隨著2014年6月工信部發布《國家集成電路產業發展推進綱要》，中國的半導體行業拉開了高速發展的序幕。近日，備受矚目的國家集成電路產業投資基金三期的正式成立，標志著中國集成電路產業邁入了新的發展階段，該基金旨在通過大規模投資推動半導體行業的自給自足和技術突破，中國半導體企業可以更加專注于技術創新和市場拓展，為中國集成電路產業的騰飛提供強大動力。
賽默飛深知集成電路產業對技術的極致追求，因此不斷推陳出新，為半導體及相關行業的關鍵環節-無論是對半導體材料、集成電路制造還是封裝測試等環節，賽默飛都能提供穩健可靠的分析方法，在助力客戶全面提升產品良率的同時，也為半導體產業的研發創新提供新思路。
全面有效的半導體雜質控制方案
助力集成電路產品良率提升
隨著半導體器件的尺寸不斷縮小，其結構越來越復雜，對雜質含量的敏感度也相應提高。每降低1%的良率，都可能給客戶帶來數千萬美元的利潤損失。因此，半導體制造過程中的雜質控制已經不再是簡單的工藝要求，而是成為決定產品成敗的關鍵因素。
痕量金屬元素雜質檢測方案
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。
應用示例：測定光刻膠溶劑中的超痕量元素
半導體光刻膠一般由光引發劑、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) 是生產亞微米 (μm) 結構的半導體光刻膠的基體有機溶劑，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 中結合冷等離子體、動能歧視和三重四極桿 ICP-MS 技術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行，有效抑制了氬和碳的電離，因此去除了隨后產生的所有多原子物質，避免其干擾目標分析物離子。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量數偏移分析模式進行準確、無干擾的分析。
痕量離子態雜質檢測方案
賽默飛離子色譜技術完全滿足超純水、高純試劑、電子氣體中無機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，將樣品基質在線去除，實現無機陰離子和銨根的富集，達到ppb-ppt 級別的痕量雜質檢測需求。
應用示例：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和沉浸式光刻技術，國際半導體設備與材料組織(SEMI )在2018年C55-1104中，對二氧化碳產品的純度要求要達到 99.999% 以上，而相關企業對二氧化碳產品的純度要求已達到 9N級，對陰離子雜質和銨根的限度要求達到 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，調節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
標準陰離子溶液譜圖
有機污染物雜質分析方案
半導體制造常需要用到一些有機試劑，比如異丙醇，丙酮，二甲苯等，對這些試劑的純度要求也較高，對生產過程所用的有機試劑的雜質水平必須進行嚴密控制和監測以減少污染情況的發生。賽默飛氣質聯用儀和液質聯用儀能為半導體提供晶圓制程相關有機污染物分析、材料分析及研發中成分解析等行業領先的有機分析解決方案。
ISQ7610 GC-MS 單四極桿氣質聯用儀
先進的質譜方案為集成電路研發提供新思路
光刻膠是半導體產產業的核心材料，占據電子材料的至高點。目前國內高端光刻膠的供應嚴重依賴進口，因此加快半導體光刻膠的國產替代不僅可以滿足國內市場對高端光刻膠的需求，還可以進一步拓展國際市場，提升國內企業的國際競爭力。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的主要重點。Orbitrap™ Exploris™系列高分辨質譜儀，不僅可以從復雜的背景干擾中分離得到目標物，對含量極低組分進行定性定量檢測，而且可以對未知物定性分析提供了可深度挖掘的原始數據，為發現新化合物、尋找低濃度關鍵標志物提供可能。
Orbitrap Exploris 120
隨著半導體器件的尺寸變得遠小于常用的表征方法(如SIMS、RBS等)的束斑大小，傳統的表征技術已經不再適用。因此，需要新的概念和技術來適應這種尺寸的變化。
在過去幾年中，已經展示了使用自聚焦二次離子質譜(SF-SIMS)來確定極小尺寸結構體成分的方法。但這種方法在應用中遇到了挑戰：因為SF-SIMS中廣泛使用了較高m/z的二次離子，由此帶來的質量干擾會限制SF-SIMS方法達到低檢測限并無法準確識別離子信號。
研究表明1Orbitrap™質量分析器可以提高質量分辨率高達約20倍，并且具有低于一個ppm的質量準確度，Orbitrap™ SIMS的質量分辨能力足以解決限制性的質量干擾，從而能夠準確量化小于20納米的finFET(鰭式場效應晶體管)結構中的雜質/摻雜劑(<20 nm)。文章中研究分析了由P摻雜的Si0.25Ge0.75的鰭片結構 ，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P−信號強度和基質Si−信號強度的經典SIMS(二次離子質譜)定量方法無法應用于這種特定系統，因為這將導致結果不準確。而Orbitrap™-SIMS的提供了所需的高質量分辨能力，以克服在利用質譜進行摻雜劑分析時遇到的信號干擾問題。
作為科學服務領域的領導者，賽默飛憑借其強大的技術實力和創新精神，在集成電路領域取得了顯著的成就。未來，賽默飛將繼續為中國半導體產業的高質量發展提供全面、可靠的技術支撐和解決方案。
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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