目前，IC芯片的線寬分辨率已達(dá)到7nm以下的水平，制程中引入的極低含量的雜質(zhì)污染或極小尺寸的顆粒污染都有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞性影響，導(dǎo)致芯片功能缺陷。因此，芯片制程的進(jìn)展對(duì)于工藝和材料都提出了越來(lái)越高的要求。金屬離子含量不超過(guò)10 ppb的高純材料已經(jīng)成為常態(tài)，今后對(duì)于金屬離子的含量要求會(huì)轉(zhuǎn)向ppb級(jí)甚至ppt級(jí)。
Element GD Plus輝光放電質(zhì)譜儀自問(wèn)世以來(lái)，在半導(dǎo)體材料檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮了wu ke替代的作用。在高純材料檢測(cè)中，為了實(shí)現(xiàn)高純材料中痕量雜質(zhì)的低檢出限檢測(cè)，選擇合適的分辨率檢測(cè)不同的雜質(zhì)元素，同時(shí)盡可能降低質(zhì)譜干擾的濃度無(wú)疑是非常必要的。Element GD Plus采用固體樣品直接進(jìn)樣技術(shù)，具有背景低，基體效應(yīng)小等突出優(yōu)勢(shì)，同時(shí)該設(shè)備還具有極低的質(zhì)譜干擾濃度，和多種分辨率的靈活選擇及自動(dòng)軟件控制模式，以上這些特點(diǎn)無(wú)疑是高純材料檢測(cè)的bi備條件。此外，Element GD Plus還具有突出的測(cè)樣效率，可在15分鐘內(nèi)完成樣品的全元素檢測(cè)。
△Element GD Plus輝光放電質(zhì)譜儀
半導(dǎo)體晶圓材料發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷了三代，從最開(kāi)始的鍺，硅為代表的第一代到磷化銦，砷化鎵等為代表的第二代，再到最近的碳化硅，氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體。其中應(yīng)用廣泛的當(dāng)屬高純硅晶圓和高純碳化硅晶圓。
采用輝光放電質(zhì)譜法（GDMS）對(duì)高純硅基材料進(jìn)行痕量雜質(zhì)分析的難點(diǎn)在于K，P，As，Se，Br，Cr，F(xiàn)e，Ni，Zn等不同程度的受到ArH，SiH，SiSi，SiAr等的干擾。借助于Element GD Plus自身的設(shè)備優(yōu)勢(shì)，該設(shè)備可以輕松解決以上測(cè)試難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)硅基材料中痕量雜質(zhì)的超低檢出限檢測(cè)。
△Element GD Plus在高純硅檢測(cè)中
可實(shí)現(xiàn)的雜質(zhì)元素檢出限
（點(diǎn)擊查看大圖）
濺射靶材是半導(dǎo)體制程中非常關(guān)鍵的材料，無(wú)論是前段制程中的二極管結(jié)構(gòu)構(gòu)建還是中后段制程中的線路互聯(lián)，濺射靶材都是bi備材料。濺射靶材中痕量雜質(zhì)的低檢出限分析無(wú)疑是非常必要的。Element GD Plus由于其自身的優(yōu)勢(shì)，可輕松勝任各種高純?yōu)R射靶材的高效檢測(cè)。如常見(jiàn)的銅，鈦，鉭，鉬，鋁等高純?yōu)R射靶材。
高純銅靶材分析
輝光放電質(zhì)譜法（GDMS）是進(jìn)行高純銅中痕量雜質(zhì)元素含量的標(biāo)準(zhǔn)方法。YS/T 922-2013規(guī)定的73種痕量雜質(zhì)元素中，K Zn Ge As Se Br Ru Rh等均存在基體相關(guān)的質(zhì)譜干擾，是高純銅分析的難點(diǎn)。以Rh為例說(shuō)明Element GD Plus在高純材料檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)。
△Element GD Plus高分辨模式（分辨率為10000）下103Rh與CuAr分離情況（點(diǎn)擊查看大圖）
從上圖中可以清楚的看出，元素103Rh在檢測(cè)過(guò)程中受到63Cu40Ar的強(qiáng)質(zhì)譜干擾，Element GD Plus借助其自身特點(diǎn)，zui大程度的減弱干擾信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)提供足夠高的高分辨模式，成功將檢測(cè)信號(hào)與干擾信號(hào)進(jìn)行分離。
△采用Element GD Plus進(jìn)行高純銅檢測(cè)
的全元素?cái)?shù)據(jù)（點(diǎn)擊查看大圖）
從上圖的實(shí)際數(shù)據(jù)中可以看出Element GD Plus在常規(guī)操作下的檢測(cè)能力。根據(jù)實(shí)際需求，可以調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)更低檢出限的痕量雜質(zhì)檢測(cè)，可達(dá)0.01ppb甚至更低。
