《半导体晶片表面金属沾污的测定 全反射X射线荧光光谱法》征求意见
- 2023/9/7 11:33:34 24448
- 来源：仪表网
【仪表网 行业标准】近日，由有研半导体材料有限公司 、浙江金瑞泓科技股份有限公司 、中科钢研节能科技有限公司 、浙江海纳半导体有限公司等单位起草，TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口的国家标准计划《半导体晶片表面金属沾污的测定 全反射X射线荧光光谱法》征求意见稿已编制完成，现公开征求意见。
集成电路和光伏产业是信息技术产业的核心，是国家重要的基础性、先导性和战略性产业，是推动国民经济和信息化发展最主要的高新技术。近10年来，我国的集成电路和光伏产业发展迅猛，核心工艺技术水平和世界先进水平的差距不断缩小。
半导体晶片是信息技术产业中半导体制造业的基础材料，在加工使用过程中的金属杂质控制与检测是关乎产品性能的重要手段与指标。在工艺生产过程中晶片表面极其少量的金属污染的存在都有可能导致器件功能失效或可靠性变差，因此在制造生产过程中对晶片表面金属杂质污染的控制尤为重要，检测规范非常严格。
但近年来随着碳化硅、蓝宝石等第三代半导体材料的迅速兴起，其对表面金属的要求与小尺寸的硅材料如150mm(6英寸)以下的硅片要求相当，因此 TXRF 方法被越来越多地用于了硅以外的其他半导体材料的镜面晶片的表面金属测试，为了满足我国当前的半导体材料的现状，有利于规范和统一 TXRF方法的测试，有助于提升国内半导体材料的产品质量，提高国内半导体材料在国内和国际市场的竞争力和影响力，促进我国半导体行业与国际标准接轨。
本标准按照GB/T 1.1—2020给出的规则起草。本标准代替GB/T 24578—2015《硅片表面金属沾污的全反射X光荧光光谱测试方法》。
本文件描述了半导体抛光晶片表面深度约为5 nm以内金属元素的全反射X光荧光光谱测试方法。
本文件适用于硅、绝缘衬底上的硅(SOI)、碳化硅、蓝宝石、砷化镓、磷化铟、锑化镓等单晶抛光片表面金属沾污的测定。尤其适用于晶片清洗后自然氧化层或经化学方法生长的氧化层中沾污元素面密度的测定。
本文件可检测元素周期表中原子序数 16(S)～92(U)的元素，尤其适用于钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌等金属元素，且面密度在 109 atoms/cm2～1015 atoms/cm2范围内元素的定量测试。
方法原理：
1.本方法的原理如图1所示，来自X射线源的单色X光，以一个低于临界角的倾斜角度掠射到晶片的镜面表面时，发生X射线的全反射。X射线的损耗波穿过晶片表面将其原子能级激发至荧光能级，发射对应原子序数的特征X射线荧光谱，这一能量色散谱被一固态探测器(如硅(锂)探测器)接收。损耗波在这过程中呈指数衰减，衰减强度依赖于晶片表面或表面自然氧化层的总电子密度。本方法对所有电阻率范围的硅片，其指数衰减长度约为5 nm。
2.用标定校准样品的方法获得一个含量高于 1011 atoms/cm2特定元素的面密度，荧光峰值下的积分计数率与标定的特定元素面密度呈线性关系。校准样品在测试区域内至少有一个已知元素的面密度，TXRF仪对标准样品进行分析，得出对应已知元素面密度的荧光积分计数率，然后在相同条件下测试一个或多个样品，使用与每个已知标定元素相关的相对灵敏度因子(RSF)，可确定被测样品中元素的荧光积分计数率。如果 X 射线能量源改变，RSF 应使用不同的设置。
试验条件：
测试应在下列环境中进行：
a)温度：23±5°C，使用期间应保持在±2°C；
b)相对湿度：不大于60%；
c)在不低于GB/T 25915.1-2021中5级情况下；
d)仪器应置于无明显振动的环境。
仪器设备：
1.全反射 X 光荧光光谱仪(TXRF 仪)应满足如下要求：单色 X 射线源、测试样品操作装置、能量- 色散光度计的 X 射线探测器和用于本底扣除、峰积分、RSF 计算和分析的软件(RSF 由仪器制造商开发并存储在仪器计算机程序中)，以及一个无氩的分析环境(如 1.33Pa 的真空或氦气)组成。能够提供掠射角校准方法及扣除逃逸峰的衰减程序，可去除逃逸峰信号。
2.校准样品的数据系统：能利用统计基础工具进行仪器重复性研究得到的，以确认在仪器的重复性限内仪器是否具有可操作性。参见规范性附录 A 中 A.2 比较数据系统。
试验报告：
试验报告应包括以下内容：a) 测试样品信息；b) 校准样品信息；c) 设备类型，包括型号和生产厂家；d) 阳极材料；e) 单色仪；f) X 射线源的电压；g) X 射线源的电流；h) X 射线源能量；i) 掠射角；j) 积分时间；k) 实验室的环境；l) 测试结果；m) 操作人及分析时间。
更多详情请见附件。
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