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【安捷伦】话说半导体 | 二百五十万年过去了,人类还是在玩“石头”

安捷伦发布时间:2019/12/23 14:37 点击: 加载中..

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二百五十万年前,人类利用硅的原始形态——石头,开创了石器时代,人类文明由此展开。当下的人们转向了更高深的无人驾驶、人工智能以及物联网技术,而它们都与硅的更高级形态——芯片,有着密不可分的联系。沧海桑田,二百五十万年过去了,人类还在玩“石头”,不同的是现在的“石头”糅合了更多高科技技术。

上世纪中叶,伴随着晶体管的问世,人类以硅为钥匙,打开了电子信息时代的大门。小小的硅晶片,历经几百甚至上千道工序,集成无数的晶体管,最终制成芯片。几乎在制程工艺的每一个步骤,都会使用到超纯化学品,并且对于硅晶片,要严格控制金属元素污染。

超纯化学品中的杂质检测

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硫酸是制程工艺中最常见的湿处理清洗剂,随着半导体技术的发展,对硫酸的纯度要求也以数量级式提高。但由于硫酸基体复杂,其中大量的 S、O 等元素基团会对 Ti、V、Zn、Cr 等元素的测试造成极大的质谱干扰,且样品稀释处理也给碱金属、碱土金属元素检测带来了巨大的挑战。

所以在半导体工厂常常会出现以下对话:

MFG:“喂?这个硫酸样品要加急测试哦,能测多低就测多低,千万不要 out spec 啊!”

CLab:“emmmmm,又是硫酸,Ti、V、Zn、Cr,真是太烦心咯̷̷”

不用担心!

安捷伦 ICP-MS/MS 技术的推出,为半导体行业复杂基质化学品的超痕量分析提供了可靠的解决方案:Agilent 8900 ICP-MS/MS 配备 NH3、O等反应气可有效消除硫酸基体的多原子离子干扰,实现硫酸稀释 10 倍直测,并达到 ppt 级检测限,完全满足国内主流制程工艺的要求。具体测试数据如表 1 所示。


图 1. Agilent 8900 ICP-MS/MS

表 1. 9.8% H2SO测试数据

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硅晶片中的金属元素杂质检测

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随着半导体制程的不断发展,硅晶片作为 IC Fab 中最基本的材料,势必会朝着大直径、零缺陷、精抛光、少杂质的方向发展。金属元素杂质会直接影响制程的良率及芯片的品质,因此,对金属杂质含量的检测也愈加严苛。

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图 2. 硅晶片,因其为圆形又称为晶圆

安捷伦 ICP-MS/MS 针对半导体行业中高硅基体的独特设计,有效解决了大量硅沉积抑制仪器灵敏度的问题,突破了传统冷焰分析模式下,采用热焰 1500W 等离子体条件实现了所有元素(包括 Na、K 等碱金属,Ca 等碱土金属)分析,既保证长时间稳定性,又能实现 ppt 级检测限,具体测试数据如表 2 所示。

表 2. 热焰条件下硅晶片表面元素杂质测试数据

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在半导体大硅晶片时代,安捷伦 ICP-MS/MS 技术为不断降低的金属杂质含量检测提供可靠的保障,同时也可作为半导体制程工艺中失效分析的有力工具,持续助力半导体行业的高速发展!

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1.  安捷伦半导体分析解决方案

     https://www.agilent.com/zh-cn/solutions/semiconductor-analysis

 2.  ICP-MS 期刊 | 安捷伦半导体行业解决方案创新之路,附海量干货下载

      https://www.agilent.com/zh-cn/icpms-bandaoti

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