導(dǎo)讀

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)芯片生產(chǎn)力呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示：2024年前七個(gè)月，中國(guó)芯片出口總額達(dá)到6409.1億元，超過(guò)汽車、手機(jī)、家電等傳統(tǒng)出口項(xiàng)目，僅次于船舶，是國(guó)內(nèi)第二大出口產(chǎn)業(yè)。更為重要的是，在7nm以上芯片上，國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈和配套設(shè)施，芯片產(chǎn)業(yè)的自給率從十年前的不足10%，提升到如今的25%，彰顯了集成電路作為高科技產(chǎn)業(yè)核心的強(qiáng)勁增長(zhǎng)動(dòng)力。在芯片制造中，要確保芯片的品質(zhì)，就必須對(duì)半導(dǎo)體原材料及每個(gè)芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，即使痕量污染物也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的可靠性下降或產(chǎn)品缺陷，并降低產(chǎn)量。島津半導(dǎo)體全面解決方案為您提供從半導(dǎo)體上游試劑、原材料到生產(chǎn)工藝、封裝測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)的全產(chǎn)業(yè)鏈檢測(cè)方案，助您嚴(yán)格把控生產(chǎn)的每一步，產(chǎn)出更高品質(zhì)的芯片產(chǎn)品。

賦能創(chuàng)“芯”：島津方案豐富多彩，多機(jī)種各顯神通

一、有機(jī)物分析方案

有機(jī)物分析貫穿半導(dǎo)體原材料到生產(chǎn)工藝的每個(gè)環(huán)節(jié)，島津豐富齊全的色譜質(zhì)譜產(chǎn)品為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供原材料的雜質(zhì)分析、配方剖析、差異分析，生產(chǎn)工藝過(guò)程中的污染物分析等從品控到研發(fā)方面的分析方案。

島津半導(dǎo)體有機(jī)檢測(cè)儀器家族部分成員

有機(jī)物分析案例1：基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀分析光刻膠中成膜樹脂

光刻膠是光刻工藝的關(guān)鍵材料，也是芯片制造中需要重點(diǎn)攻克的“卡脖子”材料。其本身性能對(duì)芯片圖形化工藝質(zhì)量影響較大，并將進(jìn)一步影響電子器件的性能。光刻膠測(cè)試項(xiàng)目除了金屬雜質(zhì)、樹脂分子量、溶劑純度、粘度、固含量等常規(guī)項(xiàng)目外，還有配方剖析等研發(fā)方面的內(nèi)容。應(yīng)用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀對(duì)光刻膠樹脂分子量分布，合成情況進(jìn)行分析。在m/z 1-3600范圍內(nèi)，檢測(cè)到一系列不同聚合度的質(zhì)譜峰，相鄰質(zhì)譜峰平均相差約120 Da，與酚醛樹脂單體-(C8H8O)n-分子量相符，聚合物質(zhì)譜分布模式與酚醛樹脂理論結(jié)構(gòu)式相符。該方法無(wú)需復(fù)雜前處理，將光刻膠原液稀釋后直接上樣，具有分析速度快、成本低的特點(diǎn)。

光刻膠中酚醛樹脂的質(zhì)譜圖（m/z 1-3600）

有機(jī)物分析案例2：潔凈室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）分析

在芯片的生產(chǎn)制造環(huán)境中，由于需要在納米級(jí)別尺度生產(chǎn)和加工集成電路，對(duì)空氣環(huán)境的潔凈度要求非常高，極其微小的污染都會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。采用島津GCMS結(jié)合大氣濃縮自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)對(duì)半導(dǎo)體潔凈室中65種痕量有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)分析，在0.1~6.0 nmol/mol濃度范圍內(nèi)，各組分標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好。

65種 VOCs標(biāo)準(zhǔn)氣體和3種內(nèi)標(biāo)氣體色譜圖（1.0 nmol/mol）

部分VOCs組分標(biāo)準(zhǔn)曲線（0.1~6.0 nmol/mol濃度范圍）

二、金屬元素分析方案

半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)材料的純度要求非常高，微量金屬雜質(zhì)都會(huì)對(duì)芯片的電學(xué)性能造成影響，導(dǎo)致產(chǎn)品良率下降。島津提供從EDX、ICP-OES到ICPMS全產(chǎn)品線平臺(tái)，適用于不同制程的金屬元素污染物檢測(cè)需求。

島津元素分析儀器家族部分成員

金屬元素分析案例1：ICPMS分析電子氣體中金屬雜質(zhì)元素

電子特氣廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造中的清洗、成膜、光刻、刻蝕、摻雜等工序，其純度對(duì)于半導(dǎo)體器件的質(zhì)量與成品率影響很大。氣體中的金屬雜質(zhì)是使半導(dǎo)體產(chǎn)生漏電、晶格缺陷和斷線的主要原因。參考《GB/T 34972-2017電子工業(yè)用氣體中金屬含量的測(cè)定  電感耦合等離子體質(zhì)譜法》，使用島津ICPMS-2050系列測(cè)試電子氣體氬氣中多種元素的含量。方法檢出限在0.0002~1.0702 μg/L范圍。