高純鋁靶材分析
采用輝光放電質(zhì)譜法（GDMS）檢測(cè)高純材料時(shí)，不可避免的會(huì)采用一定的物理手段對(duì)樣品進(jìn)行處理，中間不可避免的會(huì)引入表面污染。尤其對(duì)于高純鋁這類硬度比較低的材料，樣品處理過(guò)程引入的表面污染的深度會(huì)遠(yuǎn)大于其它材質(zhì)。
遇到此類情形的常規(guī)操作是采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑進(jìn)行酸洗樣品，以去除表面污染。Element GD Plus具備足夠高的濺射功率，在測(cè)試樣品未經(jīng)化學(xué)處理的情況下，可在較短時(shí)間內(nèi)完成表面污染的去除，從高純鋁樣品進(jìn)入設(shè)備到完成全元素檢測(cè)，整個(gè)過(guò)程可在20分鐘內(nèi)完成。
△Element GD Plus在中分辨模式下同位素56Fe與干擾離子的分離情況（點(diǎn)擊查看大圖）
△采用Element GD Plus測(cè)試Alcan 112-03時(shí)的測(cè)試數(shù)值與標(biāo)樣數(shù)值的對(duì)比（點(diǎn)擊查看大圖）
高純鉬靶材分析
鉬常見(jiàn)的穩(wěn)定同位素有7個(gè)，這意味著在質(zhì)譜檢測(cè)過(guò)程中雜質(zhì)元素受到質(zhì)譜干擾影響的幾率要遠(yuǎn)高于其它基體的檢測(cè)，這無(wú)疑對(duì)于檢測(cè)設(shè)備提出了嚴(yán)苛的要求。Element GD Plus鑒于其自身特點(diǎn)，可*勝任高純鉬的檢測(cè)，無(wú)論是控制質(zhì)譜干擾的濃度，還是提供足夠高的分辨率區(qū)分質(zhì)譜干擾，表現(xiàn)都非常出色。同時(shí)Element GD Plus可以保證高效樣品分析，15分鐘可完成從進(jìn)樣到完成檢測(cè)的分析過(guò)程。
△138Ba同位素在不同分辨率模式下（左：中分辨；右：高分辨）與干擾信號(hào)98Mo40Ar的分離情況
（點(diǎn)擊查看大圖）
有色標(biāo)準(zhǔn)YST 1473-2021高純鉬化學(xué)分析方法中規(guī)定了高純鉬檢測(cè)中，不同雜質(zhì)檢測(cè)所需的分辨率。
△YST 1473-2021中規(guī)定高純鉬檢測(cè)中，不同雜質(zhì)元素檢測(cè)所需的分辨率（點(diǎn)擊查看大圖）
△采用Element GD Plus檢測(cè)高純鉬樣品的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)（點(diǎn)擊查看大圖）
高純石墨在半導(dǎo)體制程及工藝中有舉足輕重的作用。高純石墨粉是合成高純碳化硅的bi備原料；高溫制程工藝中，高純石墨件可以作為隔熱材料，坩堝容器，干法刻蝕和MOCVD工藝中的核心元件以及晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的電極材料等。
采用輝光放電質(zhì)譜法檢測(cè)高純石墨樣品的難點(diǎn)在于，靈敏度低，不容易實(shí)現(xiàn)低檢出限。而且該類樣品極易收到污染，污染不能快速有效去除的結(jié)果就是樣品無(wú)法成功進(jìn)行測(cè)試。Element GD Plus具有濺射功率高，靈敏度高的先天優(yōu)勢(shì)，可以*克服以上測(cè)試難點(diǎn)。
△Element GD Plus常規(guī)操作中可實(shí)現(xiàn)高純石墨樣品中雜質(zhì)元素的檢出限（點(diǎn)擊查看大圖）
用戶可根據(jù)自身需求，調(diào)節(jié)測(cè)試參數(shù)，可進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素檢出限，提高痕量雜質(zhì)的檢測(cè)水平，雜質(zhì)元素的檢出限可達(dá)0.1ppb及以下。同時(shí)，Element GD Plus在高純石墨樣品的檢測(cè)中同樣具有高效的突出優(yōu)勢(shì)，可20分鐘內(nèi)完成高純石墨樣品的全元素檢測(cè)。
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7月20日，由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研究室主任 周濤老師帶來(lái)《輝光放電質(zhì)譜在高純材料純度分析中的應(yīng)用》的主題演講。
“半導(dǎo)體制造材料的檢測(cè)分析與應(yīng)用線上研討會(huì)”完整日程如下。
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