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電子氣體

電子氣體廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造的諸多環(huán)節(jié)，包括清洗、離子注入、刻蝕、氣相沉積、摻雜等工藝，因此被稱為芯片制造的血液。集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為電子氣體國產(chǎn)化發(fā)展帶來了機遇，同時國產(chǎn)化也面臨著分離純化、分析檢測等多方面的挑戰(zhàn)。賽默飛憑借其離子色譜的技術(shù)優(yōu)勢，與電子氣體各細分領(lǐng)域客戶通力合作，開發(fā)了多種電子氣體中無機陰離子和銨根雜質(zhì)檢測的全面解決方案。

電子氣體國產(chǎn)化所面臨的挑戰(zhàn)

電子氣體是晶圓制造的第二大耗材，在集成電路生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使用的電子氣體有近百種這些高純氣體從生產(chǎn)到分離純化，以及運輸供應(yīng)階段都存在較高的技術(shù)壁壘，特別是在氣體純化方面，涉及的高性能催化材料、過濾吸附等設(shè)備都需要大量研發(fā)投入。

電子氣體用途多、用量大，電子氣體中的雜質(zhì)含量直接影響最終芯片的良率和可靠性，賽默飛離子色譜系統(tǒng)可為電子氣體中超痕量陰離子和銨根的測定提供同時測定方案，整個系統(tǒng)“只加水"不需要引入任何外接試劑，完全避免引入人工操作帶來的污染和試劑中雜質(zhì)的干擾，獲得極低的系統(tǒng)背景和噪音；且對于復(fù)雜的氣體吸收樣品，賽默飛提供了中和、排斥、在線固相萃取、濃縮等多種譜睿技術(shù)，幫助客戶實現(xiàn)復(fù)雜樣品的在線基質(zhì)消除，具有靈敏、抗干擾、穩(wěn)定、高效、便捷的特點。

離子色譜檢測高純氣體吸收液樣品流程示意圖

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電子級二氧化碳中痕量

陰離子和銨根的檢測方案

半導(dǎo)體工業(yè)中，高純電子級二氧化碳主要用于清洗技術(shù)和沉浸式光刻技術(shù)，二氧化碳的超臨界特性在加工過程中對芯片的損壞降至最低，有著廣泛的前景。國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織（SEMI ）在2018年C55-1104中，對二氧化碳產(chǎn)品的純度要求要達到 99.999% 以上，發(fā)展至今，相關(guān)企業(yè)對二氧化碳產(chǎn)品的純度要求已達到 9N級，對陰離子雜質(zhì)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(diào)節(jié)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。

陰離子分離譜圖（點擊查看大圖）

銨根分離譜圖（點擊查看大圖）

各種離子的定量限（點擊查看大圖）

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賽默飛 ICS-6000 通過大體積上樣和譜睿技術(shù)去除二氧化碳基質(zhì)，并對樣品進行濃縮，再進入離子色譜進行分析檢測。在所示色譜條件下各種離子的定量限可達到0.2ppb，該方法加標(biāo)測試滿足要求，準(zhǔn)確度較高，連續(xù)運行結(jié)果穩(wěn)定，可用于電子級 CO2 吸收液中雜質(zhì)銨根離子和陰離子的分析。該方案同樣適用于非反應(yīng)型惰性氣體，也可以應(yīng)用于高純氣體凈化材料和設(shè)備的性能考察。

三氟化氮中可水解氟化物

的檢測方案

高純?nèi)?span>NF3）具有非常優(yōu)異的蝕刻速率和選擇性，在被蝕刻物表面不留任何殘留物，同時是非常良好的清洗劑，主要用于等離子體刻蝕和化學(xué)氣相沉積（CVD）的清洗。隨著集成電路制程技術(shù)節(jié)點的不斷減小，高純?nèi)男枨罂焖僭鲩L，氣體中雜質(zhì)的檢測也備受關(guān)注。

SEMI組織在2018年C3.39-1011中，對三氟化氮的純度要求要達到 99.98% 以上，對氟離子的限量要求為小于0.1ppm，用的是氟離子選擇性電極測定方法。該方法操作繁瑣，影響因素多，且重復(fù)性不佳。在GB/T21287-2021電子特氣三氟化氮中 氣體純度要求達到5N級，氟離子的限量要求為0.5ppm，已采用離子色譜法測定氟離子的含量，分析效率大大提高。

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在電子工業(yè)迅猛發(fā)展的推動下，國內(nèi)三氟化氮的生產(chǎn)制造水平已與國外發(fā)達國家水平相當(dāng)，目前相關(guān)企業(yè)對氟離子的限量要求達到ppb級。賽默飛Aquion RFIC離子色譜系統(tǒng)，通過大體積進樣和特有的色譜分離技術(shù)，可避免基質(zhì)影響滿足三氟化氮中痕量氟離子限量檢測要求，該方法分析時間短，無需手配淋洗液和再生液，操作便捷，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

Aquion RFIC

  三氟化氮吸收樣品譜圖（點擊查看大圖）

在GB/T21287電子特氣 三氟化氮中采用了多瓶串聯(lián)的吸收方式，這種方法也是經(jīng)典的吸收裝置，第一瓶作為吸收瓶，判斷吸收是否充分，第二瓶可作為吸收瓶，同時也作為空白瓶提供背景值。通過這種方式既可以判斷吸收效率，調(diào)節(jié)氣體流速，還可以提供時時背景，獲得更準(zhǔn)確的測定結(jié)果。

三氟化氮吸收裝置圖（點擊查看大圖）

電子氣體的吸收率是值得關(guān)注的問題，特別是反應(yīng)型氣體如SiF4 、BF3等，除吸收率外，還要關(guān)注反應(yīng)產(chǎn)物對檢測結(jié)果的影響。賽默飛期待與更多客戶通力合作，探討更多電子氣體的吸收與基質(zhì)消除技術(shù)，共同開發(fā)更多電子氣體中痕量雜質(zhì)的檢測方法。

賽默飛半導(dǎo)體材料全面解決方案

除了電子氣體的分析方案外，賽默飛開發(fā)了針對半導(dǎo)體材料包括硅片、光刻膠及輔材、濕電子化學(xué)品、靶材的全面解決方案，包括獨家的Orbitrap技術(shù)對于未知物解析、不同批次樣品的差異分析，以及高純金屬、靶材直接進樣分析的GDMS技術(shù)等，盡在《賽默飛半導(dǎo)體材料檢測應(yīng)用文集》，長按識別下方二維碼即可下載或點擊閱讀原文進入半導(dǎo)體解決方案專題頁面獲取更多解決方案！