，由于吸收系数换算为氧、
碳含量的折算系数。因此有：
❖ 此测试条件与ASTM经验公式的测试条件相同
❖ （5）我国测定标准的经验计算公式：
❖ 国内用氦载气熔化-气相色谱装置测定硅中氧含量与红外吸 收系数之间的关系，得到如下经验公式:
法不需放）。
4）双光束红外分光光度计要调整扫描速度、时间常数、狭缝 宽度和增益等仪器参数。在1105cm-处作半峰宽。如图所示。
5）在1300 ～1000cm-范围内扫描，得到1105cm-处的硅-氧 吸收带。
6）吸收峰（T0-T)小于5%时，应采用低温测量。
7）采用78K测量时，峰值位于1127.6cm-(8.8684μm）处，半 峰宽为20cm-。
（5）沉淀氧浓度较高时，其在1230cm-或1073cm-处的吸收 谱带可能会导致间隙氧浓度的测量误差。
（6）300K时，硅中间隙氧吸收带的半峰宽应为32cm-。宽较 大时会导致误差。
❖ 四、我国测试硅晶体中替位碳含量的标准方法 ❖ 1、测试方法与范围： ❖ （1）红外吸收法：利用红外光谱进行定性定量分析的方法 ❖ （2）范围：适用于室温电阻大于0.1Ω.cm的硅晶体，载流
❖ 三、我国测试硅晶体中间隙氧含量的标准方法
❖ 1、测试方法与范围： ❖ （1)红外吸收法 ❖ (2）范围：适用于室温电阻大于0.1Ω.cm的硅晶体。测量范
围为:3.5×1015at.cm-3至最大固溶度。 ❖ 2、用红外光谱仪测定Si-O键在1105cm-处的吸收系数来确
定硅晶体中间隙氧的含量。 ❖ 3、测量仪器 ❖ （1）双光束红外分光光度计或傅里叶变换红外光谱仪。
（5）硅中的Fra Baidu bibliotek格吸收在625cm-处很强，应用差别法测量，以 消除硅晶格吸收带的影响。
（6)本方法的最低检测下限取决于记录仪的信噪比。
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一致是强有力的，而纷争易于被征服 。。20. 8.1020. 8.10Monday, August 10, 2020
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❖ 3）在 试样测量部位，两表面的平整度均不大于2.2 μm.
❖ 4）试样测量部位试验的厚度差均不大于10 μm。 ❖ 5）氧含量大于或等于1×1017at.cm-3 的试样厚度约为2mm;
氧含量 小于1×1017at.cm-3 的试样厚度约为10mm。 ❖ （2）参比样的制备方法同上，要求参比样品与待测试样品
的厚度差小于0.5%。
5.测试步骤：
（1）选择方法：[O] ≥ 1×1017at.cm-3 的试样，用空气参考法 或差别法；含量 [O] ≤ 1×1017at.cm-3 的试样,采用差别。
具体操作步骤：
1）分别在试样光束和参考比光束中安放样品架，通光孔径为 直径5～10mm.
2）调整透过率0%和100%. 3) 放置在样品架上分别放置待测样品和参考样品（空气参考
分子对称伸缩振动产生的，吸收峰强度很小。 ❖ 2) 波长为λ2=9μm(波数为1105.cm-), 此吸收波峰主要为分
子反对称伸缩振动产生的，吸收峰强度最大。 ❖ 3）波长为λ3=19.4μm(波数为515.cm-), 此吸收波峰主要为
分子弯曲振动产生的，吸收峰强度较小。
❖ （2）碳吸收峰： ❖ 1）波长为λ1=16.47μm(波数为607.2cm-), 此吸收波峰为
❖ 如图所示，样品受到一束强度为 I0，分为三部分： ❖ IR 、 IK 和 IT ，因此有
I0 IR IK IT
d
❖ 将上式除 I0 ，可得
❖ R、K、T分别为反射率、吸收率和透射率。
❖ 在上图中的理想镜面，且两面平行的样品的情况下，考虑 光在样品内部经多次反射，忽略干涉效应，透射光的强度
❖ 8、精确度：单个实验室为±10%。
9、测试的影响因素： （1）投射到探测器的杂散光会降低吸收系数的计算值。 （2）参比样品和被测样品的温度必须相同，以避免与温度有
关的晶格吸收对测量的影响。
（3）参比样品的碳浓度应小于1×1015at.cm-3 ，使样品造成的 误差低于最低检测下限的10%。
（4）室温下碳吸收带的半峰宽小于6cm-。仪器平衡调节不正 确或扫描速度过快会导致半峰宽变宽。
（2）由于氧吸收谱带与硅晶格吸收谱带都会随样品温度的改 变而改变，因此测试期间光谱仪样品室的温度恒定为 27℃±5 ℃。
