导读

近年来，国内芯片生产力呈爆发式增长。据海关总署数据显示：2024年前七个月，中国芯片出口总额达到6409.1亿元，超过汽车、手机、家电等传统出口项目，仅次于船舶，是国内第二大出口产业。更为重要的是，在7nm以上芯片上，国内已经形成了完整的产业链和配套设施，芯片产业的自给率从十年前的不足10%，提升到如今的25%，彰显了集成电路作为高科技产业核心的强劲增长动力。在芯片制造中，要确保芯片的品质，就必须对半导体原材料及每个芯片生产环节进行严格把控，即使痕量污染物也会导致产品的可靠性下降或产品缺陷，并降低产量。岛津半导体全面解决方案为您提供从半导体上游试剂、原材料到生产工艺、封装测试等各个环节的全产业链检测方案，助您严格把控生产的每一步，产出更高品质的芯片产品。

赋能创“芯”：岛津方案丰富多彩，多机种各显神通

一、有机物分析方案

有机物分析贯穿半导体原材料到生产工艺的每个环节，岛津丰富齐全的色谱质谱产品为半导体产业提供原材料的杂质分析、配方剖析、差异分析，生产工艺过程中的污染物分析等从品控到研发方面的分析方案。

岛津半导体有机检测仪器家族部分成员

有机物分析案例1：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪分析光刻胶中成膜树脂

光刻胶是光刻工艺的关键材料，也是芯片制造中需要重点攻克的“卡脖子”材料。其本身性能对芯片图形化工艺质量影响较大，并将进一步影响电子器件的性能。光刻胶测试项目除了金属杂质、树脂分子量、溶剂纯度、粘度、固含量等常规项目外，还有配方剖析等研发方面的内容。应用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪对光刻胶树脂分子量分布，合成情况进行分析。在m/z 1-3600范围内，检测到一系列不同聚合度的质谱峰，相邻质谱峰平均相差约120 Da，与酚醛树脂单体-(C8H8O)n-分子量相符，聚合物质谱分布模式与酚醛树脂理论结构式相符。该方法无需复杂前处理，将光刻胶原液稀释后直接上样，具有分析速度快、成本低的特点。

光刻胶中酚醛树脂的质谱图（m/z 1-3600）

有机物分析案例2：洁净室内挥发性有机污染物（VOCs）分析

在芯片的生产制造环境中，由于需要在纳米级别尺度生产和加工集成电路，对空气环境的洁净度要求非常高，极其微小的污染都会严重影响产品的质量。采用岛津GCMS结合大气浓缩自动进样系统对半导体洁净室中65种痕量有机污染物监测分析，在0.1~6.0 nmol/mol浓度范围内，各组分标准曲线线性良好。

65种 VOCs标准气体和3种内标气体色谱图（1.0 nmol/mol）

部分VOCs组分标准曲线（0.1~6.0 nmol/mol浓度范围）

二、金属元素分析方案

半导体行业对材料的纯度要求非常高，微量金属杂质都会对芯片的电学性能造成影响，导致产品良率下降。岛津提供从EDX、ICP-OES到ICPMS全产品线平台，适用于不同制程的金属元素污染物检测需求。

岛津元素分析仪器家族部分成员

金属元素分析案例1：ICPMS分析电子气体中金属杂质元素

电子特气广泛应用于半导体制造中的清洗、成膜、光刻、刻蚀、掺杂等工序，其纯度对于半导体器件的质量与成品率影响很大。气体中的金属杂质是使半导体产生漏电、晶格缺陷和断线的主要原因。参考《GB/T 34972-2017电子工业用气体中金属含量的测定  电感耦合等离子体质谱法》，使用岛津ICPMS-2050系列测试电子气体氩气中多种元素的含量。方法检出限在0.0002~1.0702 μg/L范围。

