硅材料雜質元素檢測技術對比研究

王麗娜 寧夏東夢新材料有限公司

硅材料雜質元素檢測，常見的檢測技術有：電感耦合等離子體質譜儀、輝光放電質譜儀、傅立葉紅外光譜儀等方面。由于技術的不同，所檢測的效果也是不同的。基于此，本文就各項硅材料雜質元素檢測技術進行了比較，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，并對其相關行業的發展，給予技術支持。

一、常見的硅材料雜質元素檢測技術

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

（一）電感耦合等離子體質譜儀

（1）電感耦合等離子體質譜儀在硅材料雜質元素檢測時，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，在高溫和惰性氣體中，形成氣化的狀態；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化成帶正電荷的離子，并且經過濾器進行荷質比分離，既可以按照荷質比進行半定量分析也可以按照其特定離子數目進行定量分析，以此到達檢測的目的。利用檢測器對技術和濃度等方面進行全面的檢測，明確各個方面之間的關系，這樣可以準確的檢測出其中是否含有雜質元素，如果有可以確定其含量。電感耦合等離子體質譜儀在檢測的時候，每分鐘大約可以檢測出5～20個雜質元素，其效率相對較高。

（2）電感耦合等離子體質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測量難度相對較高。所以，電感耦合等離子體質譜儀的使用效率不是很高。

（二）輝光放電質譜儀

（1）輝光放電質譜儀在硅材料雜質元素檢測中，其效果是非常好的，檢測技術流程也相對較為便捷。輝光放電質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譜相互結合，這樣就能準確的分析出硅材料中是否存在雜質元素。同時，輝光放電質譜儀在檢查的時候，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，以此形成陰極產生，并且產生濺射。另外，在產生待測離子以后，有效提升檢測的準確性與效率。

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

（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元素進行檢測，這些雜質的外層電子和空穴，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，所含有的雜質元素就會被吸收，以此有效分析硅材料中是否含雜質元素[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元素進行分析。

（3）傅立葉紅外光譜儀可以實現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、技術對比

近幾年，隨著硅材料雜質元素檢測技術的發展，其檢測準確性相對較為穩定，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譜儀進行雜質元素的檢測。但是，在檢測中，可以逐漸發現電感耦合等離子體質譜儀對一些雜質元素是無法展開檢測的，這時就需要利用輝光發電質譜儀的方式。主要是因為輝光發電質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，但是還需要與其他的檢測技術相配合，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，輝光放電質譜儀不僅操作相對較為簡單，也不會造成嚴重的污染。

三、結束語

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