前言
自1947年第一塊晶體管誕生,,人類從此步入了飛速發(fā)展的電子時代,。經(jīng)歷70多年的發(fā)展,半導體技術不僅在先進科研領域,,也早已與人們的日常生活密不可分,,如半導體芯片、智能汽車,、智慧電網(wǎng),、5G通信、航空航天,、國防,、醫(yī)療衛(wèi)生等等。
1 挑戰(zhàn)
半導體中雜質(zhì)的存在使嚴格按周期性排列的原子所產(chǎn)生的周期性勢場受到破壞,,這對半導體材料的性質(zhì)產(chǎn)生決定性的影響,。因此,痕量水平半導體行業(yè)無機雜質(zhì)和有機污染物的檢測是操作過程中的一項重大挑戰(zhàn),。
什么是無機雜質(zhì),?無機雜質(zhì),按照雜質(zhì)電離能的大小可分為淺能級雜質(zhì)和深能級雜質(zhì),。淺能級雜質(zhì)對半導體材料導電性質(zhì)影響大,,如Ⅲ族元素硼,、鋁、鎵,、銦和V族元素磷,、 砷、銻,;而深能級雜質(zhì)對少數(shù)載流子的復合影響更顯著,,尤其過渡金屬元素,如銅,、銀,、金、鐵,、鈷,、鎳、鉻,、錳,、鉬等。除特殊用途外,,重金屬元素對于半導體材料都是有害雜質(zhì),。
什么是有機雜質(zhì)? 有機雜質(zhì),也被稱為有機污染物,,其存在可能會導致晶圓表面產(chǎn)生非預期的疏水性質(zhì),、增加表面的粗糙度、產(chǎn)生霧化表面,、和破壞外延層的生長,,且在未先移除污染物的情況下,也會影響金屬污染的清洗效果,。粒子污染則可能導致在蝕刻及微影工藝中,,產(chǎn)生阻塞或遮蔽效應;在薄膜成長或沉積過程中,,產(chǎn)生針孔和微孔,,若粒子顆粒較大且具有導電性,甚至會導致線路短路,。半導體元件生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢品的原因,,50%是由清洗試劑以及材料內(nèi)部的污染元素造成的!
2 解決方案
通過配置高靈敏PlasmaQuant MS ICP-MS和濕法multi N/C UV HS總有機碳分析儀,,可以滿足SEMI F57中對于金屬元素及總有機碳檢測的所有需求,,簡單、快捷,、可靠,!


analytik-jena
01
標準簡介
標準SEMI F57:用于超純水和液態(tài)化學品輸送系統(tǒng)的聚合物材料及組件的規(guī)范文件,,規(guī)定了在UPW分配系統(tǒng)中輸送超純水(UPW)的超高純度(UHP)聚合物材料和組件的最低性能要求,。主要針對聚合物材料和組件的性能要求和驗證,。
國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會SEMI為半導體制程設備提供了一系列環(huán)境、安全和衛(wèi)生方面的準則,,適用于所有用于芯片制造,、量測、組裝和測試的設備,。半導體先進制程工藝中使用的超純水,,超純化學品的使用要求日益提高,材料的選擇在半導體濕法工藝中越發(fā)重要,,對含氟聚合物的純度要求也越來越高,。SEMI F57標準對UHP液態(tài)化學品輸送系統(tǒng)(LCDS)中高聚合物材料和組件的選擇、生產(chǎn)過程,、產(chǎn)品結(jié)構設計等各方面均提出了要求和有效建議,。
02
測試對象
SEMI F57標準適用的主要產(chǎn)品類別有:
1)半導體超純水和液態(tài)化學品傳送系統(tǒng)中的聚合物材料、組件及過程設備,;
2)管道,、配件、閥門,、過濾殼體,、壓力傳感器、流量計,、計量器,、校準器。
03
檢測項目及限值
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針對金屬離子污染,,主要有22類,其分別的限制如下:
TOC可以對半導體加工產(chǎn)生影響,,包括硅氧化,、蝕刻均勻性、清洗(包括晶片和掩模),、粘附,、柵氧化層擊穿電壓、外延,、原子層沉積(ALD),、氮化硅的CVD或其他薄膜沉積步驟,。TOC限值要求如下:
04
測試步驟
(1)根據(jù)SEMI F40提取方法的要求進行沖洗和浸泡后,取5cmX5cm樣品,,浸泡4個樣品,,1個空白水樣。分別在24h,,72h,,120h,168h進行測試,。提取方法如下:
(3) 取樣量 4L/D≥10 (L-長度 D-直徑)
05
檢測設備
1. 金屬檢測:PlasmaQuant MS 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)
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高靈敏度,滿足半導體追求極限低含量檢測需求,。
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iCRC集成化碰撞反應池技術,,高效、安全,、快速,、方便地消除干擾。
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3D聚焦離子反射鏡在提高靈敏度的同時無需維護降低背景,。
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全數(shù)字檢測系統(tǒng)高達11個數(shù)量級的線性動態(tài)范圍,,使得高低濃度測量無需分別校正。
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高解析四極桿提供更好的質(zhì)量分離效果,。
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穩(wěn)定強勁的等離子體,,適合任何基體樣品測試。
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快速分析,,冷開機5分鐘即可達到工作狀態(tài),。
低消耗,氬氣消耗量僅為常規(guī)儀器的一半,。
2. 總有機碳分析:multi N/C UV HS 總有機碳分析儀(TOC)
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強氧化消解能力保證樣品完全氧化,,254nm和185nm雙波長高能量紫外反應池。
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全量程高聚焦NDIR檢測器,,0-10000ppm測量范圍,,無需量程轉(zhuǎn)換。自動漂移校正,、補償,, 無需任何稀釋,免維護檢測器,滿足潔凈及污染任何狀態(tài)下樣品分析,。
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較強的抗干擾能力,,避免其他雜質(zhì)共存干擾。
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高靈敏度,,高達20mL進樣體積,,靈活調(diào)節(jié)靈敏度,擴展應用范圍,。
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免維護帕爾貼干燥單元,,無需模式干燥器及化學干燥劑,節(jié)省成本,,操作更為簡便。
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VITA流速管理系統(tǒng),,實時提供流速補償消除波動,,得到絕對可靠的分析結(jié)果,儀器長期穩(wěn)定,,一年內(nèi)無需反復校正,。
較強的耐鹽能力,最高可允許85g/L含鹽樣品直接進樣分析,。
3 小結(jié)
根據(jù)標準SEMI F57:用于超純水和液態(tài)化學品輸送系統(tǒng)的聚合物材料及組件的規(guī)范文件要求,,評價半導體輸送管道的性能,鑒于浸泡液的成分多樣性,,需要儀器具有較強的抗干擾能力,,同時對于潔凈與污染的評估需求,需要儀器既具有高靈敏度,,又具有寬范圍的能力,。
?德國耶拿長期致力于金屬離子及總有機碳分析全套解決方案,深耕元素分析領域,,積累眾多分析經(jīng)驗,。德國品質(zhì),追求創(chuàng)新,,德國耶拿PlasmaQuant MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)和multi N/C UV HS總有機碳分析儀完全滿足SEMI F57標準中規(guī)定的22種金屬離子和總有機碳參數(shù)的檢測,,助力半導體行業(yè)的發(fā)展!
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