内外皆精密 | 珀金埃尔默 FT-IR自动分析系统助力精确检测硅晶圆中杂质

2024-04-08 13:51:42, 珀金埃尔默 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司


半导体产业的蓬勃发展离不开硅晶圆这一基础材料的质量控制。今日分享一项来自珀金埃尔默的革新成果——基于FT-IR(傅立叶变换红外光谱)技术的全自动分析系统,专门用于高效、精准地测量硅晶圆中的杂质含量。

随着消费电子产品、汽车和太阳能发电领域对硅器件的需求激增,硅晶圆的生产和纯度把控显得至关重要。尤其是Float Zone(FZ)和Czochralski(CZ)两种主流生产工艺中,尽管FZ工艺能产出更高纯度的硅晶圆,但CZ工艺因其经济高效及优良的热应力特性被广泛应用。不过,CZ工艺生产的晶圆含有较多碳和氧杂质,这些杂质可能影响半导体器件性能,因此,有效测定并控制杂质水平成为业界关注焦点。

珀金埃尔默的Spectrum 3 FT-IR光谱仪结合MappIR晶圆支架和自动化软件,可实现从2英寸至12英寸硅晶圆的全面、自动化分析。系统能在透射或反射模式下工作,通过连续氮气吹扫消除大气干扰,采集高分辨率光谱数据,进而确定晶圆中的碳、氧杂质浓度。

△Spectrum 3 FT-IR 和 MappIR 系统

依据国际认可的标准方法,通过比较CZ工艺晶圆与高纯度FZ参考晶圆的光谱差异,可在特定波数(如1107 cm-1 和513 cm-1 对应间隙氧,605 cm-1对应替代碳)处测得杂质吸收系数,并进一步转化为原子浓度(ppma)。

△FZ 工艺 晶圆光谱(红色)和CZ 工艺 晶圆光谱(黑色)显示光谱差异(

△“CZ 工艺-FZ 工艺” 晶圆光谱的扣减光谱显示由于 CZ 工艺材料中的杂质而产生的谱带(

在此基础上,珀金埃尔默还展示了如何借助AutoPRO7软件绘制整个晶圆表面的杂质分布地图,实现了对碳和氧杂质分布的精细刻画,有助于制造商优化工艺、提高产品质量。

△Auto PRO7 软件中测量位置的示意图

SUMMARY 

综上所述,珀金埃尔默 FT-IR自动分析系统的引入极大地提升了硅晶圆中元素杂质的检测效率和准确性,不仅推动了半导体产业链的技术升级,也为高质量硅晶圆的大规模稳定生产奠定了坚实的基础。未来,这一创新技术将在半导体行业的持续进步中发挥重要作用。


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