目前，IC芯片的線寬分辨率已達到7nm以下的水平，制程中引入的極低含量的雜質(zhì)污染或極小尺寸的顆粒污染都有可能產(chǎn)生嚴重的破壞性影響，導致芯片功能缺陷。因此，芯片制程的進展對于工藝和材料都提出了越來越高的要求。金屬離子含量不超過10 ppb的高純材料已經(jīng)成為常態(tài)，今后對于金屬離子的含量要求會轉向ppb級甚至ppt級。

Element GD Plus輝光放電質(zhì)譜儀自問世以來，在半導體材料檢測領域發(fā)揮了wu ke替代的作用。在高純材料檢測中，為了實現(xiàn)高純材料中痕量雜質(zhì)的低檢出限檢測，選擇合適的分辨率檢測不同的雜質(zhì)元素，同時盡可能降低質(zhì)譜干擾的濃度無疑是非常必要的。Element GD Plus采用固體樣品直接進樣技術，具有背景低，基體效應小等突出優(yōu)勢，同時該設備還具有極低的質(zhì)譜干擾濃度，和多種分辨率的靈活選擇及自動軟件控制模式，以上這些特點無疑是高純材料檢測的bi備條件。此外，Element GD Plus還具有突出的測樣效率，可在15分鐘內(nèi)完成樣品的全元素檢測。

△Element GD Plus輝光放電質(zhì)譜儀

半導體晶圓材料發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷了三代，從最開始的鍺，硅為代表的第一代到磷化銦，砷化鎵等為代表的第二代，再到最近的碳化硅，氮化鎵為代表的第三代半導體。其中應用廣泛的當屬高純硅晶圓和高純碳化硅晶圓。

采用輝光放電質(zhì)譜法（GDMS）對高純硅基材料進行痕量雜質(zhì)分析的難點在于K，P，As，Se，Br，Cr，F(xiàn)e，Ni，Zn等不同程度的受到ArH，SiH，SiSi，SiAr等的干擾。借助于Element GD Plus自身的設備優(yōu)勢，該設備可以輕松解決以上測試難點，實現(xiàn)硅基材料中痕量雜質(zhì)的超低檢出限檢測。

△Element GD Plus在高純硅檢測中

可實現(xiàn)的雜質(zhì)元素檢出限

（點擊查看大圖）

濺射靶材是半導體制程中非常關鍵的材料，無論是前段制程中的二極管結構構建還是中后段制程中的線路互聯(lián)，濺射靶材都是bi備材料。濺射靶材中痕量雜質(zhì)的低檢出限分析無疑是非常必要的。Element GD Plus由于其自身的優(yōu)勢，可輕松勝任各種高純?yōu)R射靶材的高效檢測。如常見的銅，鈦，鉭，鉬，鋁等高純?yōu)R射靶材。

高純銅靶材分析

輝光放電質(zhì)譜法（GDMS）是進行高純銅中痕量雜質(zhì)元素含量的標準方法。YS/T 922-2013規(guī)定的73種痕量雜質(zhì)元素中，K Zn Ge As Se Br Ru Rh等均存在基體相關的質(zhì)譜干擾，是高純銅分析的難點。以Rh為例說明Element GD Plus在高純材料檢測中的優(yōu)勢。

△Element GD Plus高分辨模式（分辨率為10000）下¹⁰³Rh與CuAr分離情況（點擊查看大圖）

從上圖中可以清楚的看出，元素¹⁰³Rh在檢測過程中受到⁶³Cu⁴⁰Ar的強質(zhì)譜干擾，Element GD Plus借助其自身特點，zui大程度的減弱干擾信號強度，同時提供足夠高的高分辨模式，成功將檢測信號與干擾信號進行分離。

△采用Element GD Plus進行高純銅檢測

的全元素數(shù)據(jù)（點擊查看大圖）

從上圖的實際數(shù)據(jù)中可以看出Element GD Plus在常規(guī)操作下的檢測能力。根據(jù)實際需求，可以調(diào)節(jié)參數(shù)設置，以實現(xiàn)更低檢出限的痕量雜質(zhì)檢測，可達0.01ppb甚至更低。

