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半導體行業常用材料的檢測–氣相色譜儀等科學儀器與技術盤點

半導體行業常用材料的檢測–氣相色譜儀等科學儀器與技術盤點

日期:2021-3-2

自中美貿易戰以來,國家對于半導體行業的重視日漸提升。為避免關鍵技術被“卡脖子”,國家大力推動半導體行業的發展,先后發布了《國務院關于印發新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策的通知》、《關于促進集成電路產業和軟件產業高質量發展企業所得稅政策的公告》等政策,從財稅政策、投融資政策、研究開發政策、進出口政策、人才政策、知識產權政策、市場應用政策、國際合作政策等多個層面支持國內半導體行業的自主創新。

半導體材料主要包括第一代半導體材料(Si等)、第二代半導體材料(砷化鎵GaAs、銻化銦InSb等)、第三代半導體材料(碳化硅SiC、氮化鎵GaN、氧化鋅ZnO、金剛石、氮化鋁等),以及在半導體工藝環節必須用到的特種氣體、靶材、光刻膠、顯影液、拋光液和拋光墊、鍵合膠、電鍍液、清洗液、刻蝕液、研磨材料、掩模版、光阻材料等。其中,大部分半導體材料依賴于對外進口,目前主要進口自美國、日本、韓國等。

表1 熱門半導體材料主要進口國家及地區

主要半導體材料主要進口國家及地區
硅片等日本、德國、韓國、美國、中國臺灣
砷化鎵GaAs等日本
碳化硅SiC等美國、歐洲
特種氣體美國、德國、法國、日本
靶材美國、日本
光刻膠中國臺灣、日本、美國
拋光液和拋光墊美國、日本、韓國
研磨材料美國
掩模版日本
濕電子化學品德國、美國、日本、韓國、中國臺灣
光阻材料日本
封裝材料中國臺灣

半導體材料的晶體結構和缺陷雜質都將對半導體器件的性能產生較大的影響,因此半導體材料的檢測對于成品質量具有至關重要的意義,以下整理了半導體檢測中用到的主要科學儀器及其在半導體領域的應用。

表2 半導體檢測儀器和用途

半導體檢測儀器與技術在半導體領域的應用
光學測量儀器外延層厚度測量、測定元素含量、用于高純氣體分析等
電學測量儀器(四探針、三探針、擴展電阻、C-V法、霍爾測量)測量電阻率、載流子濃度、導電類型、遷移率、壽命及載流子濃度分布等
X射線衍射儀缺陷及形貌觀察(無損檢測),檢測二次缺陷的形成和消除等
金相顯微鏡觀察晶體缺陷等
俄歇電子能譜表面層原子成分、含量、化學鍵合狀態分析等
二次離子質譜雜質檢測等
掃描電鏡微區形貌觀察,成分、結構分析,失效分析,缺陷檢測等
透射電鏡半導體晶體缺陷分析等
原子吸收分光光度痕量雜質檢測等
氣相色譜氣體分析
高頻電感耦合等離子體發射光譜微量成分分析等
離子束用于分析離子注入層和外延層損傷、定位等
離子探針用于薄層分析、微區分析、測量濃度分布,分析痕量雜質等
電子探針成分分析等

以上列舉了半導體行業用到的熱門半導體材料和檢測儀器,隨后我們也將對半導體檢測解決方案進行一一詳解盤點,敬請大家期待。

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