質譜儀-Mass 利用TDS熱脫附質譜儀進行IGZO薄膜微量氣體分析

日本ESCO電子科學的TDS1200Ⅱ是一款具有高性能升溫程序的熱脫附分析系統，它使用石英棒引導紅外線直接加熱樣品，這意味著分析室中其他部件都不會被加熱並釋放氣體，確保檢測到的物質僅來自樣品，TDS熱脫附設備可以搭配JEOL的四極柱質譜儀、氣相層析飛行質譜儀和液相層析飛行質譜儀，這使熱脫附質譜儀不僅可以定性和定量吸收或結合的化學成分，還可以分析結合狀態、化學反應階段和其他詳細信息。IGZO（Indium Gallium Zinc Oxide）為氧化銦鎵鋅的縮寫，是一種用於液晶面板上的技術，但IGZO技術對光、水和氧都相當敏感，其特性會受到各種製程條件影響，尤其”工作壓力”是控制薄膜性能的關鍵。本文利用日本ESCO電子科學的TDS熱脫附質譜儀，在不同壓力下，對極難分析的氫、水、氧分子進行高靈敏度分析。

▲紅外線加熱式熱脫附質譜儀 TDS1200Ⅱ

測試結果

圖１為不同壓力加在a-IGZO薄膜塗佈的SiO2/c-Si板上，質荷比分別為2（氫氣），18（水）和32（氧氣）的TDS圖，Sub為沒有塗佈的SiO2/c-Si，作為背景值偵測，結果顯示，隨著壓力下降，所有元素的脫附量均下降，在0.13 Pa壓力下元素的脫附明顯降低。這些結果顯示，在較低壓力下，a-IGZO薄膜中的氫含量較低，氫在半導體氧化物中扮演著重要的角色，因此，在a-IGZO薄膜的沉積製程中降低溫度，對控制氫含量非常重要。

▲圖一不同壓力加在a-IGZO薄膜塗佈的SiO2/c-Si板上的TDS圖-(a) 氫 (b) 水 (c) 氧

結論

a-IGZO薄膜表面逸散的氣體會受到壓力的影響，這些元素在較低壓力下，逸散的含量較低，此結果可做為a-IGZO製程改善的依據。本文使用熱脫附質譜儀偵測極難分析的H2、O2和H2O，ESCO的TDS質譜儀具有非常低的背景值，對於監測這些從a-IGZO薄膜表面逸散的微量氣體，是非常有幫助的工具。

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