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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(dòng)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(dòng)力。

賽默飛深知集成電路產(chǎn)業(yè)對(duì)技術(shù)的追求，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(duì)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(shí)，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(duì)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

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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(tái)，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(huì)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(dòng)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(shí)，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(duì)于一些在熱等離子體條件下更為敏感的分析物，可自動(dòng)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。

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痕量離子態(tài)雜質(zhì)檢測方案

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賽默飛離子色譜技術(shù)在超純水、高純?cè)噭㈦娮託怏w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(shí)現(xiàn)無機(jī)陰離子和銨根的富集，達(dá)到ppb-ppt 級(jí)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(jí)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(duì)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(duì)二氧化碳產(chǎn)品的純度要求已達(dá)到 9N級(jí)，對(duì)陰離子雜質(zhì)和銨根的限度要求達(dá)到 ppb ~ppt級(jí)。在樣品測定時(shí)，電子級(jí)二氧化碳通過流量泵通入超純水中，調(diào)節(jié)吸收時(shí)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(dòng)吸收和全自動(dòng)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（點(diǎn)擊查看大圖）

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(duì)這些試劑的純度要求也較高，對(duì)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)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)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(duì)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(duì)于光刻膠成分的分析包括對(duì)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(duì)含量極低組分進(jìn)行定性定量檢測，而且可以對(duì)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?yàn)镾F-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(huì)限制SF-SIMS方法達(dá)到低檢測限并無法準(zhǔn)確識(shí)別離子信號(hào)。

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(gè)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(hào)強(qiáng)度和基質(zhì)Si?信號(hào)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?yàn)檫@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(shí)遇到的信號(hào)干擾問題。

賽默飛憑借其強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)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