二次离子质谱分析碳化硅中钒杂质含量的研究

摘要

本论文采用二次离子质谱(SIMS)法定量分析离子注入碳化硅样品以及升华法生长的掺杂碳化硅样品中金属钒杂质含量。用相对灵敏度因子的方法，分析痕量杂质钒在碳化硅表面的浓度随深度变化的情况。在SIMS完成成份深度分析过程中，对一次束流强、轰击时间、二次离子收集面积、二次离子种类、二次离子能量范围和质量分辨率等实验参数进行研究，建立了实验分析方法。以离子注入的样品为标样，用二次离子质谱分析了注入的金属钒原子在碳化硅中深度分布，并与TRIM模拟对结果进行了比较。 研究结果表明：选择合适的测试条件，离子注入样品的检测限达到5×10<'14>cm<'-3>，升华法生长的掺杂碳化硅样品中检测限的测量值达到1×10<'14>cm<'-3>。同时获得的杂质深度剖析曲线与TRIM模拟结果相差不大，基本上建立掺钒SiC单晶钒含量SIMS定量测量方法。

目录

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究进展和状况

1.3本课题的意义和主要工作

第二章碳化硅半导体材料晶体结构及其性质

2.1碳化硅材料的基本性质

2.1.1 SiC的结构特性

2.1.2 SiC的基本物理化学性能

2.1.3 SiC的光致发光

2.2碳化硅材料的晶体结构

2.3碳化硅材料的电学性质

第三章碳化硅半导体材料的制备工艺与晶体缺陷

3.1碳化硅单晶生长

3.1.1 Acheson法

3.1.2 LeIy方法

3.1.3籽晶升华方法

3.2碳化硅的薄膜外延生长

3.3碳化硅材料的晶体缺陷

3.3.1孪晶

3.3.2位错

3.3.3蜷线

3.3.4微管缺陷

3.3.5腐蚀坑

第四章二次离子质谱(SIMS)分析技术及实验样品的制备

4.1 SIMS的发展历程

4.2 SIMS的工作原理

4.2.1粒子溅射的级联碰撞与二次离子发射

4.2.2原子团离子的形成机理

4.2.3 CAMECA IMS 4F的结构与性能

4.2.4 SIMS基本关系式

4.3 SIMS深度分析

4.4 SIMS分析中常用的名词

4.4.1浓度与原子密度

4.4.2溅射产额

4.4.3二次离子产率

4.4.4溅射速率

4.4.5基体效应

4.4.6噪声本底

4.5实验参考样品及制备

4.5.1 SIMS参考物质的特点和分类

第五章SIMS实验研究方法分析及结论

5.1 SIMS深度分析条件的建立

5.1.1一次离子束及其分析参数的选择

5.1.2二次离子收集面积的选择

5.1.3质量分辨率的选择与干扰峰的分离

5.1.4轰击时间—溅射深度的转换与深度测量

5.2 SIMS定量分析方法

5.3实验结果及其分析

5.3.1离子注入样品的定量分析

5.3.2检测限结果分析

5.4半绝缘样品的测试应用

5.4.1样品绝缘程度的影响

5.4.2半绝缘样品的SIMS分析

第六章结论

致谢

参考文献

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