半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展離不開硅晶圓這一基礎(chǔ)材料的質(zhì)量控制。今日分享一項(xiàng)來自珀金埃爾默的革新成果——基于FT-IR(傅立葉變換紅外光譜)技術(shù)的全自動分析系統(tǒng)，專門用于高效、精準(zhǔn)地測量硅晶圓中的雜質(zhì)含量。
隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車和太陽能發(fā)電領(lǐng)域?qū)杵骷男枨蠹ぴ觯杈A的生產(chǎn)和純度把控顯得至關(guān)重要。尤其是Float Zone(FZ)和Czochralski(CZ)兩種主流生產(chǎn)工藝中，盡管FZ工藝能產(chǎn)出更高純度的硅晶圓，但CZ工藝因其經(jīng)濟(jì)高效及優(yōu)良的熱應(yīng)力特性被廣泛應(yīng)用。不過，CZ工藝生產(chǎn)的晶圓含有較多碳和氧雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可能影響半導(dǎo)體器件性能，因此，有效測定并控制雜質(zhì)水平成為業(yè)界關(guān)注焦點(diǎn)。
珀金埃爾默的Spectrum 3 FT-IR光譜儀結(jié)合MappIR晶圓支架和自動化軟件，可實(shí)現(xiàn)從2英寸至12英寸硅晶圓的全面、自動化分析。系統(tǒng)能在透射或反射模式下工作，通過連續(xù)氮?dú)獯祾呦髿飧蓴_，采集高分辨率光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定晶圓中的碳、氧雜質(zhì)濃度。
△Spectrum 3 FT-IR 和 MappIR 系統(tǒng)
依據(jù)國際認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)方法，通過比較CZ工藝晶圓與高純度FZ參考晶圓的光譜差異，可在特定波數(shù)(如1107 cm-1 和513 cm-1 對應(yīng)間隙氧，605 cm-1對應(yīng)替代碳)處測得雜質(zhì)吸收系數(shù)，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為原子濃度(ppma)。
△FZ 工藝 晶圓光譜(紅色)和CZ 工藝 晶圓光譜(黑色)顯示光譜差異
△“CZ 工藝-FZ 工藝” 晶圓光譜的扣減光譜顯示由于 CZ 工藝材料中的雜質(zhì)而產(chǎn)生的譜帶
在此基礎(chǔ)上，珀金埃爾默還展示了如何借助AutoPRO7軟件繪制整個晶圓表面的雜質(zhì)分布地圖，實(shí)現(xiàn)了對碳和氧雜質(zhì)分布的精細(xì)刻畫，有助于制造商優(yōu)化工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量。
△Auto PRO7 軟件中測量位置的示意圖
SUMMARY
綜上所述，珀金埃爾默 FT-IR自動分析系統(tǒng)的引入極大地提升了硅晶圓中元素雜質(zhì)的檢測效率和準(zhǔn)確性，不僅推動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升級，也為高質(zhì)量硅晶圓的大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來，這一創(chuàng)新技術(shù)將在半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)進(jìn)步中發(fā)揮重要作用。
敬請關(guān)注珀金埃爾默，獲取更多關(guān)于FT-IR自動分析系統(tǒng)在硅晶圓雜質(zhì)檢測方面的專業(yè)解決方案和案例分享，共同見證科技力量如何驅(qū)動產(chǎn)業(yè)升級！
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