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(dǎo)體技術(shù)不僅在先進(jìn)科研領(lǐng)域，也早已與人們的日常生活密不可分，如半導(dǎo)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(dǎo)體中雜質(zhì)的存在使嚴(yán)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(dǎo)體材料的性質(zhì)產(chǎn)生決定性的影響。因此，痕量水平半導(dǎo)體行業(yè)無機(jī)雜質(zhì)和有機(jī)污染物的檢測是操作過程中的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。
什么是無機(jī)雜質(zhì)？無機(jī)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(dǎo)體材料導(dǎo)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(fù)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(dǎo)體材料都是有害雜質(zhì)。
什么是有機(jī)雜質(zhì)? 有機(jī)雜質(zhì)，也被稱為有機(jī)污染物，其存在可能會導(dǎo)致晶圓表面產(chǎn)生非預(yù)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(dǎo)致在蝕刻及微影工藝中，產(chǎn)生阻塞或遮蔽效應(yīng)；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(dǎo)電性，甚至?xí)?dǎo)致線路短路。半導(dǎo)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(jī)碳分析儀，可以滿足SEMI F57中對于金屬元素及總有機(jī)碳檢測的所有需求，簡單、快捷、可靠！
analytik-jena
01
標(biāo)準(zhǔn)簡介
標(biāo)準(zhǔn)SEMI F57：用于超純水和液態(tài)化學(xué)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(yàn)證。
國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會SEMI為半導(dǎo)體制程設(shè)備提供了一系列環(huán)境、安全和衛(wèi)生方面的準(zhǔn)則，適用于所有用于芯片制造、量測、組裝和測試的設(shè)備。半導(dǎo)體先進(jìn)制程工藝中使用的超純水，超純化學(xué)品的使用要求日益提高，材料的選擇在半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)對UHP液態(tài)化學(xué)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(gòu)設(shè)計(jì)等各方面均提出了要求和有效建議。
02
測試對象
SEMI F57標(biāo)準(zhǔn)適用的主要產(chǎn)品類別有：
1）半導(dǎo)體超純水和液態(tài)化學(xué)品傳送系統(tǒng)中的聚合物材料、組件及過程設(shè)備；
2）管道、配件、閥門、過濾殼體、壓力傳感器、流量計(jì)、計(jì)量器、校準(zhǔn)器。
03
檢測項(xiàng)目及限值
針對金屬離子污染，主要有22類，其分別的限制如下：
04
測試步驟
（1）根據(jù)SEMI F40提取方法的要求進(jìn)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(jìn)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(shè)備
1. 金屬檢測：PlasmaQuant MS 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）
高靈敏度，滿足半導(dǎo)體追求極限低含量檢測需求。
iCRC集成化碰撞反應(yīng)池技術(shù)，高效、安全、快速、方便地消除干擾。
3D聚焦離子反射鏡在提高靈敏度的同時無需維護(hù)降低背景。
全數(shù)字檢測系統(tǒng)高達(dá)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。
高解析四極桿提供更好的質(zhì)量分離效果。
穩(wěn)定強(qiáng)勁的等離子體，適合任何基體樣品測試。
快速分析，冷開機(jī)5分鐘即可達(dá)到工作狀態(tài)。
2. 總有機(jī)碳分析：multi N/C UV HS 總有機(jī)碳分析儀（TOC）
強(qiáng)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(yīng)池。
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(bǔ)償， 無需任何稀釋，免維護(hù)檢測器，滿足潔凈及污染任何狀態(tài)下樣品分析。
較強(qiáng)的抗干擾能力，避免其他雜質(zhì)共存干擾。
高靈敏度，高達(dá)20mL進(jìn)樣體積，靈活調(diào)節(jié)靈敏度，擴(kuò)展應(yīng)用范圍。
免維護(hù)帕爾貼干燥單元，無需模式干燥器及化學(xué)干燥劑，節(jié)省成本，操作更為簡便。
VITA流速管理系統(tǒng)，實(shí)時提供流速補(bǔ)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(fù)校正。
3 小結(jié)
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SEMI F57：用于超純水和液態(tài)化學(xué)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(dǎo)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(qiáng)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(jī)碳分析全套解決方案，深耕元素分析領(lǐng)域，積累眾多分析經(jīng)驗(yàn)。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(jī)碳分析儀完全滿足SEMI F57標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的22種金屬離子和總有機(jī)碳參數(shù)的檢測，助力半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展！
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