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導讀

在集成電路這一高科技領(lǐng)域的輝煌成就背后，隱藏著無數(shù)不為人知的辛勤努力與技術(shù)創(chuàng)新。其中，電子特氣的純度分析便是一項至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它堪稱這一領(lǐng)域的無名英雄。電子特氣作為集成電路制造過程中不可或缺的關(guān)鍵材料，其純度的微小波動都可能對最終產(chǎn)品的性能產(chǎn)生巨大影響。因此，對電子特氣進行精確、高效的純度分析，便成為了一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，這一挑戰(zhàn)不僅要求分析技術(shù)具備極高的靈敏度和準確性，還需要能夠應(yīng)對復雜多變的實驗環(huán)境和條件。那么，如何通過科學儀器確保電子特氣的質(zhì)量呢？一起來了解下島津方案吧！

什么是電子特氣

電子特氣是指專用于電子領(lǐng)域的特種氣體。在集成電路領(lǐng)域，電子特氣應(yīng)用于前端晶圓制造的各個環(huán)節(jié)，如清洗、沉積、氧化成膜、光刻、刻蝕、摻雜等。電子特氣種類繁多，僅在晶圓制造的核心工段就涉及40多種。根據(jù)成分與用途，電子特氣可以大致分為光刻用氣、刻蝕用氣、摻雜用氣、外延沉積用氣等，如含氟特氣（三氟化氮、六氟化硫、六氟乙烷等）具有腐蝕性，常用于刻蝕工藝。氫氣、氬氣等惰性氣體則常用做環(huán)境氣和稀釋氣。

相較于普通工業(yè)氣體，電子特氣對純度、質(zhì)量穩(wěn)定性與一致性、包裝容器等方面有更高的要求。例如，普通工業(yè)氣體要求在99.99%左右，而在集成電路制造過程中，氣體純度通常要求5N（99.999%）以上。隨著集成電路制造工藝的不斷升級，對電子特氣純度等性能的要求也在持續(xù)提高。

賦能創(chuàng)“芯” | 島津特色電子特氣

解決方案

電子特氣的純度直接影響晶圓和半導體器件的質(zhì)量、成品率、性能等關(guān)鍵指標。隨著電子特氣純度要求的提高，對于電子特氣的檢測要求也更為嚴苛。電子特氣中常見的雜質(zhì)主要分為金屬和非金屬兩大類。金屬雜質(zhì)主要是一些痕量金屬粒子，非金屬雜質(zhì)則主要包括H2、O2、N2、CO、CO2等無機物及HF、烴類化合物等有機物。針對電子特氣檢測，島津豐富產(chǎn)品線可提供多元化的檢測方案。

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電子特氣在集成電路領(lǐng)域應(yīng)用情況及檢測方案

島津電子特氣分析解決方案

應(yīng)用案例一 

氣相色譜法快速測定電子特氣三氟化氮中的雜質(zhì)

采用氣相色譜儀，雙通道，兩閥四柱，雙TCD系統(tǒng)，實現(xiàn)主要雜質(zhì)H2、CF4、CO2、N2O等成分分析，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好，并表現(xiàn)出優(yōu)良的檢出限。

系統(tǒng)氣相GC-2030

方案優(yōu)勢

? 十通閥直接進樣，反吹重組分，12min實現(xiàn)多種低含量雜質(zhì)同時快速分析

? 雙通道相互獨立，在線自動進樣可實現(xiàn)連續(xù)高通量分析

典型譜圖

圖1. 標氣色譜圖

（各組分依次為：H2、N2、CF4、NF3、CO2、N2O）

測試結(jié)果

表1. TCD1標氣各組分的峰面積重復性RSD%（n=6）及檢出限

應(yīng)用案例二 

氣相色譜法測定高純氫氣中的雜質(zhì)

采用氣相色譜儀結(jié)合高靈敏度、通用型BID檢測器，六通閥進樣，分析高純氫氣中微量O2、N2、CH4、CO、CO2，具有靈敏度高、穩(wěn)定性強的特點。

方案優(yōu)勢

? 配置簡單，僅使用BID檢測器就可實現(xiàn)多種微量雜質(zhì)的高靈敏度分析

? 使用在線開關(guān)閥，可實現(xiàn)無人值守，快速分析。

典型譜圖

圖2. 高純氫氣中各組分的色譜圖

（各組分依次為：O2、N2、CH4、CO、CO2）

測試結(jié)果

表2. 高純氫氣中各組分的峰面積重復性RSD%（n=3）及檢出限

應(yīng)用案例三 

電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定電子工業(yè)用氬氣中多種金屬含量

使用溶液吸收法對樣品進行前處理，并利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICPMS-2050 LF測定氣體中的40多種金屬元素，方法靈敏度高，準確度好。

島津電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICPMS-2050 LF

方案優(yōu)勢

? 使用溶液吸收法對樣品進行前處理，操作簡單

? 測試方法檢出限低，線性范圍廣，可滿足電子特氣中多元素雜質(zhì)的同時檢測要求

測試結(jié)果

圖3. 部分元素標準曲線

表3. 儀器檢出限和方法檢出限

(*為使用No Gas模式，其余為He氣碰撞模式)

《島津電子特氣分析解決方案》目錄

第一章  電子特氣行業(yè)解讀

?  電子特氣概述

?  電子特氣主要雜質(zhì)分析方法  

?  電子特氣檢測參考標準

第二章

島津電子特氣分析解決方案

?  高純氫氣分析解決方案

?  高純氦氣分析解決方案

?  氦氣中微量Ne和Xe分析解決方案

?  氖氣中氦氣分析解決方案

?  高純氧氣分析解決方案

?  高純氧氣分析解決方案

?  高純氬氣分析解決方案

?  高純氮氣分析解決方案

?  高純甲烷分析解決方案

?  高純二氧化碳分析解決方案

?  高純一氧化碳分析解決方案

?  微量氬氣和氧氣分析解決方案

?  高純一氟甲烷分析解決方案

?  高純乙硼烷分析解決方案

?  乙硅烷混合物分析解決方案

?  三氟化氮混合物分析解決方案

?  高純六氟化鎢分析解決方案

?  ICPMS分析氬氣中多種微量元素分析

了解更多應(yīng)用，敬請下載《島津電子特氣分析解決方案》

結(jié)語

電子特氣作為集成電路制造過程中至關(guān)重要的原材料，其質(zhì)量保證的重要性不言而喻。島津始終秉持“以科學技術(shù)為社會做貢獻”的宗旨，充分利用多種儀器設(shè)備的特點，開發(fā)多個電子特氣檢測方法，為芯片的安全制造提供保障！

撰稿人：趙晶

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