碳化硅（SiC）作為新一代半導(dǎo)體材料，因其出色的物理和化學(xué)性質(zhì)，在電力電子、微波器件、高溫傳感器等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，SiC外延晶片在生產(chǎn)過程中可能會引入微量的金屬雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對器件的性能和可靠性有著至關(guān)重要的影響。因此，開發(fā)高效、準(zhǔn)確的檢測方法以監(jiān)控SiC外延晶片表面的痕量金屬含量，對于保證產(chǎn)品質(zhì)量和推進(jìn)SiC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

檢測原理

檢測碳化硅外延晶片表面痕量金屬的方法主要基于電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）。ICP-MS是一種高靈敏度的痕量元素分析技術(shù)，它利用電感耦合等離子體作為離子源，將樣品中的元素轉(zhuǎn)化為離子，并通過質(zhì)譜儀進(jìn)行分離和檢測。由于ICP-MS具有極低的檢出限和寬廣的線性范圍，因此非常適合用于SiC外延晶片表面痕量金屬的檢測。

方法步驟

樣品準(zhǔn)備

首先，將待測的SiC外延晶片進(jìn)行徹底清洗，以去除表面的污染物。清洗后，使用非金屬真空吸筆將晶片固定，確保在后續(xù)步驟中不會引入額外的金屬雜質(zhì)。

提取液配制

配制適量的提取液，通常包括硝酸和超純水的混合液。硝酸的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，一般在2%~10%之間。提取液的選擇和配制對于后續(xù)的檢測結(jié)果至關(guān)重要。

樣品處理

將配制好的提取液均勻滴在SiC外延晶片的表面，然后使用真空吸筆輕輕晃動晶片，使提取液全面均勻地覆蓋整個晶片表面。保持一定的時間，使提取液與晶片表面的金屬雜質(zhì)充分反應(yīng)。

溶液收集

使用微移液器將反應(yīng)后的溶液收集到潔凈的樣品瓶中，用于后續(xù)的ICP-MS檢測。注意在收集過程中避免任何可能的金屬污染。

ICP-MS檢測

將收集到的溶液注入ICP-MS儀器中，進(jìn)行痕量金屬的檢測。在檢測過程中，需要調(diào)整儀器的參數(shù)，如冷卻氣、輔助氣、霧化氣的流量，以及碰撞反應(yīng)池中的氣體種類和流量，以優(yōu)化檢測性能。

數(shù)據(jù)分析

根據(jù)ICP-MS儀器輸出的數(shù)據(jù)，繪制校準(zhǔn)曲線，計算待測金屬元素的質(zhì)量濃度，并進(jìn)而計算出晶片表面的金屬元素含量。

注意事項

在整個檢測過程中，需要嚴(yán)格控制實驗環(huán)境，包括溫度、濕度和潔凈度，以減少外界因素對檢測結(jié)果的影響。

使用的實驗容器和工具必須經(jīng)過嚴(yán)格的清洗和干燥處理，以避免金屬污染。

提取液的選擇和配制應(yīng)根據(jù)待測金屬元素的種類和含量進(jìn)行調(diào)整，以獲得最佳的檢測結(jié)果。

ICP-MS儀器的參數(shù)設(shè)置需要根據(jù)實際情況進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最佳的靈敏度和準(zhǔn)確性。

應(yīng)用與展望

檢測碳化硅外延晶片表面痕量金屬的方法在半導(dǎo)體材料的質(zhì)量控制中具有重要意義。通過該方法，可以及時發(fā)現(xiàn)和去除金屬雜質(zhì)，提高SiC外延晶片的質(zhì)量和可靠性。隨著SiC技術(shù)的不斷發(fā)展，該方法將在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，如電力電子器件、微波通信、高溫傳感器等。同時，隨著檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來有望開發(fā)出更加高效、準(zhǔn)確的檢測方法，以滿足SiC技術(shù)發(fā)展的需求。

結(jié)論

檢測碳化硅外延晶片表面痕量金屬的方法是基于電感耦合等離子體質(zhì)譜法的一種高效、準(zhǔn)確的技術(shù)。通過嚴(yán)格控制實驗條件、優(yōu)化儀器參數(shù)和數(shù)據(jù)分析方法，可以實現(xiàn)SiC外延晶片表面金屬雜質(zhì)的準(zhǔn)確檢測。該方法在半導(dǎo)體材料的質(zhì)量控制中具有廣泛的應(yīng)用前景，對于推動SiC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)

高通量晶圓測厚系統(tǒng)以光學(xué)相干層析成像原理，可解決晶圓/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，總厚度偏差）、BOW（彎曲度）、WARP（翹曲度），TIR（Total Indicated Reading 總指示讀數(shù)，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術(shù)指標(biāo)。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)，全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相比傳統(tǒng)上下雙探頭對射掃描方式；可一次性測量所有平面度及厚度參數(shù)。

靈活適用更復(fù)雜的材料，從輕摻到重?fù)?P 型硅 (P++)，碳化硅，藍(lán)寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測）

粗糙的晶圓表面，（點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測方案，不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_噪聲影響，因而對測量粗糙表面晶圓）

低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)（通過對偏振效應(yīng)的補(bǔ)償，加強(qiáng)對低反射晶圓表面測量的信噪比）

絕緣體上硅（SOI)和MEMS，可同時測量多層結(jié)構(gòu)，厚度可從μm級到數(shù)百μm級不等。

1，可用于測量各類薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可達(dá)1nm。

2，可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強(qiáng)，一改過去傳統(tǒng)晶圓測量對于“主動式減震平臺”的重度依賴，成本顯著降低。

3，靈活的運(yùn)動控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。