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氫氣作反應(yīng)氣︱用于半導(dǎo)體行業(yè)的ICP-MS分析
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)體器件的整個制造過程中會用到多種化學(xué)品，例如過氧化氫（H2O2）、鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）等，進行清洗和蝕刻。
| 過氧化氫 | 作為強氧化劑，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 |
| 硫酸與過氧化氫的混合物 | 可用于晶圓加工過程的清洗 |
| 鹽酸 | 用于去除硅片表面的有機和金屬殘留等雜質(zhì) |
隨著半導(dǎo)體器件性能的持續(xù)提高，對雜質(zhì)的控制要求也更加嚴格，所用化學(xué)品中的痕量的雜質(zhì)會影響最終產(chǎn)品的性能和產(chǎn)量。國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會 (SEMI) 發(fā)布了有關(guān)高純試劑性能指標的標準, 規(guī)定絕大多數(shù)雜質(zhì)元素的含量不超過 10 ppt。
所以，制造半導(dǎo)體器件時，需要對清洗和蝕刻硅片過程中使用的化學(xué)品中的痕量污染物進行常規(guī)監(jiān)測，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)測工具。
而測試過程中的等離子體、溶劑和基質(zhì)的多原子離子的干擾會導(dǎo)致背景信號升高、質(zhì)譜重疊，一些質(zhì)量較輕的元素處于痕量水平時難以被測量到，使分析測定困難。
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題。
針對ICP-MS開發(fā)的碰撞/反應(yīng)池，能夠通過化學(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)，生成一個新質(zhì)量數(shù)的產(chǎn)物離子，通過這種質(zhì)量轉(zhuǎn)移或者原位質(zhì)量的方法，避開原質(zhì)量數(shù)的干擾。
例如
在H2原位質(zhì)量模式下測定硅：
在 m/z 28 處對主要的 Si 同位素產(chǎn)生干擾的14N2 + 和 12C16O+ 容易與 H2進行反應(yīng)，但 Si+ 卻不與 H2進行反應(yīng)。于是，N2+ 和 CO+ 干擾通過反應(yīng)被去除，而 28Si+ 能不受干擾地以原位質(zhì)量進行測定：
在H2質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下測定氯 Cl：
16O18O1H+在 m/z 35 處對主要 Cl 同位素產(chǎn)生多原子干擾。這種 O2H+ 重疊的干擾可以通過測量 Cl 加氫反應(yīng)的產(chǎn)物離子 ClH2+ 來有效去除。如下圖所示，Cl 與 H2反應(yīng)氣進行連續(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)
在安捷倫上海實驗室，有一臺Peak的Precision Trace氫氣發(fā)生器為8900 ICP-MS Triple Quad的反應(yīng)池提供滿足要求的氫氣，目前在實驗室已連續(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)省寶貴的實驗室空間，外觀采用高顏值 “極簡風(fēng)” 設(shè)計，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)，為實驗室提供可靠氫氣來源的同時減少碳排放。
畢克氣體Precision系列氫氣發(fā)生器專為實驗室應(yīng)用而設(shè)計，將便捷性和可靠性融入可堆疊、模塊化及小巧化的設(shè)計之中。根據(jù)客戶的用氣需求，通過電解水現(xiàn)場生產(chǎn)氫氣，提供純度高達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。
氫氣發(fā)生器現(xiàn)場生產(chǎn)氫氣，根據(jù)客戶需求，即開即用，大大減少了等待鋼瓶安裝或定期更換鋼瓶造成的人力、時間成本。
鋼瓶中儲存大量的高壓氣體，如果迅速釋放到實驗室環(huán)境中，會造成安全隱患。尤其是使用氫氣鋼瓶時，還存在額外的爆炸風(fēng)險。一旦空氣中的氫氣的含量達到4.1%（按體積濃度計），會達到氫氣的爆炸下限，而引發(fā)危險。
氫氣發(fā)生器可提供一種安全的替代方案，無需大量儲存高壓氣體就可產(chǎn)生足夠的氫氣來供應(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、壓力異常報警等功能，還可安裝氫氣探測器（可選）。因此，如果發(fā)生氫氣泄漏，整個系統(tǒng)會自動停止，以確保安全。
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