表1. 电子气体氩气中多种元素的含量

金属元素分析案例2：EDX分析晶圆表面镀层金属成分和厚度晶圆表面的金属镀层是在硅晶片上创建的接触层和导电层，金属镀层需要具有良好的导电性和耐腐蚀性，因此对金属镀层的成分和厚度需要进行控制。岛津EDX分析晶圆样品表面的金属镀层厚度和成分，具有分析速度快、分析过程无损、环境友好，分析过程简单的优点。

表2. 晶圆样品表面金属镀层厚度及成分

晶圆样品测试谱图

三、离子杂质分析方案

半导体制造工艺涉及清洗液、显影液、蚀刻液等多种酸碱试剂，有机试剂等。这些化学品中的痕量离子态杂质都会影响芯片成品的可靠性和良品率。离子色谱是分析阴阳离子杂质的一大利器。

离子杂质分析案例：清洗液中离子杂质含量分析

7种阴离子色谱图（1 μg/mL）

岛津半导体全面解决方案在半导体产业链的有机物分析、金属元素、离子态杂质检测等方面提供优异的分析仪器、软件、服务和支持，为半导体产业的质控和研发保驾护航。

《微电子行业应用文集》目录

硅片制造

·       X射线荧光光谱法测定工业硅中杂质元素含量

·       X射线荧光粉末压片法测定多晶硅中杂质元素含量

·       电感耦合等离子体发射光谱法测定工业硅中杂质元素含量

·       傅立叶变换红外光谱仪测试半导体材料硅片中氧碳含量        

·       电感耦合等离子体发射光谱法测定碳化硅粉末中的微量元素含量        

·       使用激光粒度仪测试碳化硅粉末的粒度

芯片制造

湿电子化学品

·       在线总有机碳分析仪测试超纯水中总有机碳含量

·       气相色谱法测定电子级异丙醇含量            

·       气相色谱法测定工业用丙二醇甲醚乙酸酯含量

·       气相色谱法测定工业用N-甲基吡咯烷酮含量

电子特气

·       气相色谱法快速测定电子特气三氟化氮中的杂质

·       气相色谱法测定六氟化硫气体中的杂质

·       气相色谱法测定高纯氢气中的杂质            

·       电感耦合等离子体质谱法测定电子工业用氩气中多种金属含量

·       傅里叶红外光谱仪定量分析电子特气氮气中的氟化氢气体

光刻胶

·       电感耦合等离子体质谱法测定紫外固化胶中金属元素含量

·       基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪分析光刻胶中酚醛树脂的分子量

·       红外光谱法分析光刻胶的主成分

抛光材料

·       激光粒度仪测定抛光研磨粉的粒度            

·       三重四极杆液质联用仪分析抛光液中的烷基酚聚氧乙烯醚成分

晶圆及芯片

·       傅立叶红外光谱仪定性分析晶圆镀膜层中的SI-H键

·       傅立叶变换红外光谱仪和红外聚焦附件分析晶圆片中微处理单元

·       红外显微系统测试SIC晶圆外延层的厚度分布

·       光电子能谱技术在GAN半导体材料表征中的应用

·       光电子能谱技术在半导体薄膜材料剖析中的应用

·       扫描探针显微镜技术在晶圆上微小电路观测中的应用

·       扫描探针显微镜技术用于芯片微区电学性质失效的分析

·       扫描探针显微镜表征二氧化硅薄膜材料的表面形貌以及粗糙度

洁净室

·       气相色谱质谱联用法结合液氮制冷型大气浓缩仪测定洁净室内空气中65种VOCS

·       气相色谱质谱联用法结合电子制冷型大气浓缩仪测定洁净室内空气中64种VOCS

封装测试

·       微焦点X射线自动鉴别软件在集成封装芯片检查中的应用

·       BGA芯片内部结结构的观察

·       LGA芯片内部结构的观察

·       LED芯片焊接缺陷的观察

·       光电子能谱技术表征半导体器件引脚斑迹

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