[发明专利]担载金属氧化物的纳米结构材料及含磷化合物的检测方法

说明书

技术领域

本发明是有关于纳米结构材料，且特别是有关于一种担载金属氧化物的纳米结构材料，其可用于当作气体侦测器的感测组件。

背景技术

随着科技不断的进步，许多新型的关键技术成为高科技业的发展重点，其中高科技厂房微污染监控技术已被列为未来产业竞争的关键技术之一。

国际半导体技术蓝图委员会(International Technology Roadmap forSemiconductors；ITRS)预估至2013年芯片关键尺寸(critical dimension；CD)将缩小至32纳米(nm)，微污染控制为其关键技术之一。以32nm的半导体工艺为例，在无尘室中的工艺关键区域，微污染敏感区对于酸、碱、有机类、掺质(dopants)类的空气品质建议值皆分别建议维持在10～150ppt以下的范围内。因此，欲确认无尘室内空气品质是否符合半导体工艺上的要求，需要的是极低浓度的气体监测器。

一般IC工艺中常使用的气体及其副产物，一般依据其化学的特性与其不同的影响范围，可分为：易燃性气体，例如硅甲烷、甲烷等；毒性气体，例如砷化氢(AsH₃)二硼烷(B₂H₆)、磷化氢(PH₃)等；腐蚀性气体，例如氟化氢、氯化氢等；温室效应气体，例如四氟化碳、三氟化氮等。而薄膜工艺中化学气相沉积、干蚀刻、扩散、离子植入与外延工艺均会排放上述含有特殊毒性的危险气体。

其中，磷化氢在常温下为无色气体，具令人不悦的大蒜味，属于毒性的气体，当吸入时会造成呼吸困难，症状会延迟发生且可能会致死，人体所能容忍的八小时时量平均容许浓度TWA值为0.3ppm。磷化氢亦是可燃性的气体，其气体爆炸界限为1.6％-98％，具有极高的危险性。磷化氢常作为N型掺质，以扩散或离子植入方式进入多晶硅中，故半导体厂皆需依法安装磷化氢气体侦测器。

目前市面上所贩售的磷化氢气体侦测器的主要类型为电化学式与色带式两种，占市占率9成以上。而这些市售的磷化氢气体侦测器侦测下限约在100ppb以符合劳工安全卫生法规中的高压气体劳工安全规则相关基准的要求，但距ITRS的建议值高出1000-10000倍，且会受到其它气体干扰。现阶段晶圆厂为解决为污染问题，大多仰赖费时费工的传统采样分析，将芯片暴露于无尘室空气中，暴露时间为24-48小时，再以高浓度的氢氟酸将表面沉积的污染物清洗至酸液中，用感应耦合等离子体质谱分析仪(ICP-MS)进行元素分析。此种作法需耗费大量时间、人力及物资，且无法实时侦测微污染存在，进而导致高科技厂常面临良率损失的威胁。

其它含磷分子例如为磷酸，会腐蚀眼睛、皮肤和呼吸道，引起眼睛失明和永久性的刮伤，且在高温下会分解形成具毒性的磷氧化物，人体所能容忍的八小时时量平均容许浓度TWA值为1mg，同样对人体具有危害。

因此，业界需要的是一种量测含磷分子的新颖材料及技术。

发明内容

本发明提供的目的是一种担载金属氧化物的纳米结构材料，以克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的担载金属氧化物的纳米结构材料，包括以下步骤所得的产物：

混合硅或钛氧化物与一界面活性剂，并在一第一pH值下聚合成为中孔洞氧化硅或氧化钛；

将一金属或金属化合物与该中孔洞氧化硅或氧化钛混合，得到一混合物，并调控该混合物使其具有一第二pH值；以及

对该混合物进行异相成核，得到表面具有金属氧化物担载的氧化硅或氧化钛纳米结构材料。

所述的担载金属氧化物的纳米结构材料，其中，在混合该硅或钛氧化物与该接口活性剂混合前，包含将一碱与该硅或钛氧化物反应并加热。

所述的担载金属氧化物的纳米结构材料，其中，在异相成核后，包括进行一锻烧工艺，得到表面具有金属氧化物担载的氧化硅或氧化钛纳米结构材料。

所述的担载金属氧化物的纳米结构材料，其中，该接口活性剂为明胶或四级铵盐。

所述的担载金属氧化物的纳米结构材料，其中，该金属为含铜、银、铬、金、铂、钯或其组合。

所述的担载金属氧化物的纳米结构材料，其中，该金属化合物为含铜、银、铬、金、铂或钯的卤化物、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐或其组合。

所述的担载金属氧化物的纳米结构材料，其中，该担载金属氧化物的纳米结构材料硅或钛与所担载的金属氧化物的金属重量比介于0.99∶0.01至0.5∶0.5之间。

所述的担载金属氧化物的纳米结构材料，其中，第一pH值小于5。

所述的担载金属氧化物的纳米结构材料，其中，第二pH值为6-11。