半导体材料检测:如何确保质量与可靠性?

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检测样品

半导体材料的检测样品通常包括硅片、砷化镓、氮化镓等多种不同材料。样品的形态可以是薄膜、晶圆或单一结晶体。在选择检测样品时,首先要考虑到其代表性,确保样品能够准确反映整个批次的质量。为了避免人为因素的干扰,样品的切割、表面处理等步骤通常要求在严格的条件下进行,以确保获得高质量的测试结果。

检测项目

半导体材料的检测项目种类繁多,涵盖了物理、化学、力学等多个领域。常见的检测项目包括:

  • 电学性能检测:如电阻率、载流子浓度、迁移率等。
  • 热学性能检测:例如热导率、热扩散系数等。
  • 化学成分分析:利用X射线荧光光谱(XRF)等技术进行元素分析。
  • 缺陷分析:通过电子显微镜、扫描探针显微镜(SPM)等方法检查晶体缺陷。
  • 光学性能测试:如光吸收、光透过率等。

通过这些检测项目,能够全面评估半导体材料的物理、化学特性以及是否满足具体应用需求。

检测仪器

进行半导体材料检测时,采用的仪器设备种类繁多,不同的检测方法对应着不同的仪器。常见的检测仪器包括:

  • 扫描电子显微镜(SEM):用于观察材料的表面形貌、微观结构以及缺陷。
  • 原子力显微镜(AFM):主要用于表面粗糙度和纳米尺度的结构分析。
  • X射线衍射仪(XRD):用于分析晶体的结构和材料的结晶性质。
  • 四探针测量仪:用于检测半导体材料的电学性能,如电导率和电阻。
  • 拉曼光谱仪:可用于表征半导体材料的振动模式和化学组成。

这些仪器结合先进的计算与数据分析技术,为半导体材料的检测提供了高精度、高效率的手段。

检测方法

半导体材料的检测方法多种多样,依据不同的检测需求和设备特点,常见的检测方法包括:

  • 电流-电压特性测量:用于分析材料的电导率、载流子浓度及迁移率。
  • 扫描电子显微镜分析(SEM):用于材料表面和微结构的高分辨率观察。
  • X射线荧光(XRF):用于无损检测样品的元素组成。
  • 红外光谱分析(FTIR):常用于分析材料中的化学键及分子振动模式。

这些方法可以单独使用,也可以根据需要进行多方法联合分析,以确保测试的全面性和精确性。

检测标准(部分)

《 GB/T 44558-2024 III族氮化物半导体材料中位错成像的测试 透射电子显微镜法 》标准简介

  • 标准名称:III族氮化物半导体材料中位错成像的测试 透射电子显微镜法
  • 标准号:GB/T 44558-2024
    中国标准分类号:H21
  • 发布日期:2024-09-29
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2025-04-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准委
  • 标准分类:冶金金属材料试验
  • 内容简介:

    国家标准《III族氮化物半导体材料中位错成像的测试 透射电子显微镜法》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行,主管部门为国家标准委。

    本文件描述了用透射电子显微镜测试Ⅲ族氮化物半导体材料中位错成像的方法。本文件适用于六方晶系Ⅲ族氮化物半导体的薄膜或体单晶中位错成像的测试。

《 GB/T 44334-2024 埋层硅外延片 》标准简介

  • 标准名称: 埋层硅外延片
  • 标准号:GB/T 44334-2024
    中国标准分类号:H82
  • 发布日期:2024-08-23
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2025-03-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准委
  • 标准分类:电气工程半导体材料
  • 内容简介:

    国家标准《 埋层硅外延片》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行,主管部门为国家标准委。

    本文件规定了埋层硅外延片的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存、随行文件和订货单内容。本文件适用于具有埋层结构的硅外延片的生产制造、测试分析和质量评价,产品主要用于制作集成电路芯片和半导体分立器件。

《 SJ 20744-1999 半导体材料杂质含量红外吸收光谱分析通用导则 》标准简介

  • 标准名称:半导体材料杂质含量红外吸收光谱分析通用导则
  • 标准号:SJ 20744-1999
    中国标准分类号:H80
  • 发布日期:1999-11-10
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:1999-12-01
    技术归口:中国电子技术标准化研究所
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:电气工程SJ 电子
  • 内容简介:

    本标准规定了半导体材料中杂质含量的红外吸收分析方法的术语、基本原理、仪器设备、样品制备、测量条件、测量步骤和测量结果的计算。本标准适用于在红外光谱区为透明的并在该区域产生杂质吸收带的任何半导体单晶材料红外分析方法。

