Direct Analysis of Metallic Impurities in SiC and GaN Wafers by LA-GED-MSAG-ICP-MS/MS
Aplikace | 2023 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Polovodičové materiály s širokým zakázaným pásmem, jako je SiC a GaN, nacházejí uplatnění v moderní výkonové elektronice díky vysoké propustnosti napětí a odolnosti vůči teplotě. Kontrola stopových kovových nečistot v substrátech je zásadní pro zajištění spolehlivých elektrických vlastností a dlouhodobé stability výkonových zařízení.
Cílem studie bylo vyvinout a otestovat inovativní analytickou techniku LA-GED-MSAG-ICP-MS/MS pro přímou kvantitativní analýzu stopových kovů na celých 12palcových vaflích z Si, SiC a GaN. Metoda kombinuje femtosekundový laser, výměnu plynu přes membránu a generování aerosolů s přídavkem kovových standardů, čímž překonává omezení klasického LA-ICP-MS a TRXRF.
Pro ablace a transport částic byl použit femtosekundový laserový systém s galvo zrcadlem a pohyblivou x-y-z-θ scénou. Aplabované částice se nasávají do přenosové kapiláry a procházejí Gas Exchange Device (GED), kde se vzduch vymění za argon. Dual-syringe Metal Standard Aerosol Generator (MSAG) přidává do proudu aerosolu konstantní objem 1% HNO3 a kalibrační standardy pro metodu standardního doplňování. Detekci a separaci interferencí zajišťuje trojkvadrupólový ICP-QQQ Agilent 8900 s m-lens a reaktivními plyny (NH3, H2, He). Celý systém lze automatizovat pomocí FOUP portů, robota a aligneru.
LA-GED-MSAG-ICP-MS/MS představuje robustní a citlivou alternativu k tradičním povrchovým a ablačním metodám. Umožňuje přímou kvantitativní analýzu kovových nečistot v celých vaflích Si, SiC a GaN s vysokou přesností, nízkými detekčními limity a možností prostorového rozlišení.
ICP/MS, ICP/MS/MS, Laserová ablace
ZaměřeníPolovodiče
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Polovodičové materiály s širokým zakázaným pásmem, jako je SiC a GaN, nacházejí uplatnění v moderní výkonové elektronice díky vysoké propustnosti napětí a odolnosti vůči teplotě. Kontrola stopových kovových nečistot v substrátech je zásadní pro zajištění spolehlivých elektrických vlastností a dlouhodobé stability výkonových zařízení.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo vyvinout a otestovat inovativní analytickou techniku LA-GED-MSAG-ICP-MS/MS pro přímou kvantitativní analýzu stopových kovů na celých 12palcových vaflích z Si, SiC a GaN. Metoda kombinuje femtosekundový laser, výměnu plynu přes membránu a generování aerosolů s přídavkem kovových standardů, čímž překonává omezení klasického LA-ICP-MS a TRXRF.
Použitá metodika a instrumentace
Pro ablace a transport částic byl použit femtosekundový laserový systém s galvo zrcadlem a pohyblivou x-y-z-θ scénou. Aplabované částice se nasávají do přenosové kapiláry a procházejí Gas Exchange Device (GED), kde se vzduch vymění za argon. Dual-syringe Metal Standard Aerosol Generator (MSAG) přidává do proudu aerosolu konstantní objem 1% HNO3 a kalibrační standardy pro metodu standardního doplňování. Detekci a separaci interferencí zajišťuje trojkvadrupólový ICP-QQQ Agilent 8900 s m-lens a reaktivními plyny (NH3, H2, He). Celý systém lze automatizovat pomocí FOUP portů, robota a aligneru.
Hlavní výsledky a diskuse
- Metoda umožňuje analýzu celého 12" vafle bez objemných komor pro ablaci.
- Potvrzena lineární kalibrace doplňováním standardů přímo za ablačním zdrojem, bez nutnosti podkladových pevných standardů.
- Analýza výskytu kovů (Li, Na, Mg, Al, Cu, Ag, Sn a dalších) ve vzorcích SiC a GaN prokázala dobrou přesnost a nízké detekční limity.
- Provedeno prostorové rozlišení pomocí TRA modulů, identifikace kontinuálních i diskrétních částicových kontaminantů.
