島津FTIR光譜技術(shù)：賦能半導(dǎo)體材料與電子特氣的精準(zhǔn)檢測及質(zhì)量把控
發(fā)布時(shí)間:2025-02-27 閱讀次數(shù)：340次
傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）作為一種強(qiáng)大的分析工具，在半導(dǎo)體材料的研究和質(zhì)量控制中發(fā)揮著重要作用。它不僅可以用于檢測材料的化學(xué)成分，還能評估材料的性質(zhì)和性能，如厚度、均勻性和缺陷等。
01碳化硅外延層厚度的檢測
隨著第三代半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）的發(fā)展，F(xiàn)TIR技術(shù)也被用于測定SiC外延層的厚度。襯底的外延層厚度及其均勻性對外延片的品質(zhì)至關(guān)重要。FTIR通過測量襯底與外延層之間的干涉條紋，根據(jù)干涉條紋的數(shù)量、折射率及入射角可計(jì)算外延層的厚度。采用島津IRXross傅里葉變換紅外光譜儀配合高靈敏度的顯微分析技術(shù)，可避免損傷晶圓，實(shí)現(xiàn)SiC外延層厚度的快速測試。
島津IRXross+AIMsight紅外顯微系統(tǒng)
對于SiC晶圓，外延層厚度理論值11 μm，測試不同位置（0~16號位點(diǎn)）處的外延層厚度。
從不同位點(diǎn)外延層厚度結(jié)果來看，SiC晶圓外延厚度并非完全均一，呈現(xiàn)邊緣薄，中間厚的趨勢。
02晶圓片上微小區(qū)域的透射率分析
在半導(dǎo)體制造過程中，晶圓表面微小區(qū)域的特性分析同樣重要。島津IRXross傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)合六倍光束聚焦附件，可以將光斑縮小至微米級別，配合使用不同夾具，從而精確測試微小樣品或較大樣品上的微小區(qū)域。這有助于監(jiān)測表面處理前后的變化，為晶圓片的質(zhì)量控制和工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。
島津IRXross傅里葉變換紅外光譜儀
六倍光束聚焦附件
硅晶圓切片樣品的照片（1.8m直徑圓形區(qū)域?yàn)槲⒔Y(jié)構(gòu)區(qū)，其他位置為無微結(jié)構(gòu)區(qū)域）
不同入射方向下，樣品表面同一微處理區(qū)域，所得紅外光譜圖在2000~5000 cm-1波段透射率差異較大，表明微結(jié)構(gòu)區(qū)域?yàn)閱蚊嫣幚?，兩面結(jié)構(gòu)不同。
不同入射方向測試微結(jié)構(gòu)區(qū)域的紅外光譜圖
不同區(qū)域的透射率光譜圖
正面入射樣品微處理區(qū)域及無處理區(qū)域，所得紅外光譜圖在中紅外范圍內(nèi)透射率有明顯差異，處理后區(qū)域的透射率明顯低于無處理區(qū)域?？赡苁翘幚砗蟮膮^(qū)域有更多的紅外吸收或者表面結(jié)構(gòu)導(dǎo)致光散射，偏離入射光方向所致。
03電子特氣中氟化氫雜質(zhì)的含量測定
在芯片制造過程中，從芯片生長到器件封裝，幾乎每一個環(huán)節(jié)都離不開電子氣體。根據(jù)電子級氟氣或氮氟類氣體標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 26251-2010），雜質(zhì)氟化氫氣體含量一般不得超過0.5%。
氟化氫（HF）是一種具有強(qiáng)腐蝕性和吸濕性的雜質(zhì)氣體。當(dāng)其限值要求較高時(shí)，紅外光譜法結(jié)合氣體池測定其含量是一種較為理想的選擇。
與標(biāo)準(zhǔn)中常用的氣相色譜-雙熱導(dǎo)檢測器（GC-TCD）測試方案相比，紅外光譜法結(jié)合氣體池具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：操作簡單、分析速度快、結(jié)果重現(xiàn)性好、成本低廉且更安全綠色。
島津IRTracer-100傅里葉紅外變換光譜儀
長光程氣體池（固定光程從2.5米到20 米）
不同濃度HF氣體光譜重疊圖
表.樣品及標(biāo)準(zhǔn)氣體測試結(jié)果
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