第四讲晶片加工及质量检测.ppt

全反射X射线荧光光谱仪(TXRF) 该仪器具有与ICP-MS或GFAAS相近的探测灵敏度，且为一种非破坏性的分析仪器，已逐渐在微电子工业中作为微量元素的分析之用。 该分析仪器的信号强度较易受到基质元素的影响，但是在微电子行业中晶片材料较为固定且单一，上述干扰问题较易克服，因此，该技术在半导体表面污染及试剂分析中广泛使用。 全反射X射线荧光光谱仪(TXRF) 技术说明： 1、最低绝对检出限：pg级（10-12）； 2、最低相对检出限：ng/mL级（10-9）； 3、同时分析元素数量：近30种； 4、测量元素范围：可以从11号元素Na到92号元素U； 5、样品用量： mL、mg级； 6、可以进行无损分析，也可进行无标样分析； 7、测量时间：一般在10秒－1000秒； 8、输入功率：小于500W； 9、测量操作基本自动化。 空白(除硫外)示例 硅片表面金属玷污的全反射X光荧光光谱测试方法可参考国标GB/T 24578-2009 以下是硅片检测技术的新进展 硅片加工表面宏／微观形貌可采用各种显微镜及3D表面轮廓仪等进行检测，表面损伤分布可以采用择优腐蚀法和分步蚀刻法检测； 粗加工和半精加工硅片的损伤深度宜采用角度抛光法检测，而精加工硅片的损伤深度较小，宜采用截面Raman光谱分析和恒定腐蚀速率法检测； 损伤层的微裂纹、位错、非晶及多晶相变等微观结构应采用分步蚀刻法、平视和剖视TEM分析法及显微Raman光谱仪检测； 表面层宏观残余应力分布用显微Raman光谱仪检测，其微观应变可采用高分辨x射线衍射仪的双晶摇摆曲线的半高宽值来衡量。 动态非接触式硅片测试仪 从虚拟仪器原理出发,构建了虚拟仪器的动态非接触式硅片测试平台,它将电容位移传感器测距技术、电涡流传感器体电阻测试技术和红外光脉冲传感器半导体P/N极性测试技术进行有机的融合。 不仅模拟了信号发生器、数字示波器、程控电源、数字万用表等测试仪器,而且,还具有数据管理、运动控制、位置检测等功能,能对太阳能电池硅片厚度、电阻率、P/N极性等参数进行高速、精确检测和动态筛选,是光伏产业大规模生产的必备之选。 AFM的最大功能是晶片表面粗糙度分析、获得表面形貌的三维图象，而微电子行业对产品的质量控制时普遍需要了解晶片这方面的信息。因此AFM目前广泛地应用于微电子元件立体形貌的观察、进行高宽比及粗糙度的测量。 超微量分析技术 半导体工艺中所使用的材料及化学品中不纯物浓度，多数元素已经到了1 ppb(ng/ml)的程度 超微量分析技术就成为半导体制造行业不可缺少的基本分析需求 微电子化学分析包括材料、晶片表面污染及化学品等三个项目 气相分解配合原子吸收光谱法 感应耦合等离子质谱法 表面液滴扫描配合反射X射线萤光分析 全反射X射线萤光分析(TXRF) 一般均需利用物理化学技术，先将晶片表面的污染物予以溶解，然后再利用高灵敏的仪器作测定 在样品的前处理过程中若处理不当造成污染，或分析物的遗漏，仪器测定过程中干扰效应没有予以消除，将造成分析结果的误差 1.感应耦合等离子质谱法 该仪器的工作原理是根据由电感耦合等离子体所产生的高温作为样品的激发源，由感应线圈上的电流形成振荡磁场，磁场的强度和方向会做周期性的改变，因而使磁场感应生成的电子流受到加速作用而增加动能，此动能在不断地与Ar气碰撞，产生高热而进行传递，最后产生离子化现象，形成高热的等离子体。由于电感耦合等离子体激发源的温度高达6 000一8000K，分析物在此惰性的Ar气等离子体中的停留时间可达2 ms，因此可有效的将分析物原子化或离子化，并予以激发。这已成为目前最理想的一种激发源，样品中的待分析物在高温等离子体中被游离成离子，并导人四极柱式质谱仪中进行分析。该仪器对于水溶液的分析，其探测极限可达1012g/ml的程度，广为半导体制造厂使用。 ICP一MS除了可以分析水溶液样品外，也可以经由样品导入界面的改变而分析固体样品，该分析方式是由激光聚焦后照射到样品表面，此激光束经由样品表面吸收后，继而转变为热能，样品表面经受热而气化挥发后，由载气导人仪器，最后由质谱仪 分析。由于这种分析方法中样品的导人效率高、其有较高灵敏度、可同时进行表面微量分析，目前已逐渐受到重视。 石墨炉原子吸收光谱仪(GFAAS) 虽然ICP - MS是目前最灵敏的多元素同时分析仪器，但对某些元素(包括Fe,Ca,K及Si]进行分析时会受到严重的质谱性干扰，使得这些元素分析结果的准确性受到影响。为解决上述元素用ICP一MS分析的困难，一般使用具有同样灵敏度的GFAAS仪器测定这些元素。 GFAAS的