導讀

近年來，國內芯片生產力呈爆發式增長。據海關總署數據顯示：2024年前七個月，中國芯片出口總額達到6409.1億元，超過汽車、手機、家電等傳統出口項目，僅次于船舶，是國內第二大出口產業。更為重要的是，在7nm以上芯片上，國內已經形成了完整的產業鏈和配套設施，芯片產業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業核心的強勁增長動力。在芯片制造中，要確保芯片的品質，就必須對半導體原材料及每個芯片生產環節進行嚴格把控，即使痕量污染物也會導致產品的可靠性下降或產品缺陷，并降低產量。島津半導體全面解決方案為您提供從半導體上游試劑、原材料到生產工藝、封裝測試等各個環節的全產業鏈檢測方案，助您嚴格把控生產的每一步，產出更高品質的芯片產品。

賦能創“芯”：島津方案豐富多彩，多機種各顯神通

一、有機物分析方案

有機物分析貫穿半導體原材料到生產工藝的每個環節，島津豐富齊全的色譜質譜產品為半導體產業提供原材料的雜質分析、配方剖析、差異分析，生產工藝過程中的污染物分析等從品控到研發方面的分析方案。

島津半導體有機檢測儀器家族部分成員

有機物分析案例1：基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜儀分析光刻膠中成膜樹脂

光刻膠是光刻工藝的關鍵材料，也是芯片制造中需要重點攻克的“卡脖子”材料。其本身性能對芯片圖形化工藝質量影響較大，并將進一步影響電子器件的性能。光刻膠測試項目除了金屬雜質、樹脂分子量、溶劑純度、粘度、固含量等常規項目外，還有配方剖析等研發方面的內容。應用基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜儀對光刻膠樹脂分子量分布，合成情況進行分析。在m/z 1-3600范圍內，檢測到一系列不同聚合度的質譜峰，相鄰質譜峰平均相差約120 Da，與酚醛樹脂單體-(C8H8O)n-分子量相符，聚合物質譜分布模式與酚醛樹脂理論結構式相符。該方法無需復雜前處理，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。

光刻膠中酚醛樹脂的質譜圖（m/z 1-3600）

有機物分析案例2：潔凈室內揮發性有機污染物（VOCs）分析

在芯片的生產制造環境中，由于需要在納米級別尺度生產和加工集成電路，對空氣環境的潔凈度要求非常高，極其微小的污染都會嚴重影響產品的質量。采用島津GCMS結合大氣濃縮自動進樣系統對半導體潔凈室中65種痕量有機污染物監測分析，在0.1~6.0 nmol/mol濃度范圍內，各組分標準曲線線性良好。

65種 VOCs標準氣體和3種內標氣體色譜圖（1.0 nmol/mol）

部分VOCs組分標準曲線（0.1~6.0 nmol/mol濃度范圍）

二、金屬元素分析方案

半導體行業對材料的純度要求非常高，微量金屬雜質都會對芯片的電學性能造成影響，導致產品良率下降。島津提供從EDX、ICP-OES到ICPMS全產品線平臺，適用于不同制程的金屬元素污染物檢測需求。

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元素

電子特氣廣泛應用于半導體制造中的清洗、成膜、光刻、刻蝕、摻雜等工序，其純度對于半導體器件的質量與成品率影響很大。氣體中的金屬雜質是使半導體產生漏電、晶格缺陷和斷線的主要原因。參考《GB/T 34972-2017電子工業用氣體中金屬含量的測定  電感耦合等離子體質譜法》，使用島津ICPMS-2050系列測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建的接觸層和導電層，金屬鍍層需要具有良好的導電性和耐腐蝕性，因此對金屬鍍層的成分和厚度需要進行控制。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、分析過程無損、環境友好，分析過程簡單的優點。

表2. 晶圓樣品表面金屬鍍層厚度及成分

晶圓樣品測試譜圖

三、離子雜質分析方案

半導體制造工藝涉及清洗液、顯影液、蝕刻液等多種酸堿試劑，有機試劑等。這些化學品中的痕量離子態雜質都會影響芯片成品的可靠性和良品率。離子色譜是分析陰陽離子雜質的一大利器。

離子雜質分析案例：清洗液中離子雜質含量分析

7種陰離子色譜圖（1 μg/mL）

島津半導體全面解決方案在半導體產業鏈的有機物分析、金屬元素、離子態雜質檢測等方面提供優異的分析儀器、軟件、服務和支持，為半導體產業的質控和研發保駕護航。

《微電子行業應用文集》目錄

硅片制造

·       X射線熒光光譜法測定工業硅中雜質元素含量

·       X射線熒光粉末壓片法測定多晶硅中雜質元素含量

·       電感耦合等離子體發射光譜法測定工業硅中雜質元素含量

·       傅立葉變換紅外光譜儀測試半導體材料硅片中氧碳含量        

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

·       使用激光粒度儀測試碳化硅粉末的粒度

芯片制造

濕電子化學品

·       在線總有機碳分析儀測試超純水中總有機碳含量

·       氣相色譜法測定電子級異丙醇含量            

·       氣相色譜法測定工業用丙二醇甲醚乙酸酯含量

·       氣相色譜法測定工業用N-甲基吡咯烷酮含量

電子特氣

·       氣相色譜法快速測定電子特氣三氟化氮中的雜質

·       氣相色譜法測定六氟化硫氣體中的雜質

·       氣相色譜法測定高純氫氣中的雜質            

·       電感耦合等離子體質譜法測定電子工業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氣中的氟化氫氣體

光刻膠

·       電感耦合等離子體質譜法測定紫外固化膠中金屬元素含量

·       基質輔助激光解吸電離飛行時間質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

·       激光粒度儀測定拋光研磨粉的粒度            

·       三重四極桿液質聯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

·       紅外顯微系統測試SIC晶圓外延層的厚度分布

·       光電子能譜技術在GAN半導體材料表征中的應用

·       光電子能譜技術在半導體薄膜材料剖析中的應用

·       掃描探針顯微鏡技術在晶圓上微小電路觀測中的應用

·       掃描探針顯微鏡技術用于芯片微區電學性質失效的分析

·       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

·       氣相色譜質譜聯用法結合液氮制冷型大氣濃縮儀測定潔凈室內空氣中65種VOCS

·       氣相色譜質譜聯用法結合電子制冷型大氣濃縮儀測定潔凈室內空氣中64種VOCS

封裝測試

·       微焦點X射線自動鑒別軟件在集成封裝芯片檢查中的應用

·       BGA芯片內部結結構的觀察

·       LGA芯片內部結構的觀察

·       LED芯片焊接缺陷的觀察

·       光電子能譜技術表征半導體器件引腳斑跡

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