半导体SEMI F57中金属元素和总有机碳分析解决方案

什么是无机杂质？无机杂质，按照杂质电离能的大小可分为浅能级杂质和深能级杂质。浅能级杂质对半导体材料导电性质影响大，如Ⅲ族元素硼、铝、镓、铟和V族元素磷、 砷、锑；而深能级杂质对少数载流子的复合影响更显著，尤其过渡金属元素，如铜、银、金、铁、钴、镍、铬、锰、钼等。除特殊用途外，重金属元素对于半导体材料都是有害杂质。

什么是有机杂质? 有机杂质，也被称为有机污染物，其存在可能会导致晶圆表面产生非预期的疏水性质、增加表面的粗糙度、产生雾化表面、和破坏外延层的生长，且在未先移除污染物的情况下，也会影响金属污染的清洗效果。粒子污染则可能导致在蚀刻及微影工艺中，产生阻塞或遮蔽效应；在薄膜成长或沉积过程中，产生针孔和微孔，若粒子颗粒较大且具有导电性，甚至会导致线路短路。半导体元件生产过程中产生废品的原因，50%是由清洗试剂以及材料内部的污染元素造成的！

标准SEMI F57：用于超纯水和液态化学品输送系统的聚合物材料及组件的规范文件，规定了在UPW分配系统中输送超纯水(UPW)的超高纯度(UHP)聚合物材料和组件的最低性能要求。主要针对聚合物材料和组件的性能要求和验证。 

国际半导体产业协会SEMI为半导体制程设备提供了一系列环境、安全和卫生方面的准则，适用于所有用于芯片制造、量测、组装和测试的设备。半导体先进制程工艺中使用的超纯水，超纯化学品的使用要求日益提高，材料的选择在半导体湿法工艺中越发重要，对含氟聚合物的纯度要求也越来越高。SEMI F57标准对UHP液态化学品输送系统(LCDS)中高聚合物材料和组件的选择、生产过程、产品结构设计等各方面均提出了要求和有效建议。

SEMI F57标准适用的主要产品类别有：

 1）半导体超纯水和液态化学品传送系统中的聚合物材料、组件及过程设备；

 2）管道、配件、阀门、过滤壳体、压力传感器、流量计、计量器、校准器。

• 针对金属离子污染，主要有22类，其分别的限制如下：

• TOC可以对半导体加工产生影响，包括硅氧化、蚀刻均匀性、清洗（包括晶片和掩模）、粘附、栅氧化层击穿电压、外延、原子层沉积（ALD）、氮化硅的CVD或其他薄膜沉积步骤。TOC限值要求如下：

（1）根据SEMI F40提取方法的要求进行冲洗和浸泡后，取5cmX5cm样品，浸泡4个样品，1个空白水样。分别在24h，72h，120h，168h进行测试。提取方法如下：

（3) 取样量 4L/D≥10 (L-长度 D-直径）

1. 金属检测：PlasmaQuant MS 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）

• 无与伦比的高灵敏度，满足半导体追求极限低含量检测需求。 

• iCRC集成化碰撞反应池技术，高效、安全、快速、方便地消除干扰。

• 3D聚焦离子反射镜在提高灵敏度的同时无需维护降低背景。

• 全数字检测系统高达11个数量级的线性动态范围，使得高低浓度测量无需分别校正。

• 高解析四极杆提供更好的质量分离效果。

• 稳定强劲的等离子体，适合任何基体样品测试。

• 快速分析，冷开机5分钟即可达到工作状态。

• 低消耗，氩气消耗量仅为常规仪器的一半。

2. 总有机碳分析：multi N/C UV HS 总有机碳分析仪（TOC）

• 超强氧化消解能力保证样品完全氧化，254nm和185nm双波长高能量紫外反应池。

• 全量程高聚焦NDIR检测器，0-10000ppm测量范围，无需量程转换。自动漂移校正、补偿， 无需任何稀释，免维护检测器，满足洁净及污染任何状态下样品分析。

• 极强的抗干扰能力，避免其他杂质共存干扰。

• 高灵敏度，高达20mL进样体积，灵活调节灵敏度，扩展应用范围。

• 免维护帕尔贴干燥单元，无需模式干燥器及化学干燥剂，节省成本，操作更为简便。

• VITA流速管理系统，实时提供流速补偿消除波动，得到绝对可靠的分析结果，仪器长期稳定，一年内无需反复校正。

• 极强的耐盐能力，最高可允许85g/L含盐样品直接进样分析。

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