- Sledování Pb nanopartiklí na waferu v režimu single nanoparticle s detekcí až 50 ag (cca 10 nm částice).
Přínosy a praktické využití metody
- Zrychlení a zjednodušení kontroly kovových stop ve výrobních linkách polovodičů.
- Podpora kvality (QA/QC) díky možnosti nepřetržitého a plně automatického provozu.
- Detailní zobrazení prostorového rozložení nečistot pro optimalizaci procesů výroby a údržby.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření aplikace na další WBG a heterogenní materiály.
- Vylepšení rozlišení ablace pro mikroskopické a vrstvené analýzy.
- Integrace s datovou analýzou a umělou inteligencí pro prediktivní monitoring výrobních parametrů.
Závěr
LA-GED-MSAG-ICP-MS/MS představuje robustní a citlivou alternativu k tradičním povrchovým a ablačním metodám. Umožňuje přímou kvantitativní analýzu kovových nečistot v celých vaflích Si, SiC a GaN s vysokou přesností, nízkými detekčními limity a možností prostorového rozlišení.
Reference
- Ichinose T, Kawabata K, Sakai K Automated Surface Analysis of Metal Contaminants in Silicon Wafers by Online VPD-ICP-MS/MS Agilent publication 5994-6135EN
- Halicz L, Günther D Quantitative analysis of silicates using LA-ICP-MS with liquid calibration J Anal At Spectrom 2004 19 1539–1545
- Suzuki K, Nishiguchi K, Kawabata K, Yamanaka M Analysis of Metallic Impurities in Specialty Semiconductor Gases Using Gas Exchange Device GED-ICP-MS Agilent publication 5994-5321EN
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Automated Surface Analysis of Metal Contaminants in Silicon Wafers by Online VPD-ICP-MS/MS
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Semiconductor Automated Surface Analysis of Metal Contaminants in Silicon Wafers by Online VPD-ICP-MS/MS Agilent 8900 ICP-QQQ integrated with IAS Expert PS VPD provides the sensitivity and robustness required for 24/7 contamination control of wafers Authors Introduction Tatsu Ichinose…
Klíčová slova
vpd, vpdwafer, wafericp, icpfabs, fabsasas, asassurface, surfacescan, scansemiconductor, semiconductorsystem, systemintegrated, integratedautomated, automatedfab, fabdroplet, dropletexpert, expertistd
iCAP TQ ICP-MS Applications Compendium
2019|Thermo Fisher Scientific|Příručky
Table of Contents Introduction Environmental and Food Analysis Clinical and Biological Geological Metallurgical Pharma and Nutraceutical Semiconductor Advanced Applications Videos and Useful Links Customer Testimonials iCAP TQ ICP-MS Applications Compendium Table of Contents Introduction Environmental and Food Analysis Table of…
Klíčová slova
semiconductor, semiconductortestimonials, testimonialsultratrace, ultratracegeological, geologicalnutraceutical, nutraceuticalmetallurgical, metallurgicalelements, elementsicap, icapicp, icpked, kedvideos, videoslinks, linksenvironmental, environmentalpharma, pharmaautodilution
Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing
2022|Agilent Technologies|Příručky
Applications of ICP-MS Measuring Inorganic Impurities in Semiconductor Manufacturing Application Compendium > Return to table of contents > Search entire document Table of contents ICP-MS and ICP-QQQ in the Semiconductor Industry 4 Agilent Has Three Decades of ICP-MS Experience Driving…
Klíčová slova
return, returncontents, contentsicp, icptable, tablecps, cpsppt, pptgas, gassemiconductor, semiconductorconc, concqqq, qqqbec, becdocument, documententire, entiresearch, searchmode
Determination of ultratrace elements on silicon wafer surfaces using the Thermo Scientific iCAP TQs ICP-MS
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 43359 Determination of ultratrace elements on silicon wafer surfaces using the Thermo Scientific iCAP TQs ICP-MS Authors Introduction Tomoko Vincent, Product Specialist, Thermo Fisher Scientific With the continual decrease in device geometries, the maximum allowable trace metallic impurity…
Klíčová slova
ked, kedtqs, tqswafer, wafervpd, vpdicap, icapcold, coldicp, icpsilicon, siliconultratrace, ultratracescientific, scientificpfa, pfathermo, thermosemiconductor, semiconductormodes, modesconcentrations