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【安捷伦】话说半导体 | 二百五十万年过去了，人类还是在玩“石头”

安捷伦科技（中国）有限公司
2019.12.17

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二百五十万年前，人类利用硅的原始形态——石头，开创了石器时代，人类文明由此展开。当下的人们转向了更高深的无人驾驶、人工智能以及物联网技术，而它们都与硅的更高级形态——芯片，有着密不可分的联系。沧海桑田，二百五十万年过去了，人类还在玩“石头”，不同的是现在的“石头”糅合了更多高科技技术。

上世纪中叶，伴随着晶体管的问世，人类以硅为钥匙，打开了电子信息时代的大门。小小的硅晶片，历经几百甚至上千道工序，集成无数的晶体管，最终制成芯片。几乎在制程工艺的每一个步骤，都会使用到超纯化学品，并且对于硅晶片，要严格控制金属元素污染。

超纯化学品中的杂质检测

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硫酸是制程工艺中最常见的湿处理清洗剂，随着半导体技术的发展，对硫酸的纯度要求也以数量级式提高。但由于硫酸基体复杂，其中大量的 S、O 等元素基团会对 Ti、V、Zn、Cr 等元素的测试造成极大的质谱干扰，且样品稀释处理也给碱金属、碱土金属元素检测带来了巨大的挑战。

所以在半导体工厂常常会出现以下对话，

MFG：“喂？这个硫酸样品要加急测试哦，能测多低就测多低，千万不要 out spec 啊！”

CLab：“emmmmm，又是硫酸，Ti、V、Zn、Cr，真是太烦心咯……”

不用担心！

安捷伦 ICP-MS/MS 技术的推出，为半导体行业复杂基质化学品的超痕量分析提供了可靠的解决方案：Agilent 8900 ICP-MS/MS 配备 NH3、O2 等反应气可有效消除硫酸基体的多原子离子干扰，实现硫酸稀释 10 倍直测，并达到 ppt 级检测限，完全满足国内主流制程工艺的要求。具体测试数据如表 1 所示。

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图 1. Agilent 8900 ICP-MS/MS
表 1. 9.8% H2SO4 测试数据

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硅晶片中的金属元素杂质检测

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随着半导体制程的不断发展，硅晶片作为 IC Fab 中最基本的材料，势必会朝着大直径、零缺陷、精抛光、少杂质的方向发展。金属元素杂质会直接影响制程的良率及芯片的品质，因此，对金属杂质含量的检测也愈加严苛。
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图 2. 硅晶片，因其为圆形又称为晶圆
安捷伦 ICP-MS/MS 针对半导体行业中高硅基体的独特设计，有效解决了大量硅沉积抑制仪器灵敏度的问题，突破了传统冷焰分析模式下，采用热焰 1500W 等离子体条件实现了所有元素（包括 Na、K 等碱金属，Ca 等碱土金属）分析，既保证长时间稳定性，又能实现 ppt 级检测限，具体测试数据如表 2 所示。
表 2. 热焰条件下硅晶片表面元素杂质测试数据

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在半导体大硅晶片时代，安捷伦 ICP-MS/MS 技术为不断降低的金属杂质含量检测提供可靠的保障，同时也可作为半导体制程工艺中失效分析的有力工具，持续助力半导体行业的高速发展！

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