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半导体晶片制造环境的化学分析和质量控制
良品率是半导体产业的生命线。从半导体材料、集成电路设计、硅晶圆生产、电路制造到封装测试每个工艺流程中，硅晶圆、高纯试剂、超纯水和电子元件等引入的杂质污染都有可能造成半导体器件缺陷，赛默飞能为整个半导体制造过程的质量控制提供稳健可靠的分析方法，助力全面提升产品良率。
热门应用
半导体产业对于硅片晶圆纯度通常要求在99.9999999%以上，因此，需要仪器具有非常高的检测灵敏度，强大的干扰去除能力及基质耐受性，赛默飞系列创新产品如单四极杆iCAP RQ ICP-MS，三重四极杆iCAP TQ ICP-MS及高分辨ICP-MS技术，可对晶圆表面超痕量污染物进行定量分析，从而可靠地控制硅片晶圆生产中的痕量杂质元素浓度。
半导体产业还会涉及其它大量的高纯材料，比如溅射靶材，高纯石墨等，赛默飞Element GD Plus GDMS技术可以很好的满足用户高纯材料检测的需求。
- 硅片表面痕量元素分析
- 单晶硅锭和晶圆中痕量元素分析
- 高纯溅射靶材中痕量元素分析
VPD-HR-ICPMS 法分析硅片表面超痕量元素
半导体产品分析通常通过气相分解或液滴蚀刻进行研究，然后对得到的样品溶液进行示踪元素含量分析。Si基样品由于干扰的存在，四极杆ICP-MS很难测定痕量磷，但在高分辨ICPMS中分辨模式下即可轻松完成。通过气相分解高分辨电感耦合等离子体质谱技术(VPD-HR-ICPMS)，可实现晶圆样品中42种元素定量分析，并提高分析方法的检测限。
如图所示，在Si基样品中由于干扰的存在， 四极杆ICP-MS仪器很难测定痕量的磷，但这在高分辨ICPMS的中分辨模式下即可轻松完成。
| 元素 | Q-ICPMS检测限/1010 原子/cm-2 | HR-ICPMS检测限/1010 原子/cm-2 | 提高的 倍数 |
| B | 2 | 0.5 | 4 |
| Na | 0.6 | 0.005 | 120 |
| Mg | 0.2 | 0.008 | 25 |
| Al | 0.3 | 0.02 | 15 |
| P | 3 | 0.3 | 10 |
| K | 5 | 0.02 | 250 |
| Ca | 3 | 0.2 | 15 |
| Ti | 0.02 | 0.006 | 30 |
| Cr | 0.2 | 0.003 | 67 |
| Mn | 0.04 | 0.01 | 40 |
| Fe | 2 | 0.03 | 67 |
| Co | 0.1 | 0.002 | 50 |
| Ni | 0.1 | 0.02 | 5 |
| Cu | 0.04 | 0.06 | 7 |
| Zn | 0.09 | 0.02 | 5 |
光刻胶又称抗刻蚀剂，是半导体行业的图形转移介质，由感光剂、聚合物、溶剂和添加剂等四种基本成分组成。通常光刻胶、显影液和溶剂中无机非金属离子和金属杂质的限量控制在ppb级别，控制和监测光刻工艺中无机非金属离子和金属离子的含量，是集成电路产业链中非常重要的环节。
- 有机溶剂中痕量无机金属和非金属离子的测定方案
- 显影液中无机金属离子及非金属离子测定方案
- 光刻胶单体和聚体中卤素及金属离子测定方案
光刻胶所用有机溶剂中无机非金属离子的限量要求低至ppb~ppm级别。赛默飞离子色谱提供有机溶剂直接进样的方式，通过谱睿技术在线去除有机基质，一针进样同时分析SEMI标准要求监控的无机非金属离子。整个分析过程无需配制任何淋洗液和再生液，方法高效稳定便捷，避免了试剂、环境、人员等因素可能引入的污染。
0.3 N的四甲基氢氧化铵 (CH3)4NOH作为电路板光刻显影剂被广泛应用于半导体产业中液晶显示技术。但由于LC显示器的性能受制造过程中引入的微量元素污染的强烈影响，需要一种快速、可靠的多元素分析技术，能够直接测量LC样品中的低ppt金属污染物。
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光刻胶单体和聚体不溶于水，虽溶于有机试剂但容易析出，常规方法难以去除基质影响。赛默飞推出CIC在线燃烧离子色谱-测定单体和聚体中的卤素，通过燃烧，光刻胶样品基质被完全消除，实现一次进样同时分析样品中的所有卤素含量。燃烧过程实时监控，测定结果准确稳定，满足光刻胶中痕量卤素的限量要求。
ppt级污染物会引起晶圆或电子组件出现腐蚀、侵蚀、电迁移和器件短路，因此,产业链中质量控制包括进入工艺流程中化学品和试剂分析，如超纯水、高纯试剂、光刻胶、电镀液中痕量元素、无机阴阳离子、特定的有机添加剂、过渡金属、多价离子和有机络合剂，等等。
