硅测试深入分析与检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-05-08  

本文针对硅材料的关键性能指标与质量控制需求,系统阐述其核心检测项目与技术规范。重点涵盖纯度分析、结构表征及物理性能测试三大维度,结合国际标准方法解析元素杂质、晶体缺陷等关键参数的定量分析流程,为半导体制造与光伏产业提供标准化检测方案参考。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

硅材料检测体系包含基础物性测试与功能特性验证两大类别。基础物性测试涵盖:纯度等级测定(总金属杂质≤0.1ppb)、晶体结构完整性分析(位错密度<500/cm²)、表面粗糙度测量(Ra≤0.2nm)及氧碳含量检测(氧含量10¹⁷-10¹⁸ atoms/cm³)。功能特性验证包括载流子寿命测定(≥1ms)、电阻率均匀性测试(偏差<±5%)以及热导率评估(>150W/m·K)。针对光伏级多晶硅需额外执行少数载流子扩散长度测量(>300μm),而半导体级单晶硅则需进行晶向偏差检测(<0.5°)。

检测范围

本检测方案适用于以下硅基材料体系:1. 电子级单晶硅锭(直径200-450mm)及其切割晶圆;2. 太阳能级多晶硅锭与铸锭切片;3. 高纯硅粉体原料(粒径0.5-50μm);4. 硅基合金材料(Si-Ge/Si-C体系);5. 非晶硅薄膜材料(厚度50-500nm)。特殊应用场景包含:SOI晶圆键合层质量评估、外延生长层缺陷检测以及离子注入后晶格损伤分析。对于纳米线/量子点等低维硅结构需采用定制化检测协议。

检测方法

元素分析采用辉光放电质谱法(GD-MS)实现ppb级杂质定量,配合二次离子质谱(SIMS)进行深度剖面分析。晶体质量评估通过X射线衍射(XRD)测定晶格常数偏差(精度±0.0001Å),结合透射电子显微镜(TEM)观测位错网络分布。表面特性使用原子力显微镜(AFM)进行三维形貌重构,白光干涉仪测量台阶高度差。电学性能测试执行四探针电阻率测绘(空间分辨率1mm)与微波光电导衰减法(μ-PCD)载流子寿命测量。

检测仪器

核心设备配置包含:1. Thermo Scientific ELEMENT GD-MS系统(质量分辨率>10,000);2. Bruker D8 ADVANCE XRD衍射仪(Cu Kα光源);3. JEOL JEM-ARM300F球差校正TEM(点分辨率0.08nm);4. Keysight 5500 AFM系统(Z轴噪声<0.05nm);5. Semilab WT-2000少子寿命测试仪(动态范围10ns-10ms)。辅助设备需配置低温恒温探针台(77-500K)、激光剥离系统及真空退火装置以完成特殊环境测试。所有仪器均需通过NIST可溯源标准物质进行年度计量校准。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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