【儀表網(wǎng) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)】近日，由有研半導(dǎo)體材料有限公司 、浙江金瑞泓科技股份有限公司 、中科鋼研節(jié)能科技有限公司 、浙江海納半導(dǎo)體有限公司等單位起草，TC203(全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì))歸口的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃《半導(dǎo)體晶片表面金屬沾污的測(cè)定 全反射X射線(xiàn)熒光光譜法》征求意見(jiàn)稿已編制完成，現(xiàn)公開(kāi)征求意見(jiàn)。
 

　　集成電路和光伏產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是國(guó)家重要的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和信息化發(fā)展最主要的高新技術(shù)。近10年來(lái)，我國(guó)的集成電路和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，核心工藝技術(shù)水平和世界先進(jìn)水平的差距不斷縮小。
 

　　半導(dǎo)體晶片是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中半導(dǎo)體制造業(yè)的基礎(chǔ)材料，在加工使用過(guò)程中的金屬雜質(zhì)控制與檢測(cè)是關(guān)乎產(chǎn)品性能的重要手段與指標(biāo)。在工藝生產(chǎn)過(guò)程中晶片表面極其少量的金屬污染的存在都有可能導(dǎo)致器件功能失效或可靠性變差，因此在制造生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)晶片表面金屬雜質(zhì)污染的控制尤為重要，檢測(cè)規(guī)范非常嚴(yán)格。
 

　　但近年來(lái)隨著碳化硅、藍(lán)寶石等第三代半導(dǎo)體材料的迅速興起，其對(duì)表面金屬的要求與小尺寸的硅材料如150mm(6英寸)以下的硅片要求相當(dāng)，因此 TXRF 方法被越來(lái)越多地用于了硅以外的其他半導(dǎo)體材料的鏡面晶片的表面金屬測(cè)試，為了滿(mǎn)足我國(guó)當(dāng)前的半導(dǎo)體材料的現(xiàn)狀，有利于規(guī)范和統(tǒng)一 TXRF方法的測(cè)試，有助于提升國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料的產(chǎn)品質(zhì)量，提高國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力和影響力，促進(jìn)我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。
 

　　本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T 1.1—2020給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T 24578—2015《硅片表面金屬沾污的全反射X光熒光光譜測(cè)試方法》。
 

　　本文件描述了半導(dǎo)體拋光晶片表面深度約為5 nm以?xún)?nèi)金屬元素的全反射X光熒光光譜測(cè)試方法。
 

　　本文件適用于硅、絕緣襯底上的硅(SOI)、碳化硅、藍(lán)寶石、砷化鎵、磷化銦、銻化鎵等單晶拋光片表面金屬沾污的測(cè)定。尤其適用于晶片清洗后自然氧化層或經(jīng)化學(xué)方法生長(zhǎng)的氧化層中沾污元素面密度的測(cè)定。
 

　　本文件可檢測(cè)元素周期表中原子序數(shù) 16(S)～92(U)的元素，尤其適用于鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅等金屬元素，且面密度在 109 atoms/cm2～1015 atoms/cm2范圍內(nèi)元素的定量測(cè)試。
 

　　方法原理：
 

　　1.本方法的原理如圖1所示，來(lái)自X射線(xiàn)源的單色X光，以一個(gè)低于臨界角的傾斜角度掠射到晶片的鏡面表面時(shí)，發(fā)生X射線(xiàn)的全反射。X射線(xiàn)的損耗波穿過(guò)晶片表面將其原子能級(jí)激發(fā)至熒光能級(jí)，發(fā)射對(duì)應(yīng)原子序數(shù)的特征X射線(xiàn)熒光譜，這一能量色散譜被一固態(tài)探測(cè)器(如硅(鋰)探測(cè)器)接收。損耗波在這過(guò)程中呈指數(shù)衰減，衰減強(qiáng)度依賴(lài)于晶片表面或表面自然氧化層的總電子密度。本方法對(duì)所有電阻率范圍的硅片，其指數(shù)衰減長(zhǎng)度約為5 nm。
 

　　2.用標(biāo)定校準(zhǔn)樣品的方法獲得一個(gè)含量高于 1011 atoms/cm2特定元素的面密度，熒光峰值下的積分計(jì)數(shù)率與標(biāo)定的特定元素面密度呈線(xiàn)性關(guān)系。校準(zhǔn)樣品在測(cè)試區(qū)域內(nèi)至少有一個(gè)已知元素的面密度，TXRF儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分析，得出對(duì)應(yīng)已知元素面密度的熒光積分計(jì)數(shù)率，然后在相同條件下測(cè)試一個(gè)或多個(gè)樣品，使用與每個(gè)已知標(biāo)定元素相關(guān)的相對(duì)靈敏度因子(RSF)，可確定被測(cè)樣品中元素的熒光積分計(jì)數(shù)率。如果 X 射線(xiàn)能量源改變，RSF 應(yīng)使用不同的設(shè)置。
 

　　試驗(yàn)條件：
 

　　測(cè)試應(yīng)在下列環(huán)境中進(jìn)行：
 

　　a)溫度：23±5°C，使用期間應(yīng)保持在±2°C；
 

　　b)相對(duì)濕度：不大于60%；
 

　　c)在不低于GB/T 25915.1-2021中5級(jí)情況下；
 

　　d)儀器應(yīng)置于無(wú)明顯振動(dòng)的環(huán)境。
 

　　儀器設(shè)備：
 

　　1.全反射 X 光熒光光譜儀(TXRF 儀)應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：?jiǎn)紊?X 射線(xiàn)源、測(cè)試樣品操作裝置、能量- 色散光度計(jì)的 X 射線(xiàn)探測(cè)器和用于本底扣除、峰積分、RSF 計(jì)算和分析的軟件(RSF 由儀器制造商開(kāi)發(fā)并存儲(chǔ)在儀器計(jì)算機(jī)程序中)，以及一個(gè)無(wú)氬的分析環(huán)境(如 1.33Pa 的真空或氦氣)組成。能夠提供掠射角校準(zhǔn)方法及扣除逃逸峰的衰減程序，可去除逃逸峰信號(hào)。
 

　　2.校準(zhǔn)樣品的數(shù)據(jù)系統(tǒng)：能利用統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)工具進(jìn)行儀器重復(fù)性研究得到的，以確認(rèn)在儀器的重復(fù)性限內(nèi)儀器是否具有可操作性。參見(jiàn)規(guī)范性附錄 A 中 A.2 比較數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
 

　　試驗(yàn)報(bào)告：
 

　　試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：a) 測(cè)試樣品信息；b) 校準(zhǔn)樣品信息；c) 設(shè)備類(lèi)型，包括型號(hào)和生產(chǎn)廠(chǎng)家；d) 陽(yáng)極材料；e) 單色儀；f) X 射線(xiàn)源的電壓；g) X 射線(xiàn)源的電流；h) X 射線(xiàn)源能量；i) 掠射角；j) 積分時(shí)間；k) 實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境；l) 測(cè)試結(jié)果；m) 操作人及分析時(shí)間。
 

　　更多詳情請(qǐng)見(jiàn)附件。