高純鋁靶材分析

采用輝光放電質(zhì)譜法（GDMS）檢測高純材料時，不可避免的會采用一定的物理手段對樣品進行處理，中間不可避免的會引入表面污染。尤其對于高純鋁這類硬度比較低的材料，樣品處理過程引入的表面污染的深度會遠大于其它材質(zhì)。

遇到此類情形的常規(guī)操作是采用適當?shù)幕瘜W試劑進行酸洗樣品，以去除表面污染。Element GD Plus具備足夠高的濺射功率，在測試樣品未經(jīng)化學處理的情況下，可在較短時間內(nèi)完成表面污染的去除，從高純鋁樣品進入設備到完成全元素檢測，整個過程可在20分鐘內(nèi)完成。

△Element GD Plus在中分辨模式下同位素56Fe與干擾離子的分離情況（點擊查看大圖）

△采用Element GD Plus測試Alcan 112-03時的測試數(shù)值與標樣數(shù)值的對比（點擊查看大圖）

高純鉬靶材分析

鉬常見的穩(wěn)定同位素有7個，這意味著在質(zhì)譜檢測過程中雜質(zhì)元素受到質(zhì)譜干擾影響的幾率要遠高于其它基體的檢測，這無疑對于檢測設備提出了嚴苛的要求。Element GD Plus鑒于其自身特點，可*勝任高純鉬的檢測，無論是控制質(zhì)譜干擾的濃度，還是提供足夠高的分辨率區(qū)分質(zhì)譜干擾，表現(xiàn)都非常出色。同時Element GD Plus可以保證高效樣品分析，15分鐘可完成從進樣到完成檢測的分析過程。

△¹³⁸Ba同位素在不同分辨率模式下（左：中分辨；右：高分辨）與干擾信號⁹⁸Mo⁴⁰Ar的分離情況

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有色標準YST 1473-2021高純鉬化學分析方法中規(guī)定了高純鉬檢測中，不同雜質(zhì)檢測所需的分辨率。

△YST 1473-2021中規(guī)定高純鉬檢測中，不同雜質(zhì)元素檢測所需的分辨率（點擊查看大圖）

△采用Element GD Plus檢測高純鉬樣品的實際測試數(shù)據(jù)（點擊查看大圖）

高純石墨在半導體制程及工藝中有舉足輕重的作用。高純石墨粉是合成高純碳化硅的bi備原料；高溫制程工藝中，高純石墨件可以作為隔熱材料，坩堝容器，干法刻蝕和MOCVD工藝中的核心元件以及晶體生長過程中的電極材料等。

采用輝光放電質(zhì)譜法檢測高純石墨樣品的難點在于，靈敏度低，不容易實現(xiàn)低檢出限。而且該類樣品極易收到污染，污染不能快速有效去除的結果就是樣品無法成功進行測試。Element GD Plus具有濺射功率高，靈敏度高的先天優(yōu)勢，可以*克服以上測試難點。

△Element GD Plus常規(guī)操作中可實現(xiàn)高純石墨樣品中雜質(zhì)元素的檢出限（點擊查看大圖）

用戶可根據(jù)自身需求，調(diào)節(jié)測試參數(shù)，可進一步降低雜質(zhì)元素檢出限，提高痕量雜質(zhì)的檢測水平，雜質(zhì)元素的檢出限可達0.1ppb及以下。同時，Element GD Plus在高純石墨樣品的檢測中同樣具有高效的突出優(yōu)勢，可20分鐘內(nèi)完成高純石墨樣品的全元素檢測。

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7月20日，由中國計量科學研究院研究室主任 周濤老師帶來《輝光放電質(zhì)譜在高純材料純度分析中的應用》的主題演講。

“半導體制造材料的檢測分析與應用線上研討會”完整日程如下。