《 GB/T 14264-2024 半导体材料术语 》标准简介

  • 标准名称:半导体材料术语
  • 标准号:GB/T 14264-2024
    中国标准分类号:H80
  • 发布日期:2024-04-25
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2024-11-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:代替GB/T 14264-2009
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:电气工程半导体材料
  • 内容简介:

    国家标准《半导体材料术语》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本文件界定了半导体材料的一般术语和定义,材料制备与工艺及缺陷的术语和定义,以及缩略语。本文件适用于半导体材料的研发、生产、制备及相关领域。

《 GB/T 43885-2024 碳化硅外延片 》标准简介

  • 标准名称: 碳化硅外延片
  • 标准号:GB/T 43885-2024
    中国标准分类号:H83
  • 发布日期:2024-04-25
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2024-11-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:电气工程半导体材料
  • 内容简介:

    国家标准《 碳化硅外延片》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本文件规定了碳化硅外延片的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输与贮存、随行文件和订货单内容。本文件适用于在导电型碳化硅衬底上,生长碳化硅同质外延层的外延片,产品用于制作碳化硅电力电子器件。

《 GB/T 43662-2024 蓝宝石图形化衬底片 》标准简介

  • 标准名称:蓝宝石图形化衬底片
  • 标准号:GB/T 43662-2024
    中国标准分类号:H83
  • 发布日期:2024-03-15
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2024-10-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:电气工程半导体材料
  • 内容简介:

    国家标准《蓝宝石图形化衬底片》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本文件规定了蓝宝石图形化衬底片(以下简称“衬底”)的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、随行文件和订货单内容。本文件适用于蓝宝石图形化衬底片的研发、生产、测试、检验及性能质量的评价。

《 GB/T 43612-2023 碳化硅晶体材料缺陷图谱 》标准简介

  • 标准名称:碳化硅晶体材料缺陷图谱
  • 标准号:GB/T 43612-2023
    中国标准分类号:H80
  • 发布日期:2023-12-28
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2024-07-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:电气工程半导体材料
  • 内容简介:

    国家标准《碳化硅晶体材料缺陷图谱》由TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本文件规定了导电型4H碳化硅(4HSiC)晶体材料缺陷的形貌特征,产生原因和缺陷图谱。本文件适用于半导体行业碳化硅(晶锭、衬底片、外延片及后续工艺)的研发、生产及检测分析等环节。

《 T/ZJATA 0017-2023 制备碳化硅半导体材料用化学气相沉积法(CVD)外延设备 》标准简介

  • 标准名称:制备碳化硅半导体材料用化学气相沉积法(CVD)外延设备
  • 标准号:T/ZJATA 0017-2023
    中国标准分类号:C356
  • 发布日期:2023-06-20
    国际标准分类号:31.220.01
  • 实施日期:2023-07-20
    团体名称:浙江省分析测试协会
  • 标准分类:C 制造业电子学
  • 内容简介:

    本文件规定了制备碳化硅半导体材料用化学气相沉积法(CVD)外延设备(以下简称碳化硅外延设备)的产品分类、标记、组成及基本参数、工作条件、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输与贮存、质量承诺本文件适用于采用化学气相沉积法(CVD)技术加工100mm(4英寸)、150mm(6英寸)和200mm(8英寸)SiC晶片的碳化硅外延设备本文件包含了制备碳化硅半导体材料用化学气相沉积法(CVD)外延设备(以下简称“外延设备”)的产品分类、工作条件、技术要求、试验方法、检测规则、标志、包装、运输和贮存要求内容,对外延设备的反应室系统、温度控制系统、加热系统、真空系统、加工(碳化硅外延片)质量指标给出了统一技术参数及评价方法

    通过对可靠性、加工效率、温度压力流量等关键参数控制,保证了设备的精准性、安全性

《 DB32/T 4404-2022 富硒土壤调查规程 》标准简介

  • 标准名称:富硒土壤调查规程
  • 标准号:DB32/T 4404-2022
    中国标准分类号:P85
  • 发布日期:2022-12-24
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2023-01-14
    技术归口:江苏省自然资源厅
  • 代替标准:
    主管部门:江苏省市场监督管理局
  • 标准分类:电气工程科学研究和技术服务业江苏省半导体材料
  • 内容简介:

    地方标准《富硒土壤调查规程》由江苏省自然资源厅归口上报,主管部门为江苏省市场监督管理局。

《 DB3607/T 005-2022 富硒丝瓜生产技术规程 》标准简介

  • 标准名称:富硒丝瓜生产技术规程
  • 标准号:DB3607/T 005-2022
    中国标准分类号:B31
  • 发布日期:2022-07-22
    国际标准分类号:65.020.20
  • 实施日期:2022-10-01
    技术归口:
  • 代替标准:
    主管部门:江西省市场监督管理局
  • 标准分类:农业农、林、牧、渔业江西省半导体材料
  • 内容简介:

    地方标准《富硒丝瓜生产技术规程》,主管部门为江西省市场监督管理局。本文件规定了富硒丝瓜生产的术语和定义、产地环境、生产技术及档案管理。本文件适用于赣州市富硒丝瓜的生产。

《 DB35/T 1146-2011 硅材料中杂质元素含量测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:硅材料中杂质元素含量测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:DB35/T 1146-2011
    中国标准分类号:H80
  • 发布日期:2011-04-10
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2011-07-10
    技术归口:中国科学院福建物质结构研究所
  • 代替标准:
    主管部门:福建省质量技术监督局
  • 标准分类:电气工程科学研究和技术服务业福建省半导体材料
  • 内容简介:

    地方标准《硅材料中杂质元素含量测定 辉光放电质谱法》由中国科学院福建物质结构研究所归口上报,主管部门为福建省质量技术监督局。本标准规定了测定硅材料中杂质元素含量的辉光放电质谱法(GDMS)所涉及的术语和定义、原理、试剂与材料、仪器设备、样品要求、样品要求、分析步骤、结果计算、允许偏差。本标准适用于纯度不高于99.99999%的硅材料中的杂质元素Li、Be、B、Na、Mg、A1、P、K、Th、U等元素的测定

《 DB13/T 5092-2019 太阳能级类单晶硅锭用方籽晶通用技术要求 》标准简介

  • 标准名称:太阳能级类单晶硅锭用方籽晶通用技术要求
  • 标准号:DB13/T 5092-2019
    中国标准分类号:F12
  • 发布日期:2019-11-28
    国际标准分类号:27.16
  • 实施日期:2019-12-28
    技术归口:
  • 代替标准:
    主管部门:河北省市场监督管理局
  • 标准分类:能源和热传导工程制造业河北省半导体材料
  • 内容简介:

    地方标准《太阳能级类单晶硅锭用方籽晶通用技术要求》,主管部门为河北省市场监督管理局。

《 DB61/T 556-2018 富硒含硒食品与相关产品硒含量标准 》标准简介

  • 标准名称:富硒含硒食品与相关产品硒含量标准
  • 标准号:DB61/T 556-2018
    中国标准分类号:X10
  • 发布日期:2018-08-27
    国际标准分类号:67.040
  • 实施日期:2018-09-27
    技术归口:陕西省质量技术监督局
  • 代替标准:
    主管部门:陕西省市场监督管理局
  • 标准分类:食品技术陕西省半导体材料
  • 内容简介:

    地方标准《富硒含硒食品与相关产品硒含量标准》由陕西省质量技术监督局归口上报,主管部门为陕西省市场监督管理局。本标准规定了富硒食品、含硒食品及相关产品中硒含量指标及检验方法。本标准适用于天然的富硒食品、含硒食品与相关产品。

《 YS/T 1510-2021 高纯锗粉 》标准简介

  • 标准名称:高纯锗粉
  • 标准号:YS/T 1510-2021
    中国标准分类号:H82
  • 发布日期:2021-12-02
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2022-04-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243);全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC203/SC2)
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:电气工程半导体材料制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯锗粉》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯锗粉的分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、随行文件和订货单内容。本文件适用于以高纯二氧化锗为原料经氢气还原后,研磨、筛分生产的高纯锗粉。

《 YS/T 724-2016 多晶硅用硅粉 》标准简介

  • 标准名称:多晶硅用硅粉
  • 标准号:YS/T 724-2016
    中国标准分类号:H82
  • 发布日期:2016-07-11
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2017-01-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)
  • 代替标准:代替YS/T 724-2009
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:电气工程半导体材料YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《多晶硅用硅粉》,主管部门为工业和信息化部。本标准规定了多晶硅生产用硅粉的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、质量证明书及订货单(或合同)内容等。本标准适用于多晶硅生产用硅粉。

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结语

半导体材料的检测是确保电子产品高性能和可靠性的重要环节。随着科技的不断发展,检测技术也在持续进步,不仅提升了测试的准确性,也加快了检测的速度。未来,随着新型半导体材料的不断涌现,对检测技术的要求也将更加严格。在这个过程中,科学的检测方法、精密的仪器设备以及不断完善的检测体系,将为半导体产业的健康发展提供有力保障。

结语

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