表1. 電子氣體氬氣中多種元素的含量

金屬元素分析案例2：EDX分析晶圓表面鍍層金屬成分和厚度晶圓表面的金屬鍍層是在硅晶片上創(chuàng)建的接觸層和導(dǎo)電層，金屬鍍層需要具有良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性，因此對(duì)金屬鍍層的成分和厚度需要進(jìn)行控制。島津EDX分析晶圓樣品表面的金屬鍍層厚度和成分，具有分析速度快、分析過(guò)程無(wú)損、環(huán)境友好，分析過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

表2. 晶圓樣品表面金屬鍍層厚度及成分

晶圓樣品測(cè)試譜圖

三、離子雜質(zhì)分析方案

半導(dǎo)體制造工藝涉及清洗液、顯影液、蝕刻液等多種酸堿試劑，有機(jī)試劑等。這些化學(xué)品中的痕量離子態(tài)雜質(zhì)都會(huì)影響芯片成品的可靠性和良品率。離子色譜是分析陰陽(yáng)離子雜質(zhì)的一大利器。

離子雜質(zhì)分析案例：清洗液中離子雜質(zhì)含量分析

7種陰離子色譜圖（1 μg/mL）

島津半導(dǎo)體全面解決方案在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的有機(jī)物分析、金屬元素、離子態(tài)雜質(zhì)檢測(cè)等方面提供優(yōu)異的分析儀器、軟件、服務(wù)和支持，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的質(zhì)控和研發(fā)保駕護(hù)航。

《微電子行業(yè)應(yīng)用文集》目錄

硅片制造

·       X射線熒光光譜法測(cè)定工業(yè)硅中雜質(zhì)元素含量

·       X射線熒光粉末壓片法測(cè)定多晶硅中雜質(zhì)元素含量

·       電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定工業(yè)硅中雜質(zhì)元素含量

·       傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)試半導(dǎo)體材料硅片中氧碳含量        

·       電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定碳化硅粉末中的微量元素含量        

·       使用激光粒度儀測(cè)試碳化硅粉末的粒度

芯片制造

濕電子化學(xué)品

·       在線總有機(jī)碳分析儀測(cè)試超純水中總有機(jī)碳含量

·       氣相色譜法測(cè)定電子級(jí)異丙醇含量            

·       氣相色譜法測(cè)定工業(yè)用丙二醇甲醚乙酸酯含量

·       氣相色譜法測(cè)定工業(yè)用N-甲基吡咯烷酮含量

電子特氣

·       氣相色譜法快速測(cè)定電子特氣三氟化氮中的雜質(zhì)

·       氣相色譜法測(cè)定六氟化硫氣體中的雜質(zhì)

·       氣相色譜法測(cè)定高純氫氣中的雜質(zhì)            

·       電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定電子工業(yè)用氬氣中多種金屬含量

·       傅里葉紅外光譜儀定量分析電子特氣氮?dú)?/span>中的氟化氫氣體

光刻膠

·       電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定紫外固化膠中金屬元素含量

·       基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀分析光刻膠中酚醛樹脂的分子量

·       紅外光譜法分析光刻膠的主成分

拋光材料

·       激光粒度儀測(cè)定拋光研磨粉的粒度            

·       三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀分析拋光液中的烷基酚聚氧乙烯醚成分

晶圓及芯片

·       傅立葉紅外光譜儀定性分析晶圓鍍膜層中的SI-H鍵

·       傅立葉變換紅外光譜儀和紅外聚焦附件分析晶圓片中微處理單元

·       紅外顯微系統(tǒng)測(cè)試SIC晶圓外延層的厚度分布

·       光電子能譜技術(shù)在GAN半導(dǎo)體材料表征中的應(yīng)用

·       光電子能譜技術(shù)在半導(dǎo)體薄膜材料剖析中的應(yīng)用

·       掃描探針顯微鏡技術(shù)在晶圓上微小電路觀測(cè)中的應(yīng)用

·       掃描探針顯微鏡技術(shù)用于芯片微區(qū)電學(xué)性質(zhì)失效的分析

·       掃描探針顯微鏡表征二氧化硅薄膜材料的表面形貌以及粗糙度

潔凈室

·       氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法結(jié)合液氮制冷型大氣濃縮儀測(cè)定潔凈室內(nèi)空氣中65種VOCS

·       氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法結(jié)合電子制冷型大氣濃縮儀測(cè)定潔凈室內(nèi)空氣中64種VOCS

封裝測(cè)試

·       微焦點(diǎn)X射線自動(dòng)鑒別軟件在集成封裝芯片檢查中的應(yīng)用

·       BGA芯片內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)的觀察

·       LGA芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察

·       LED芯片焊接缺陷的觀察

·       光電子能譜技術(shù)表征半導(dǎo)體器件引腳斑跡

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