- 高纯试剂中痕量元素杂质及阴阳离子分析
- 高纯试剂中痕量元素杂质浓度在线监测
- 超纯水中痕量阴阳离子离线分析和在线监测
SEMI规定氢氟酸中氯化物和硫酸盐浓度必须小于200μg/L，硝酸盐和磷酸盐的浓度必须小于100 μg/L。简单地将氢氟酸稀释到不会使阴离子交换柱过载的浓度，不能提供足够的灵敏度来确定污染的阴离子。因此，采用阀切换，在线消除弱酸影响，第一维从基体中分离待测物，减少基体离子含量；将待测物转移至第二维分离、测定。
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碰撞/反应池ICP-MS能有效地减少Ar多原子干扰，但对任何含有高浓度基体元素的复杂样品，只有高分辨ICPMS才能可靠地进行无干扰分析。HR-ICP-MS中分辨模式下即能够分离Ti上的SN和SNH干扰，并获得高纯H2SO4中超低浓度微量元素的浓度结果。
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采用ESI ScoutDX 自动在线控制系统，可7X24运行用于FAB 的实时试剂纯度监控，可连接20路过程化学品每小时对杂质浓度监控一次，并可设置被污染的限制值，提高生产效率，最大程度减少人员与危险性化学试剂接触，提高生产安全性。
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半导体集成电路是电子产品的核心器件，电路类器件如二极管，电阻器，连接类器件如印刷电路板（PCB）等的制造需严格遵循RoHS和《电子信息产品污染控制管理办法》指令要求。赛默飞为阻燃剂、增塑剂及金属离子检测提供全面解决方案，帮助电子电器设备制造商应对供应链带来的挑战。
RoHS指令检测工作流程
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洁净室和微环境中空气贯穿整个生产工艺流程，要最大程度减少环境引起的晶圆污染，必须分析气体介质中微粒、杂质和特定污染物，包括有机物、痕量金属等等。保证半导体良品率提高的同时需要将制造过程对环境的影响降至最低，赛默飞可为废水、废气中各项污染物都能提供准确的分析解决方案，并能提供VOCs 和污染离子的24 小时在线监测。
- 挥发性有机物 (VOC)
- 半挥发性有机物 (SVOC)
- 金属
- 阴离子
采用 CIA Advantage VOCs采样系统，结合赛默飞气质联用优良的定性定量能力，实现洁净室空气中108种VOCs的在线分析（PAMS+TO15）。该方案可以用于环境空气、室内空气、污染源等挥发性有机污染的监测，也可以用于连续不间断在线监测。
半导体产业对于硅片晶圆纯度通常要求在99.9999999%以上，因此，需要仪器具有非常高的检测灵敏度，强大的干扰去除能力及基质耐受性，赛默飞系列创新产品如单四极杆iCAP RQ ICP-MS，三重四极杆iCAP TQ ICP-MS及高分辨ICP-MS技术，可对晶圆表面超痕量污染物进行定量分析，从而可靠地控制硅片晶圆生产中的痕量杂质元素浓度。
半导体产业还会涉及其它大量的高纯材料，比如溅射靶材，高纯石墨等，赛默飞Element GD Plus GDMS技术可以很好的满足用户高纯材料检测的需求。
- 硅片表面痕量元素分析
- 单晶硅锭和晶圆中痕量元素分析
- 高纯溅射靶材中痕量元素分析
VPD-HR-ICPMS 法分析硅片表面超痕量元素
半导体产品分析通常通过气相分解或液滴蚀刻进行研究，然后对得到的样品溶液进行示踪元素含量分析。Si基样品由于干扰的存在，四极杆ICP-MS很难测定痕量磷，但在高分辨ICPMS中分辨模式下即可轻松完成。通过气相分解高分辨电感耦合等离子体质谱技术(VPD-HR-ICPMS)，可实现晶圆样品中42种元素定量分析，并提高分析方法的检测限。
如图所示，在Si基样品中由于干扰的存在， 四极杆ICP-MS仪器很难测定痕量的磷，但这在高分辨ICPMS的中分辨模式下即可轻松完成。
| 元素 | Q-ICPMS检测限/1010 原子/cm-2 | HR-ICPMS检测限/1010 原子/cm-2 | 提高的 倍数 |
| B | 2 | 0.5 | 4 |
| Na | 0.6 | 0.005 | 120 |
| Mg | 0.2 | 0.008 | 25 |
| Al | 0.3 | 0.02 | 15 |
| P | 3 | 0.3 | 10 |
| K | 5 | 0.02 | 250 |
| Ca | 3 | 0.2 | 15 |
| Ti | 0.02 | 0.006 | 30 |
| Cr | 0.2 | 0.003 | 67 |
| Mn | 0.04 | 0.01 | 40 |
