TOF-SIMS在半导体器件分析方面的研究进展（一）

TOF-SIMS在半导体器件分析方面的研究进展（一）

TOF-SIMS在半导体领域有着广泛的应用，如表面痕量金属的检测和定量、工艺过程的有机污染、超浅层深度剖析、超薄介电层分析、界面/bond pad/test pad的分析等等。

TOF-SIMS技术的性能优势主要体现在高质量分辨率、高质量精度和良好的数据速率等方面，能够以同位素灵敏度检测所有组分包括元素和分子，且TOF-SIMS技术无需复杂的样品前处理，可以对样品进行直接测试。

本文主要分享表面的痕量金属的检测和定量、表面污染检测等方面的分析测试案例。（后面会跟大家继续分享深度分析等案例。）

一、痕量金属的检测和定量

半导体工业中，硅片表面极其少量的金属污染都有可能导致器件功能失效或可靠性变差，制作使用过程中的金属杂质控制极为重要，故痕量金属的检测和定量是半导体工业中的一个重要分析任务。硅片表面痕量金属的检测有不同的方法如ICP-MS等，TOF-SIMS也是其中一种检测手段。

上图为快速痕量金属探测

需要注意的是，和很多分析手段一样，TOF-SIMS测试过程中也会受到基质效应的影响。所以对金属元素进行定量时要用表面化学性质与实际样品一致的标准样品。

二、洁净室中暴露不同时长的表面监测

半导体器件在制造、生产过程中容易收到外来物质的影响，所以其制作过程都是在洁净室中进行。但洁净室的洁净度控制不好时，会导致颗粒物质、金属离子、气体有机分子等的增加。本实验是将硅片暴露在洁净室空气中，在不同暴露时长时进行取样，监测表面的PDMS和phthalate type（增塑剂）的变化。

疏水性硅片暴露在洁净室空气中1h和42h时表面PDMS和phthalate type的变化

疏水性硅片和亲水性硅片表面PDMS和phthalate type随暴露时长的变化

三、包装材料变色原因的测试

硅片的包装材料也需要保持洁净，对于变色的包装材料进行了和良品的对比分析。

包装材料良品和变色品的对比测试

四、Bond pad的污染物分析

工艺过程中的污染也会对器件造成可大可小的影响，所以污染物成分和来源的确定对半导体的制作也非常重要。

Bond pad上的污染分析

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