隨著2014年6月工信部發(fā)布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，中國的半導(dǎo)體行業(yè)拉開了高速發(fā)展的序幕。近日，備受矚目的國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金三期的正式成立，標(biāo)志著中國集成電路產(chǎn)業(yè)邁入了新的發(fā)展階段，該基金旨在通過大規(guī)模投資推動半導(dǎo)體行業(yè)的自給自足和技術(shù)突破，中國半導(dǎo)體企業(yè)可以更加專注于技術(shù)創(chuàng)新和市場拓展，為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的騰飛提供強(qiáng)大動力。
賽默飛深知集成電路產(chǎn)業(yè)對技術(shù)的極致追求，因此不斷推陳出新，為半導(dǎo)體及相關(guān)行業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)-無論是對半導(dǎo)體材料、集成電路制造還是封裝測試等環(huán)節(jié)，賽默飛都能提供穩(wěn)健可靠的分析方法，在助力客戶全面提升產(chǎn)品良率的同時，也為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新提供新思路。
全面有效的半導(dǎo)體雜質(zhì)控制方案
助力集成電路產(chǎn)品良率提升
隨著半導(dǎo)體器件的尺寸不斷縮小，其結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對雜質(zhì)含量的敏感度也相應(yīng)提高。每降低1%的良率，都可能給客戶帶來數(shù)千萬美元的利潤損失。因此，半導(dǎo)體制造過程中的雜質(zhì)控制已經(jīng)不再是簡單的工藝要求，而是成為決定產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵因素。
痕量金屬元素雜質(zhì)檢測方案
賽默飛可提供從ICP-OES到從單桿到三重四極桿以及高分辨ICPMS全產(chǎn)品線平臺，適用于不同制程的痕量污染物檢測需求，以確保 QA/QC 一致性，減少晶圓缺陷。
應(yīng)用示例：測定光刻膠溶劑中的超痕量元素
半導(dǎo)體光刻膠一般由光引發(fā)劑、樹脂、單體、溶劑和其他助劑等組成，丙二醇甲醚醋酸酯 (PGMEA) 和 N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 是生產(chǎn)亞微米 (μm) 結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光刻膠的基體有機(jī)溶劑，由于光刻膠與晶片表面直接接觸，因此，必須控制其痕量金屬成分的純度。由于 PGMEA 和 NMP具有高揮發(fā)性和高碳含量，可能會造成明顯的多原子干擾。賽默飛iCAP TQs ICP-MS 中結(jié)合冷等離子體、動能歧視和三重四極桿 ICP-MS 技術(shù)方法去除所有多原子干擾。使用冷等離子體時，ICP 離子源以明顯較低的正向功率運(yùn)行，有效抑制了氬和碳的電離，因此去除了隨后產(chǎn)生的所有多原子物質(zhì)，避免其干擾目標(biāo)分析物離子。對于一些在熱等離子體條件下更為敏感的分析物，可自動選擇三重四極桿的質(zhì)量數(shù)偏移分析模式進(jìn)行準(zhǔn)確、無干擾的分析。
痕量離子態(tài)雜質(zhì)檢測方案
賽默飛離子色譜技術(shù)完全滿足超純水、高純試劑、電子氣體中無機(jī)陰離子和銨根的檢測需求，通過在線中和、離子排斥、濃縮等方法，將樣品基質(zhì)在線去除，實現(xiàn)無機(jī)陰離子和銨根的富集，達(dá)到ppb-ppt 級別的痕量雜質(zhì)檢測需求。
應(yīng)用示例：電子氣體二氧化碳中痕量陰離子和銨根的檢測方案
高純電子級二氧化碳主要用于晶圓制造過程中的清洗技術(shù)和沉浸式光刻技術(shù)，國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織(SEMI )在2018年C55-1104中，對二氧化碳產(chǎn)品的純度要求要達(dá)到 99.999% 以上，而相關(guān)企業(yè)對二氧化碳產(chǎn)品的純度要求已達(dá)到 9N級，對陰離子雜質(zhì)和銨根的限度要求達(dá)到 ppb ~ppt級。在樣品測定時，電子級二氧化碳通過流量泵通入超純水中，調(diào)節(jié)吸收時間和吸收體積，測定最終吸收液中的陰離子和銨根含量。常見的吸收方法有離線吸收、半自動吸收和全自動在線吸收。
離子色譜檢測高純氣體吸收液樣品流程示意圖
標(biāo)準(zhǔn)陰離子溶液譜圖