| Fe | 2 | 0.03 | 67 |
| Co | 0.1 | 0.002 | 50 |
| Ni | 0.1 | 0.02 | 5 |
| Cu | 0.04 | 0.06 | 7 |
| Zn | 0.09 | 0.02 | 5 |
光刻胶又称抗刻蚀剂，是半导体行业的图形转移介质，由感光剂、聚合物、溶剂和添加剂等四种基本成分组成。通常光刻胶、显影液和溶剂中无机非金属离子和金属杂质的限量控制在ppb级别，控制和监测光刻工艺中无机非金属离子和金属离子的含量，是集成电路产业链中非常重要的环节。
- 有机溶剂中痕量无机金属和非金属离子的测定方案
- 显影液中无机金属离子及非金属离子测定方案
- 光刻胶单体和聚体中卤素及金属离子测定方案
光刻胶所用有机溶剂中无机非金属离子的限量要求低至ppb~ppm级别。赛默飞离子色谱提供有机溶剂直接进样的方式，通过谱睿技术在线去除有机基质，一针进样同时分析SEMI标准要求监控的无机非金属离子。整个分析过程无需配制任何淋洗液和再生液，方法高效稳定便捷，避免了试剂、环境、人员等因素可能引入的污染。
0.3 N的四甲基氢氧化铵 (CH3)4NOH作为电路板光刻显影剂被广泛应用于半导体产业中液晶显示技术。但由于LC显示器的性能受制造过程中引入的微量元素污染的强烈影响，需要一种快速、可靠的多元素分析技术，能够直接测量LC样品中的低ppt金属污染物。
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光刻胶单体和聚体不溶于水，虽溶于有机试剂但容易析出，常规方法难以去除基质影响。赛默飞推出CIC在线燃烧离子色谱-测定单体和聚体中的卤素，通过燃烧，光刻胶样品基质被完全消除，实现一次进样同时分析样品中的所有卤素含量。燃烧过程实时监控，测定结果准确稳定，满足光刻胶中痕量卤素的限量要求。
ppt级污染物会引起晶圆或电子组件出现腐蚀、侵蚀、电迁移和器件短路，因此,产业链中质量控制包括进入工艺流程中化学品和试剂分析，如超纯水、高纯试剂、光刻胶、电镀液中痕量元素、无机阴阳离子、特定的有机添加剂、过渡金属、多价离子和有机络合剂，等等。
- 高纯试剂中痕量元素杂质及阴阳离子分析
- 高纯试剂中痕量元素杂质浓度在线监测
- 超纯水中痕量阴阳离子离线分析和在线监测
SEMI规定氢氟酸中氯化物和硫酸盐浓度必须小于200μg/L，硝酸盐和磷酸盐的浓度必须小于100 μg/L。简单地将氢氟酸稀释到不会使阴离子交换柱过载的浓度，不能提供足够的灵敏度来确定污染的阴离子。因此，采用阀切换，在线消除弱酸影响，第一维从基体中分离待测物，减少基体离子含量；将待测物转移至第二维分离、测定。
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碰撞/反应池ICP-MS能有效地减少Ar多原子干扰，但对任何含有高浓度基体元素的复杂样品，只有高分辨ICPMS才能可靠地进行无干扰分析。HR-ICP-MS中分辨模式下即能够分离Ti上的SN和SNH干扰，并获得高纯H2SO4中超低浓度微量元素的浓度结果。
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采用ESI ScoutDX 自动在线控制系统，可7X24运行用于FAB 的实时试剂纯度监控，可连接20路过程化学品每小时对杂质浓度监控一次，并可设置被污染的限制值，提高生产效率，最大程度减少人员与危险性化学试剂接触，提高生产安全性。
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半导体集成电路是电子产品的核心器件，电路类器件如二极管，电阻器，连接类器件如印刷电路板（PCB）等的制造需严格遵循RoHS和《电子信息产品污染控制管理办法》指令要求。赛默飞为阻燃剂、增塑剂及金属离子检测提供全面解决方案，帮助电子电器设备制造商应对供应链带来的挑战。
RoHS指令检测工作流程
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洁净室和微环境中空气贯穿整个生产工艺流程，要最大程度减少环境引起的晶圆污染，必须分析气体介质中微粒、杂质和特定污染物，包括有机物、痕量金属等等。保证半导体良品率提高的同时需要将制造过程对环境的影响降至最低，赛默飞可为废水、废气中各项污染物都能提供准确的分析解决方案，并能提供VOCs 和污染离子的24 小时在线监测。
- 挥发性有机物 (VOC)
- 半挥发性有机物 (SVOC)
- 金属
- 阴离子
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