ICP-MS在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用
在半導(dǎo)體行業(yè)中，每個(gè)工藝流程中引入的雜質(zhì)污染，都有可能造成半導(dǎo)體器件缺陷。
半導(dǎo)體器件的整個(gè)制造過(guò)程中會(huì)用到多種化學(xué)品，例如過(guò)氧化氫（H2O2）、鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）等，進(jìn)行清洗和蝕刻。
| 過(guò)氧化氫 | 作為強(qiáng)氧化劑，可用于清洗硅片、去除光刻 |
| 硝酸和氫氟酸混合物 | 混合物用于蝕刻單晶硅和多晶硅 |
| 硫酸與過(guò)氧化氫的混合物 | 可用于晶圓加工過(guò)程的清洗 |
| 鹽酸 | 用于去除硅片表面的有機(jī)和金屬殘留等雜質(zhì) |
隨著半導(dǎo)體器件性能的持續(xù)提高，對(duì)雜質(zhì)的控制要求也更加嚴(yán)格，所用化學(xué)品中的痕量的雜質(zhì)會(huì)影響最終產(chǎn)品的性能和產(chǎn)量。國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì) (SEMI) 發(fā)布了有關(guān)高純?cè)噭┬阅苤笜?biāo)的標(biāo)準(zhǔn), 規(guī)定絕大多數(shù)雜質(zhì)元素的含量不超過(guò) 10 ppt。
所以，制造半導(dǎo)體器件時(shí)，需要對(duì)清洗和蝕刻硅片過(guò)程中使用的化學(xué)品中的痕量污染物進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)，必須盡可能地將痕量污染控制在zuidi濃度，ICP-MS 就是普遍采用的一種監(jiān)測(cè)工具。
而測(cè)試過(guò)程中的等離子體、溶劑和基質(zhì)的多原子離子的干擾會(huì)導(dǎo)致背景信號(hào)升高、質(zhì)譜重疊，一些質(zhì)量較輕的元素處于痕量水平時(shí)難以被測(cè)量到，使分析測(cè)定困難。
利用低溫等離子體和碰撞/反應(yīng)池等方法可以解決這一背景干擾的問(wèn)題。
針對(duì)ICP-MS開(kāi)發(fā)的碰撞/反應(yīng)池，能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)去除特定干擾，使一些分析難題得以解決。
在反應(yīng)池中，氫氣 (H2 ) 和氧氣 (O2 )常被用作反應(yīng)氣。
分析物或干擾物在反應(yīng)池中與某一反應(yīng)氣發(fā)生反應(yīng)，生成一個(gè)新質(zhì)量數(shù)的產(chǎn)物離子，通過(guò)這種質(zhì)量轉(zhuǎn)移或者原位質(zhì)量的方法，避開(kāi)原質(zhì)量數(shù)的干擾。
例如
在H2原位質(zhì)量模式下測(cè)定硅：
在 m/z 28 處對(duì)主要的 Si 同位素產(chǎn)生干擾的14N2 + 和 12C16O+ 容易與 H2進(jìn)行反應(yīng)，但 Si+ 卻不與 H2進(jìn)行反應(yīng)。于是，N2+ 和 CO+ 干擾通過(guò)反應(yīng)被去除，而 28Si+ 能不受干擾地以原位質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定：
在H2質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下測(cè)定氯 Cl：
16O18O1H+在 m/z 35 處對(duì)主要 Cl 同位素產(chǎn)生多原子干擾。這種 O2H+ 重疊的干擾可以通過(guò)測(cè)量 Cl 加氫反應(yīng)的產(chǎn)物離子 ClH2+ 來(lái)有效去除。如下圖所示，Cl 與 H2反應(yīng)氣進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)后生成產(chǎn)物離子：
氫氣發(fā)生器——反應(yīng)池的氣體供應(yīng)
在安捷倫上海實(shí)驗(yàn)室，有一臺(tái)Peak的Precision Trace氫氣發(fā)生器為8900 ICP-MS Triple Quad的反應(yīng)池提供滿(mǎn)足要求的氫氣，目前在實(shí)驗(yàn)室已連續(xù)工作多年，且一直狀態(tài)良好。
Peak Precision Trace氫氣發(fā)生器體積小巧緊湊，可節(jié)省寶貴的實(shí)驗(yàn)室空間，外觀(guān)采用高顏值 “極簡(jiǎn)風(fēng)" 設(shè)計(jì)，綠色主題色與Peak品牌重視并一直秉承的環(huán)保理念呼應(yīng)，為實(shí)驗(yàn)室提供可靠氫氣來(lái)源的同時(shí)減少碳排放。
畢克氣體Precision系列氫氣發(fā)生器專(zhuān)為實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用而設(shè)計(jì)，將便捷性和可靠性融入可堆疊、模塊化及小巧化的設(shè)計(jì)之中。根據(jù)客戶(hù)的用氣需求，通過(guò)電解水現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)氫氣，提供純度高達(dá)99.9999%，流量100-1200cc/min的氫氣。
Precision Trace系列氫氣發(fā)生器采用PSA等技術(shù)有效去除水分，保證了氫氣的純度與品質(zhì)。相比于鋼瓶，氣體發(fā)生器是更安全、可靠而且方便的供氣方案。
使用氣體發(fā)生器的安全性與方便性
與傳統(tǒng)的鋼瓶相比，使用氣體發(fā)生器供應(yīng)氫氣有其不容忽視的優(yōu)勢(shì)。
氫氣發(fā)生器現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)氫氣，根據(jù)客戶(hù)需求，即開(kāi)即用，大大減少了等待鋼瓶安裝或定期更換鋼瓶造成的人力、時(shí)間成本。
鋼瓶中儲(chǔ)存大量的高壓氣體，如果迅速釋放到實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，會(huì)造成安全隱患。尤其是使用氫氣鋼瓶時(shí)，還存在額外的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。一旦空氣中的氫氣的含量達(dá)到4.1%（按體積濃度計(jì)），會(huì)達(dá)到氫氣的爆炸下限，而引發(fā)危險(xiǎn)。
氫氣發(fā)生器可提供一種安全的替代方案，無(wú)需大量?jī)?chǔ)存高壓氣體就可產(chǎn)生足夠的氫氣來(lái)供應(yīng)多種應(yīng)用。
除此之外，在氫氣安全上，發(fā)生器內(nèi)部有檢漏、壓力異常報(bào)警等功能，還可安裝氫氣探測(cè)器（可選）。因此，如果發(fā)生氫氣泄漏，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止，以確保安全。
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