技术服务|湿电子化学品与相关材料测试服务

2023-12-11 15:06:06 1有限公司

内容来源：微谱工业技术服务

湿电子化学品，又称超高纯试剂或工艺化学品，是指主题成分纯度大于99.99%，杂质离子和微粒数符合要求的化学试剂，是重要的晶圆制造材料之一。它作为“工业味精”处在上下产业链中间的微细加工制作过程中，主要功能是清洗和刻蚀，还可以用做光刻胶显影和去除，同时也是作为一种关键性的损耗品参与到产业链的上下游。

由于下游行业（半导体领域、光伏等领域）对工艺品控要求极高，对电子湿化学品的纯度、洁净度、精度等特性具有严苛的要求，一般要求控制杂质颗粒粒径低于0.5µm，金属杂质含量低于ppm级（10^-6为ppm，10^-9为ppb，10^-12为ppt）。因此，与一般化学品不同，电子湿化学品具有高技术门槛、高附加值的特点。从湿电子化学品的角度来讲晶片的污染，主要有颗粒污染、薄膜污染、痕量分子或者原子污染。湿电子化学品溶液中的颗粒会吸附在晶圆表面，在膜层沉积时共生，成为掩埋缺陷如果颗粒尺寸超过器件最小特征尺寸的50%，就有导致器件失效的可能。溶液中的分子和离子粘附在晶圆片表面，在膜层中或在膜层内扩散很快，当它们由晶圆表面进入硅基材时，会导致器件性能降低。例如钠元素在二氧化硅中扩散快，氧化层中少量钠就会引起MOS场效应管开启电压的不稳定，也可能降低闸氧化层的击穿电压。因此湿电子化学品的质量监控尤为重要。

1.市场现状

原料：硫酸、盐酸、氢氟酸、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾，丙酮、乙醇，异丙醇、氮甲基吡咯烷酮等。

应用：集成电路制造的清洗、刻蚀、掺杂、显影、晶圆表面处理、去膜、去光刻胶等工序中。

上游：

1）基础化工原料，酸，碱，有机物

2）设备：刻蚀设备，清晰设备、显影设备、检测与测试设备等

中游：

1）通用化学品：

（1）酸类：氢氟酸、硝酸、盐酸、磷酸、乙酸等

（2）碱类：氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵

（3）有机溶剂类：甲醇、乙醇、异丙醇、氮甲基吡咯烷酮等

2）功能性化学品：复配类：显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液、稀释液等。

下游：太阳能电池、平板显示、半导体

终端领域：家电、电脑、智能终端、芯片，太阳能、照明

湿电子化学品的三个主要应用场景对产品的等级要求有所不同，太阳能电池对洁净度要求相对较低，仅需达到G1等级。显示面板领域一般要达到G2、G3等级。半导体领域，分立器领域等级要就G2.集成电路用超净高纯试剂的纯度要求最高，中低端领域（8寸及以下晶圆制程）要求达到G3、G4水平，部分高端领域（大硅片、12英寸晶圆制程）要求达到G5等级（10ppt）。

2. 优势及解决方案

电子级化学品应用于晶圆的清洗，光阻剂的移除中，若有杂质残留在晶圆表面，会影响晶片的良导率，尤其是先进制样（20nm以下）影响较大。电子湿化学品对洁净水的电导率、离子含量、TOC、DO和颗粒物有着特别严格的要求，常用的超纯水标准有国标GB/T 1146.1-2003和美标ASTM-D5127-13。另外，硼元素是半导体生产中的P型杂质，过量会使N型硅发生反转，从而影响电子和空穴的浓度，因此硼元素的监控就显得尤为重要。

常规分析纯化学试剂和工业级样品检测，元素及离子、TOC等测试检出限一般在ppm级别，因此此类测试方法无法满足湿电子化学品的需求。湿电子化学品相关测试，对相关环境、检出限要求较高，一般要做到ppb甚至ppt级别。现有测试能力ICP-MS根据样品体系的不同可以做到ppb或ppt级别，且可以开展电子级有机试剂阴阳离子测试，检出限可低至ppm~ppb。颗粒计数器测试可做到0.1-0.5um。湿电子化学品及相关材料的检测需求具体如下：

电子级试剂：

测试项目	测试指标	测试精度	测试仪器	适用样品
金属元素指标（有机试剂，无机试剂，气体测试）	Al、As、B、Ba、Bi、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、 Pb、Pd、Re、Sb、Se、、Sn、Sr、Ti、V、W、Zn	ppm/ppb /ppt	ICP-OES /ICP-MS	高纯无机试剂、（硝酸、盐酸、氢氟酸、双氧水、磷酸、硫酸、甲醇、异丙醇、氮甲基吡咯烷酮、）气体（氮气、氩气、三氯化硼一氧化碳等）
离子指标	磷酸根离子、硝酸根、亚硝酸根离子、硫酸根离子、氟离子、氯离子、溴离子）阳离子可测试	ppm/ppb /ppt	IC/ 化学试剂方法
颗粒物指标	颗粒个数	0.1um 0.2um 0.3um 0.5um 1um	颗粒计数器
理化指标	定性分析、折光率、水分、色度、Ph、密度、固含、粘度	/	/

超纯水测试能力如下：

样品名称	检测项目	检测方法	须知
超纯水	电阻率	电导仪	在线监测
	颗粒个数（0.1um,0.15um,0.2um，0.3um,0.5um）	颗粒计数器	在线监测或者送样监测
	总有机碳（TOC）	TOC仪	在线监测或者送样监测
	溶解氧（DO）	在线溶氧仪	在线监测
	细菌个数	平皿培养法	用无菌袋取样
	溶解硅	紫外分光光度法	检出限ppb级别
	铵根离子	离子色谱	检出限ppb级别
	阴离子	离子色谱	检出限ppb级别
	全硅	ICP-MS	检出限ppb级别
	硼		检出限ppb级别
	金属元素（铝，锑，砷、钡、钙、铬、铜、硼等）		检出限ppt级别

材料类体、表金属的测试：

序号	检测品类	检测项目	检出限	测试仪器
1	高纯材料体金属（高纯铝，高纯硅片，高纯氮化硅、高纯镓、高纯铜、高纯钛、高纯石墨材料）	常规元素测试（包含Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、P、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、Cs、Ba、La、Ce、Hf、Ta、W、Re、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi等）；	杂质元素：1-100ug/L (ppb级) 高纯材料纯度可做到（3-6N）	GDMS （检出限ppb~ppm级别）
2	硅基材（硅片、多晶硅、快装硅等材料）		基体金属杂质元素、表面金属杂质元素	ICP-MS （检出限ppb或者ppt级别）
3	电子包装材料（聚乙烯包装材料、硅片包装盒等、PFA、PTFE）		表面金属杂质元素	ICP-MS （检出限ppb或者ppt级别）

湿电子化学品（硝酸、盐酸，氢氟酸、NMP、PMA、甲醇、间二甲苯等），超纯水，可通过ICP-MS（金属元素）、IC（阴阳离子）、TOC、色度、颗粒计数器等手段进行测试。检测精度可以达到ppb~ppt级别。硅基材料（硅料、硅片），碳化硅晶圆片、氮化镓、PE包装材料等样品的体、表金属元素及离子、TOC等相关测试，检测精度可以达到ppb~ppt级别。