应用案例——半导体材料行业

2023-6-14 15:22

案例一、痕量金属检测

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    痕量金属的检测和定量是半导体工业中的一个重要分析任务。

    TOF-SIMS能够以同位素灵敏度检测所有元素(即使是轻质元素)。

    高质量分辨率,高质量精度和良好的信噪比可使灵敏度达到1E7至1E9 atoms/cm2。

    该技术可应用于带图案的硅片,甚至硅片的背面,也不会降低灵敏度。

    该技术通过使用外部标准进行定量,其准确度与其他技术(如TXRF或ICP-MS)相当。

如图所示硅片表面质谱的细节。高质量分辨率和准确度使得痕量金属可以明确被识别。

案例二、浅层注入

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    超浅层深度分析的典型应用领域是SIMS在半导体行业应用的经典课题。

    这里主要感兴趣的是低能量硼、磷和砷注入的分析,而且分析超浅层栅极氧化物和检测自然氧化物中的微量元素都要求在低能量溅射下具有优异的灵敏度。

    该技术可以平行检测所有质量,因此也能同时测量到注入的F以及金属污染物,例如铝。因此,该技术非常适用于筛查和区分。

   如图所示为:100 keV 砷注入, 1000 V Cs源用于溅射剥离, 15 keV Bi 源用于溅射分析。

案例三、有机污染物

有机污染物的监测对于半导体行业来说变得越来越重要。TOF-SIMS提供关于硅片表面的详细无机和有机信息。

污染物的可能来源是:

1.     工艺化学品(光刻胶,清洁剂(POx,SOx,...)

2.     接触污染物(手套,工具,硅片支架,...)

3.     洁净室污染物(过滤器相关组件,吸附物,...)

4.     包装材料(硅片盒,...)

 

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SiO2

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PO3

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Al2O3H

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叠合图

 

案例四、超薄膜分析

在半导体工业中,例如扩散阻挡层和高k栅介质层等超薄膜的制备越来越多地采用原子层沉积(ALD)技术。

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    例图显示了五种不同的LEIS光谱,其WNxCy在硅片上沉积的循环次数逐步增加。

    通过监测渐减的硅信号和渐增的钨信号,可以清楚地看到,要形成闭合的WNxCy薄膜,40次ALD沉积循环是必要的。

    在WNxCy SiOx表面谱上,钨信号峰峰形的低能量侧揭示了在WNxCy完全覆盖SiOx基底之前WNxCy的多层岛式生长情况。

    通过测量能量损失,可以计算得到亚纳米精度的薄膜最小和最大厚度。

    通过分析渐增沉积循环次数时的深度信号变化,可以确定薄膜的生长模式。

WNXCY在硅基底上ALD沉积循环数递增下的LEIS能谱

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WNXCY和SiOX的覆盖率与沉积循环次数的函数关系

案例五、OLED - 有机发光显示器

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     OLED技术用于便携式设备,如手机,便携式音乐播放器,汽车收音机等。

    目前最突出的技术问题之一是有机材料的有限寿命。

    因此研究不同有机层的化学成分是非常重要的。

图示为OLED像素的三维分析(用氩团簇离子源溅射)

 


领域:电子/电器/半导体,失效分析

标签:ToF-SIMS, 艾飞拓, 飞行时间二次离子质谱

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