硅材料雜質(zhì)元素檢測技術(shù)對比研究

王麗娜 寧夏東夢新材料有限公司

硅材料雜質(zhì)元素檢測，常見的檢測技術(shù)有：電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、輝光放電質(zhì)譜儀、傅立葉紅外光譜儀等方面。由于技術(shù)的不同，所檢測的效果也是不同的。基于此，本文就各項硅材料雜質(zhì)元素檢測技術(shù)進行了比較，其目的就是尋找一種檢測限低、能同時檢測出多元素的快速分析方法，并對其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，給予技術(shù)支持。

一、常見的硅材料雜質(zhì)元素檢測技術(shù)

由于硅材料中所含雜質(zhì)元素相對較為復雜，所以在做硅材料雜質(zhì)元素檢測的時候，只有采取合理的檢測技術(shù)，才能保證硅材料雜質(zhì)元素檢測的效果[1]。下面就常見的硅材料雜質(zhì)元素檢測技術(shù)內(nèi)容，展開了分析和闡述。

（一）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀

（1）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在硅材料雜質(zhì)元素檢測時，首先要將樣品溶液進行霧化處理，處理完之后，再將其送入ICP中心石英管內(nèi)，在高溫和惰性氣體中，形成氣化的狀態(tài)；在形成氣化以后，再展開進一步的處理，以此解出離子化氣體；最后，在形成離子化氣體后，再將其進行進一步轉(zhuǎn)化成帶正電荷的離子，并且經(jīng)過濾器進行荷質(zhì)比分離，既可以按照荷質(zhì)比進行半定量分析也可以按照其特定離子數(shù)目進行定量分析，以此到達檢測的目的。利用檢測器對技術(shù)和濃度等方面進行全面的檢測，明確各個方面之間的關(guān)系，這樣可以準確的檢測出其中是否含有雜質(zhì)元素，如果有可以確定其含量。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在檢測的時候，每分鐘大約可以檢測出5～20個雜質(zhì)元素，其效率相對較高。

（2）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在樣品處理的時候，需要將硅料研磨成粉，再將其放置在PTFE消解罐中進行消解，且粉末越細，消解的效率也越高。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在檢測的時候，性價比相對較高，但是樣品處理相對較為復雜，并且還容易被污染[2]。另外，硅料與HF反應生成SiF4，在加熱的情況下，受溫度的影響，會導致硅料中的雜質(zhì)測量難度相對較高。所以，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的使用效率不是很高。

（二）輝光放電質(zhì)譜儀

（1）輝光放電質(zhì)譜儀在硅材料雜質(zhì)元素檢測中，其效果是非常好的，檢測技術(shù)流程也相對較為便捷。輝光放電質(zhì)譜儀在具體實施的時候，主要是將輝光放電離子源與高分辨率質(zhì)譜相互結(jié)合，這樣就能準確的分析出硅材料中是否存在雜質(zhì)元素。同時，輝光放電質(zhì)譜儀在檢查的時候，能直接利用低壓惰性氣體電離出電子，這樣可以加速正離子與待測樣品進行撞擊，以此形成陰極產(chǎn)生，并且產(chǎn)生濺射。另外，在產(chǎn)生待測離子以后，有效提升檢測的準確性與效率。

（2）輝光放電質(zhì)譜儀在樣品處理的時候，需要將其加工成表面光滑的狀態(tài)，以保證輝光放電質(zhì)譜儀檢測的效果。但是，在輝光放電質(zhì)譜儀檢測的時候，其分辨率相對較差，所以要與其他技術(shù)相互配合。

（三）傅立葉紅外光譜儀

（1）傅立葉紅外光譜儀主要是針對半導體材料中，硅材料所含有的雜質(zhì)元素進行檢測，這些雜質(zhì)的外層電子和空穴，在半導體中的能量，一般都是處于能級的禁帶中，在受外界能量影響的時候，若是外界能量具有良好的合適性，所含有的雜質(zhì)元素就會被吸收，以此有效分析硅材料中是否含雜質(zhì)元素[3]。

（2）傅立葉紅外光譜儀在檢測的時候，由于硅材料雜質(zhì)元素的不同，能極差也存在著較大的差異，所吸收的紅外光波長也有所不同。傅立葉紅外光譜儀通過利用紅外光可以測量到淺能雜質(zhì)元素，并且在吸收光譜圖中清晰的顯示，以便對硅料中所含雜質(zhì)元素進行分析。

（3）傅立葉紅外光譜儀可以實現(xiàn)單晶和多晶一同檢測，其檢測效率是非常高的。同時，傅立葉紅外光譜儀在檢測的時候，需要對樣品進行研磨和處理，針對樣品實際需求，可以加工成所需要的形狀和尺寸，保證樣品表面的平整度，這樣可以為傅立葉紅外光譜儀檢測，提供相對便利的條件。

二、技術(shù)對比

近幾年，隨著硅材料雜質(zhì)元素檢測技術(shù)的發(fā)展，其檢測準確性相對較為穩(wěn)定，在檢測的時候，一般都是利用傅立葉紅外線進行初步的測試，再利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進行雜質(zhì)元素的檢測。但是，在檢測中，可以逐漸發(fā)現(xiàn)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對一些雜質(zhì)元素是無法展開檢測的，這時就需要利用輝光發(fā)電質(zhì)譜儀的方式。主要是因為輝光發(fā)電質(zhì)譜儀在制作樣品時候相對較為簡單，也不會對樣品造成大的損壞，可以有效檢測出會硅材料中所含的雜質(zhì)，但是還需要與其他的檢測技術(shù)相配合，以此解決分辨率較低的問題，確保良好的檢測效果[4]。另外，在檢測的時候，對樣品的處理有著很大的不同，輝光放電質(zhì)譜儀不僅操作相對較為簡單，也不會造成嚴重的污染。

三、結(jié)束語

通過對電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、輝光放電質(zhì)譜儀、傅立葉紅外光譜儀的對比，可以知道在硅材料雜質(zhì)元素檢測的時候，需要根據(jù)實際需求，采取合適的檢測技術(shù)形式進行配合，這樣才能準確的檢測出硅材料中所有的雜質(zhì)元素，以此保證硅材料雜質(zhì)元素檢測的效果和效率。