引言

電子氣體是指具有電子級(jí)純度的特種氣體，主要分為電子大宗氣體及電子特氣，廣泛應(yīng)用在包括集成電路、顯示面板、半導(dǎo)體照明和光伏等泛半導(dǎo)體行業(yè)。電子氣體廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造的諸多環(huán)節(jié)，包括清洗、離子注入、刻蝕、氣相沉積、摻雜等工藝，因此被稱為芯片制造的血液。電子特種氣體的質(zhì)量直接影響晶圓廠制造元器件的具體技術(shù)指標(biāo)和良率，因此對(duì)氣體純度有著嚴(yán)格的要求。

高純電子級(jí)二氧化碳在集成電路行業(yè)主要用于清洗技術(shù)和沉浸式光刻技術(shù)，二氧化碳的超臨界特性在加工過程中能夠?qū)π酒膿p壞降至較低，有著廣泛的前景，未來(lái)高純電子級(jí)二氧化碳的需求也將增大。

目前，國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織（SEMI ）在2018年C3.57-0312中，對(duì)二氧化碳產(chǎn)品的純度要求要達(dá)到 99.999% 以上，雜質(zhì)在ppm級(jí)別。隨著集成電路行業(yè)的發(fā)展，我國(guó)新制定的國(guó)標(biāo)《GB/T43772-2024 電子氣體 二氧化碳》中對(duì)二氧化碳品的純度要求已達(dá)到 5N以上，對(duì)氣體雜質(zhì)要求達(dá)1~5ppm，其中總硫要求低至10ppb；陰離子雜質(zhì)和銨根離子的限度要求達(dá)到 1~5ppbw，對(duì)金屬離子小于1ppbw。

《GB/T43772-2024 電子氣體 二氧化碳》中離子含量技術(shù)要求（點(diǎn)擊查看大圖）

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賽默飛方案：

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1. 樣品吸收

那么，我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)測(cè)定氣體二氧化碳中的超痕量雜質(zhì)離子呢？

國(guó)標(biāo)《GB/T43772-2024 電子氣體 二氧化碳》有了明確的描述，在樣品測(cè)定時(shí)，電子級(jí)二氧化碳通過流量泵通入超純水中，調(diào)節(jié)吸收時(shí)間和吸收體積，測(cè)定最終吸收液中的陰離子和銨根離子含量。常見的吸收方法有離線吸收、半自動(dòng)吸收和全自動(dòng)在線吸收。

《GB/T43772-2024 電子氣體 二氧化碳》中樣品預(yù)處理裝置示意圖（點(diǎn)擊查看大圖）

2. 進(jìn)樣分析

吸收完成后，將吸收液進(jìn)樣分析。賽默飛離子色譜系統(tǒng)可提供同時(shí)測(cè)定電子級(jí)二氧化碳中超痕量陰離子和銨根離子含量的分析方案，整個(gè)系統(tǒng)“只加水"不需要引入任何外接試劑，避免引入人工操作帶來(lái)的污染和試劑中雜質(zhì)的干擾，獲得極低的系統(tǒng)背景和噪音。同時(shí)在線譜睿前處理技術(shù)，幫助實(shí)現(xiàn)吸收液樣品二氧化碳基質(zhì)的在線消除，具有靈敏、抗干擾、穩(wěn)定、高效、便捷的特點(diǎn)。

二氧化碳中超痕量陰離子分析原理示意圖

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方案配置及分析條件

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3. 數(shù)據(jù)結(jié)果

搭配賽默飛在線電解淋洗液發(fā)生器技術(shù)進(jìn)行在線梯度洗脫，從而在保證甲酸、乙酸等弱保留離子的分離度的同時(shí)還能兼顧強(qiáng)保留硫酸、磷酸的出峰時(shí)間，從而獲得分離譜圖。標(biāo)準(zhǔn)曲線點(diǎn)為0.2ppb，以100 mL純水吸收120 L CO2計(jì)算，可準(zhǔn)確定量樣品中雜質(zhì)離子濃度約為0.1 ppb.wt，滿足標(biāo)準(zhǔn)中低于1 ppb.wt要求。

七陰離子分離譜圖

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樣品加標(biāo)回收率分離色譜圖

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銨根離子分離譜圖

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賽默飛方案優(yōu)勢(shì)：

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● 樣品無(wú)需前處理，可直接取樣上機(jī)測(cè)試，在線去除二氧化碳。

● 操作簡(jiǎn)單快速，無(wú)需配制淋洗液，由在線淋洗液發(fā)生器自動(dòng)電解產(chǎn)生淋洗液。

● 淋洗液經(jīng)過抑制器抑制后可獲得非常低的系統(tǒng)噪音和背景。大大提高陰離子和銨根離子離子的檢測(cè)靈敏度。檢出限可低至0.2ug/L，電子氣體ug/kg級(jí)的無(wú)機(jī)陰離子和銨根測(cè)定技術(shù)要求。

● 高容量離子交換色譜柱結(jié)合KOH梯度洗脫，使得氟離子和乙酸、甲酸達(dá)到分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)陰離子和有機(jī)酸同時(shí)分離和測(cè)定，確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

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總結(jié)：

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賽默飛 ICS-6000 通過大體積直接上樣和譜睿技術(shù)在線去除二氧化碳基質(zhì)，并對(duì)樣品進(jìn)行濃縮，再進(jìn)入離子色譜進(jìn)行分析檢測(cè)。在優(yōu)化色譜條件下各種離子的定量限可達(dá)到0.2ppb，該方法加標(biāo)測(cè)試滿足要求，準(zhǔn)確度較高，連續(xù)運(yùn)行結(jié)果穩(wěn)定，可用于電子級(jí) CO2 吸收液中雜質(zhì)銨根離子和陰離子的分析。該方案同樣適用于非反應(yīng)型惰性氣體，也可以應(yīng)用于高純氣體凈化材料和設(shè)備的性能考察。

賽默飛半導(dǎo)體材料全面解決方案

除了電子級(jí)二氧化碳的分析方案外，賽默飛同時(shí)開發(fā)了針對(duì)半導(dǎo)體材料包括硅片、光刻膠及輔材、濕電子化學(xué)品、靶材及其他電子特氣的全面解決方案，包括Orbitrap技術(shù)對(duì)于未知物解析、不同批次樣品的差異分析，以及高純金屬、靶材直接進(jìn)樣分析的GDMS技術(shù)等，盡在《賽默飛半導(dǎo)體材料檢測(cè)應(yīng)用文集》，長(zhǎng)按識(shí)別下方二維碼即可下載或點(diǎn)擊閱讀原文進(jìn)入半導(dǎo)體解決方案專題頁(yè)面獲取更多解決方案！