【儀表網 行業標準】近日，由有研半導體材料有限公司 、浙江金瑞泓科技股份有限公司 、中科鋼研節能科技有限公司 、浙江海納半導體有限公司等單位起草，TC203(全國半導體設備和材料標準化技術委員會)歸口的國家標準計劃《半導體晶片表面金屬沾污的測定 全反射X射線熒光光譜法》征求意見稿已編制完成，現公開征求意見。
集成電路和光伏產業是信息技術產業的核心，是國家重要的基礎性、先導性和戰略性產業，是推動國民經濟和信息化發展最主要的高新技術。近10年來，我國的集成電路和光伏產業發展迅猛，核心工藝技術水平和世界先進水平的差距不斷縮小。
半導體晶片是信息技術產業中半導體制造業的基礎材料，在加工使用過程中的金屬雜質控制與檢測是關乎產品性能的重要手段與指標。在工藝生產過程中晶片表面極其少量的金屬污染的存在都有可能導致器件功能失效或可靠性變差，因此在制造生產過程中對晶片表面金屬雜質污染的控制尤為重要，檢測規范非常嚴格。
但近年來隨著碳化硅、藍寶石等第三代半導體材料的迅速興起，其對表面金屬的要求與小尺寸的硅材料如150mm(6英寸)以下的硅片要求相當，因此 TXRF 方法被越來越多地用于了硅以外的其他半導體材料的鏡面晶片的表面金屬測試，為了滿足我國當前的半導體材料的現狀，有利于規范和統一 TXRF方法的測試，有助于提升國內半導體材料的產品質量，提高國內半導體材料在國內和國際市場的競爭力和影響力，促進我國半導體行業與國際標準接軌。
本標準按照GB/T 1.1—2020給出的規則起草。本標準代替GB/T 24578—2015《硅片表面金屬沾污的全反射X光熒光光譜測試方法》。
本文件描述了半導體拋光晶片表面深度約為5 nm以內金屬元素的全反射X光熒光光譜測試方法。
本文件適用于硅、絕緣襯底上的硅(SOI)、碳化硅、藍寶石、砷化鎵、磷化銦、銻化鎵等單晶拋光片表面金屬沾污的測定。尤其適用于晶片清洗后自然氧化層或經化學方法生長的氧化層中沾污元素面密度的測定。
本文件可檢測元素周期表中原子序數 16(S)～92(U)的元素，尤其適用于鉀、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅等金屬元素，且面密度在 109 atoms/cm2～1015 atoms/cm2范圍內元素的定量測試。
方法原理：
1.本方法的原理如圖1所示，來自X射線源的單色X光，以一個低于臨界角的傾斜角度掠射到晶片的鏡面表面時，發生X射線的全反射。X射線的損耗波穿過晶片表面將其原子能級激發至熒光能級，發射對應原子序數的特征X射線熒光譜，這一能量色散譜被一固態探測器(如硅(鋰)探測器)接收。損耗波在這過程中呈指數衰減，衰減強度依賴于晶片表面或表面自然氧化層的總電子密度。本方法對所有電阻率范圍的硅片，其指數衰減長度約為5 nm。
2.用標定校準樣品的方法獲得一個含量高于 1011 atoms/cm2特定元素的面密度，熒光峰值下的積分計數率與標定的特定元素面密度呈線性關系。校準樣品在測試區域內至少有一個已知元素的面密度，TXRF儀對標準樣品進行分析，得出對應已知元素面密度的熒光積分計數率，然后在相同條件下測試一個或多個樣品，使用與每個已知標定元素相關的相對靈敏度因子(RSF)，可確定被測樣品中元素的熒光積分計數率。如果 X 射線能量源改變，RSF 應使用不同的設置。
試驗條件：
測試應在下列環境中進行：
a)溫度：23±5°C，使用期間應保持在±2°C；
b)相對濕度：不大于60%；
c)在不低于GB/T 25915.1-2021中5級情況下；
d)儀器應置于無明顯振動的環境。
儀器設備：
1.全反射 X 光熒光光譜儀(TXRF 儀)應滿足如下要求：單色 X 射線源、測試樣品操作裝置、能量- 色散光度計的 X 射線探測器和用于本底扣除、峰積分、RSF 計算和分析的軟件(RSF 由儀器制造商開發并存儲在儀器計算機程序中)，以及一個無氬的分析環境(如 1.33Pa 的真空或氦氣)組成。能夠提供掠射角校準方法及扣除逃逸峰的衰減程序，可去除逃逸峰信號。
2.校準樣品的數據系統：能利用統計基礎工具進行儀器重復性研究得到的，以確認在儀器的重復性限內儀器是否具有可操作性。參見規范性附錄 A 中 A.2 比較數據系統。
試驗報告：
試驗報告應包括以下內容：a) 測試樣品信息；b) 校準樣品信息；c) 設備類型，包括型號和生產廠家；d) 陽極材料；e) 單色儀；f) X 射線源的電壓；g) X 射線源的電流；h) X 射線源能量；i) 掠射角；j) 積分時間；k) 實驗室的環境；l) 測試結果；m) 操作人及分析時間。
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