有機(jī)污染物雜質(zhì)分析方案
半導(dǎo)體制造常需要用到一些有機(jī)試劑，比如異丙醇，丙酮，二甲苯等，對這些試劑的純度要求也較高，對生產(chǎn)過程所用的有機(jī)試劑的雜質(zhì)水平必須進(jìn)行嚴(yán)密控制和監(jiān)測以減少污染情況的發(fā)生。賽默飛氣質(zhì)聯(lián)用儀和液質(zhì)聯(lián)用儀能為半導(dǎo)體提供晶圓制程相關(guān)有機(jī)污染物分析、材料分析及研發(fā)中成分解析等行業(yè)領(lǐng)先的有機(jī)分析解決方案。
ISQ7610 GC-MS 單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀
先進(jìn)的質(zhì)譜方案為集成電路研發(fā)提供新思路
光刻膠是半導(dǎo)體產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的核心材料，占據(jù)電子材料的至高點(diǎn)。目前國內(nèi)高端光刻膠的供應(yīng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口，因此加快半導(dǎo)體光刻膠的國產(chǎn)替代不僅可以滿足國內(nèi)市場對高端光刻膠的需求，還可以進(jìn)一步拓展國際市場，提升國內(nèi)企業(yè)的國際競爭力。因此對于光刻膠成分的分析包括對光刻膠中樹脂的研究也成為了研發(fā)的主要重點(diǎn)。Orbitrap™ Exploris™系列高分辨質(zhì)譜儀，不僅可以從復(fù)雜的背景干擾中分離得到目標(biāo)物，對含量極低組分進(jìn)行定性定量檢測，而且可以對未知物定性分析提供了可深度挖掘的原始數(shù)據(jù)，為發(fā)現(xiàn)新化合物、尋找低濃度關(guān)鍵標(biāo)志物提供可能。
Orbitrap Exploris 120
隨著半導(dǎo)體器件的尺寸變得遠(yuǎn)小于常用的表征方法(如SIMS、RBS等)的束斑大小，傳統(tǒng)的表征技術(shù)已經(jīng)不再適用。因此，需要新的概念和技術(shù)來適應(yīng)這種尺寸的變化。
在過去幾年中，已經(jīng)展示了使用自聚焦二次離子質(zhì)譜(SF-SIMS)來確定極小尺寸結(jié)構(gòu)體成分的方法。但這種方法在應(yīng)用中遇到了挑戰(zhàn)：因為SF-SIMS中廣泛使用了較高m/z的二次離子，由此帶來的質(zhì)量干擾會限制SF-SIMS方法達(dá)到低檢測限并無法準(zhǔn)確識別離子信號。
研究表明1Orbitrap™質(zhì)量分析器可以提高質(zhì)量分辨率高達(dá)約20倍，并且具有低于一個ppm的質(zhì)量準(zhǔn)確度，Orbitrap™ SIMS的質(zhì)量分辨能力足以解決限制性的質(zhì)量干擾，從而能夠準(zhǔn)確量化小于20納米的finFET(鰭式場效應(yīng)晶體管)結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)/摻雜劑(<20 nm)。文章中研究分析了由P摻雜的Si0.25Ge0.75的鰭片結(jié)構(gòu) ，P摻雜的SiGe頂部覆蓋有一層約10納米厚的純Ge層。在摻雜過程中，P也可能被摻入周圍的SiO2中。因此，基于雜質(zhì)P−信號強(qiáng)度和基質(zhì)Si−信號強(qiáng)度的經(jīng)典SIMS(二次離子質(zhì)譜)定量方法無法應(yīng)用于這種特定系統(tǒng)，因為這將導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。而Orbitrap™-SIMS的提供了所需的高質(zhì)量分辨能力，以克服在利用質(zhì)譜進(jìn)行摻雜劑分析時遇到的信號干擾問題。
作為科學(xué)服務(wù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，賽默飛憑借其強(qiáng)大的技術(shù)實力和創(chuàng)新精神，在集成電路領(lǐng)域取得了顯著的成就。未來，賽默飛將繼續(xù)為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供全面、可靠的技術(shù)支撐和解決方案。
參考文章：
1：Orbitrap™-SIMS analysis of advanced semiconductor inorganic structures by A. Franquet , V. Spampinato , S. Kayser , W. Vandervorst and P. van der Heide
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