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ICP-MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）憑借極低的檢出限（ppt~ppb 級(jí)）、寬動(dòng)態(tài)范圍、多元素同時(shí)快速分析的優(yōu)勢，成為半導(dǎo)體行業(yè)中痕量 / 超痕量雜質(zhì)分析的核心儀器，覆蓋從原材料、制程到成品的全流程質(zhì)量控制，以下是其具體應(yīng)用場景和技術(shù)要點(diǎn)：

半導(dǎo)體原材料的超痕量雜質(zhì)檢測

硅片 / 晶圓基材分析

半導(dǎo)體核心基材為高純硅片，其純度需達(dá)到 99.9999999%（9N）以上，ICP-MS 可檢測硅片中的堿金屬（Na、K）、堿土金屬（Mg、Ca）、過渡金屬（Fe、Ni、Cu、Zn）、重金屬（Pb、Cd）及非金屬（B、P、As）等痕量雜質(zhì)，檢出限可低至 0.001~0.01 ppb，滿足晶圓制造對基材純度的嚴(yán)苛要求。

對于塊狀硅片，需先通過酸消解（如 HF+HNO?混合酸）轉(zhuǎn)化為溶液，再經(jīng) ICP-MS 分析；對于硅片表面雜質(zhì)，可采用酸淋洗 - ICP-MS聯(lián)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)表面 ppb 級(jí)雜質(zhì)的定性定量。

電子級(jí)化學(xué)試劑 / 濕化學(xué)品分析

半導(dǎo)體制程中使用的電子級(jí)酸（HF、HNO?、H?SO?）、堿（NH?OH）、顯影液、剝離液等濕化學(xué)品，其雜質(zhì)含量直接影響芯片良率，ICP-MS 可檢測其中的金屬陽離子（如 Al、Cr、Mn）和部分陰離子（如 Cl?、Br?，需配合特定進(jìn)樣系統(tǒng)），檢測限可達(dá) 0.005 ppb，符合 SEMI（國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料協(xié)會(huì)）C12、C27 等標(biāo)準(zhǔn)的要求。

高純氣體與光刻膠雜質(zhì)分析

對于高純工藝氣體（如 Ar、N?、O?），可通過 ** 氣體進(jìn)樣系統(tǒng)（如膜去溶、氣相色譜聯(lián)用）** 將氣體中的金屬雜質(zhì)導(dǎo)入 ICP-MS，檢測 ppb~ppt 級(jí)的 Fe、Cu 等；光刻膠中的金屬雜質(zhì)則需經(jīng)微波消解后，通過 ICP-MS 完成分析，確保光刻膠無雜質(zhì)污染。

晶圓制程中的在線 / 離線污染監(jiān)控

制程工藝中的污染溯源

在晶圓蝕刻、離子注入、薄膜沉積等工序中，設(shè)備部件（如腔體、管路）的磨損、環(huán)境粉塵或工藝耗材可能引入雜質(zhì)，ICP-MS 可對制程中產(chǎn)生的清洗廢液、擦拭棉提取物、腔體殘留進(jìn)行分析，快速定位污染來源。例如，蝕刻工序中若檢測到高含量 Ni，可排查腔體鎳基部件的腐蝕問題。

晶圓表面微區(qū)雜質(zhì)分析

結(jié)合 激光剝蝕（LA-ICP-MS）技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)晶圓表面 μm 級(jí)微區(qū)的雜質(zhì)分布 mapping，檢測芯片關(guān)鍵區(qū)域（如柵極、源漏極）的局部金屬污染，分辨率可達(dá) 5~10 μm，為制程優(yōu)化提供空間分布數(shù)據(jù)。

成品芯片與封裝材料的質(zhì)量驗(yàn)證

芯片內(nèi)部雜質(zhì)分布分析

通過 LA-ICP-MS 對芯片切片進(jìn)行線掃描或面掃描，可獲取芯片不同層（如襯底層、外延層、金屬布線層）的雜質(zhì)含量與分布，評(píng)估雜質(zhì)對芯片電學(xué)性能的影響，例如檢測 Cu 布線層的擴(kuò)散雜質(zhì)是否超標(biāo)。

封裝材料雜質(zhì)檢測

芯片封裝用的陶瓷、樹脂、焊料（如 Sn-Ag-Cu 合金）中，需控制 Pb、Cd 等重金屬及 Fe、Ni 等磁性雜質(zhì)的含量，ICP-MS 可對封裝材料消解液進(jìn)行多元素同時(shí)分析，確保符合 RoHS 及半導(dǎo)體行業(yè)環(huán)保與性能標(biāo)準(zhǔn)。

半導(dǎo)體行業(yè)專用 ICP-MS 技術(shù)適配

高基體耐受與干擾消除

半導(dǎo)體樣品常存在高基體（如高濃度 Si、HF），需采用 碰撞 / 反應(yīng)池技術(shù)（CRC）消除多原子離子干擾（如 SiH?對??As 的干擾、ArO?對??Fe 的干擾），同時(shí)搭配基體分離技術(shù)（如固相萃取、離子交換）** 降低基體效應(yīng)，保證檢測準(zhǔn)確性。

超低污染進(jìn)樣系統(tǒng)

為避免進(jìn)樣過程引入污染，半導(dǎo)體行業(yè)專用 ICP-MS 通常配備全氟進(jìn)樣管路、石英霧化器、耐 HF 霧化室，并采用超凈實(shí)驗(yàn)室環(huán)境（Class 100 級(jí)），確?？瞻字到抵?ppt 級(jí)。