岛津FTIR光谱技术：赋能半导体材料与电子特气的精准检测及质量把控

傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）作为一种强大的分析工具，在半导体材料的研究和质量控制中发挥着重要作用。它不仅可以用于检测材料的化学成分，还能评估材料的性质和性能，如厚度、均匀性和缺陷等。

随着第三代半导体材料碳化硅（SiC）的发展，FTIR技术也被用于测定SiC外延层的厚度。衬底的外延层厚度及其均匀性对外延片的品质至关重要。FTIR通过测量衬底与外延层之间的干涉条纹，根据干涉条纹的数量、折射率及入射角可计算外延层的厚度。采用岛津IRXross傅里叶变换红外光谱仪配合高灵敏度的显微分析技术，可避免损伤晶圆，实现SiC外延层厚度的快速测试。

对于SiC晶圆，外延层厚度理论值11 µm，测试不同位置（0~16号位点）处的外延层厚度。

从不同位点外延层厚度结果来看，SiC晶圆外延厚度并非完全均一，呈现边缘薄，中间厚的趋势。

在半导体制造过程中，晶圆表面微小区域的特性分析同样重要。岛津IRXross傅里叶变换红外光谱仪结合六倍光束聚焦附件，可以将光斑缩小至微米级别，配合使用不同夹具，从而精确测试微小样品或较大样品上的微小区域。这有助于监测表面处理前后的变化，为晶圆片的质量控制和工艺优化提供数据支持。

六倍光束聚焦附件

硅晶圆切片样品的照片（1.8m直径圆形区域为微结构区，其他位置为无微结构区域）

不同入射方向测试微结构区域的红外光谱图

正面入射样品微处理区域及无处理区域，所得红外光谱图在中红外范围内透射率有明显差异，处理后区域的透射率明显低于无处理区域。可能是处理后的区域有更多的红外吸收或者表面结构导致光散射，偏离入射光方向所致。

在芯片制造过程中，从芯片生长到器件封装，几乎每一个环节都离不开电子气体。根据电子级氟气或氮氟类气体标准（GB/T 26251-2010），杂质氟化氢气体含量一般不得超过0.5%。

氟化氢（HF）是一种具有强腐蚀性和吸湿性的杂质气体。当其限值要求较高时，红外光谱法结合气体池测定其含量是一种较为理想的选择。

与标准中常用的气相色谱-双热导检测器（GC-TCD）测试方案相比，红外光谱法结合气体池具有以下显著优点：操作简单、分析速度快、结果重现性好、成本低廉且更安全绿色。

长光程气体池（固定光程从2.5米到20 米）

不同浓度HF气体光谱重叠图

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