（3）电阻率低于1 Ω.cm的n型硅单晶和电阻率低于3 Ω.cm的 p型硅单晶中的自由载流子吸收比较严重，因此保证参考样 品的电阻率尽量一致。
（4）电阻率低于0.1 Ω.cm的n型硅单晶和电阻率低于0.5 Ω.cm的p型硅单晶中的自由载流子吸收会使大多数光谱仪难 以获得满意的能量。
❖ 一、硅单晶中氧、碳的分布情况 ❖ 1、氧 ：在硅单晶中，以间隙氧的形式存在 ❖ （1）硅中氧的含量： ❖ 直拉单晶硅：4×1017～3×1018原子/cm3 ❖ 多晶硅：1016～1017原子/cm3
❖ （2）最大溶解度： ❖ 熔硅： 2.2×1018原子/cm3 ❖ 固体硅： 2.75×1018原子/cm3
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衷心感谢社会各界对电建事业的明白 关心和 支持。2 0.8.100 9:26:48 09:26A ug-201 0-Aug-2 0
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可怕的不是失败，而是自甘堕落。。0 9:26:48 09:26:4 809:26 Monda y, August 10, 2020
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❖ I---从吸收峰到零透射线的测量值 ❖ I0---从氧峰所对应的波数值横坐标的垂线与基线的
交点到零透射线的测量值
❖ 半波峰 ：在吸收系数与波数的关系曲线上，取1/2 ❖ αmax为半峰高，在半峰高处吸收峰的宽度波数值。如图所
示
A 基线
C A
B
D
❖ 实际半波峰的作法： ❖ 令C点在上红外光谱吸收峰值的纵坐标上的一点，由C点对
8）重复测量三次，取结果的平均值。
❖ 6、测量结果的计算：将测量值代入 系数 。
❖ 7、氧含量的计算：
计算吸收
❖ 8、精确度：单个实验室为±2%，多个实验室测试为±3%。
9、测试的影响因素：
（1）在氧吸收谱带位置有一个硅晶格吸收振动谱带，参考样 品与待测样品的厚度小于± 0.5%，以避免晶格吸收的影响。
❖ 2、碳：在硅单晶中，一间隙氧的形式存在 ❖ （1）单晶硅中氧碳的含量：1016～1017原子/cm3 ❖ （2）最大溶解度： ❖ 熔硅： 3～4×1018原子/cm3 ❖ 固体硅： 5.5×1017原子/cm3
❖ （3）分布：硅单晶中的碳，由于分凝作用在晶体中呈条纹 状分布，头部低，尾部高。
❖ （4）碳对硅单晶的影响 ❖ 1）碳以替位形式存在，使晶格发生畸变，是硅的生长条纹
可能与碳的分布有关。 ❖ 2）碳在硅单晶中成为杂质氧的成核点，促进氧的沉淀。 ❖ 3）导致晶体中堆垛层错、漩涡缺陷等的产生。降低器件的
反向电压，增大漏电电流，降低器件的性能。
❖ 二、红外光谱法测单晶硅中氧、碳的含量
❖ 1、硅中氧和碳的红外吸收光谱。如图所示
❖ （1）氧吸收峰： ❖ 1）波长为λ1=8.3μm(波数为1205.cm-), 此吸收波峰主要为
❖ （2）制备方法同上，要求参比样品与待测试样品的厚度差 小于0.01mm。参比样品替位碳浓度小于1×1015at.cm-3
5.测试步骤：
1）分别在试样光束和参考比光束中安放样品架，通光孔径为 直径5～10mm.
2）调整透过率0%和100%.
3) 放置在样品架上分别放置待测样品和参考样品。
4）双光束红外分光光度计要调整扫描速度、时间常数、狭缝 宽度和增益等仪器参数。在607.2cm-处作半峰宽。要求半 峰宽不大于6cm-，如图所示。
❖ （2）定氧含量的ASTM(美国材料试验协会）经验公式： ❖ 此方法设定将半峰宽 固定为一常数：32厘米-1，硅单晶
中的氧与αmax 成正比关系（波数为1105cm-1的特征峰）， 采用真空熔化气体分析法，并用空气参考法和差别法测得到 红外吸收光谱计算吸收系数，因此得到ASTM经验公式：
❖ 1）空气参考法： ❖ 室温下（300K): ❖ 77K ：
（仪器在1105cm- 处的分辨率小于5cm- 。） ❖ （2）低温测量装置。 ❖ （3）千分尺，精度0.01mm. ❖ （4)被测试样架和参比样品架。
❖ 4、试样制备：
❖ （1）测试试样
❖ 1）试样切取（从头部取）、研磨，试样的厚度偏差小于 10μm。
❖ 2）抛光：机械抛光或化学抛光，使两表面均呈镜面。