引言 目前，由于半導(dǎo)體器件在設(shè)計(jì)時(shí)都選擇更小的線 寬，因此就更容易受到低濃度雜質(zhì)的影響。在半 導(dǎo)體工業(yè)中，硝酸（HNO3 ）被廣泛用來(lái)與氫氟 酸（HF）配制混酸，改變限擴(kuò)散或限速率的蝕 刻。這兩種酸配成的混酸常被用于蝕刻和在前端處理中暴露臨界層。在這一階段，實(shí)際的設(shè)備（包括晶體管和電阻器）被創(chuàng) 建。一個(gè)典型的前端處理主要包括以下幾個(gè)步驟：晶片表面的制備、二氧化 硅（SiO2 ）的增長(zhǎng)、模式化和后續(xù)注入或擴(kuò)散添加劑以獲得所需的電性能、柵 介質(zhì)的增長(zhǎng)或沉積，以及蝕刻。任何金屬雜質(zhì)的存在都將對(duì)IC器件的可靠性 產(chǎn)生不利影響。在半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行其他半導(dǎo)體材料分析時(shí)也常常會(huì)使用硝 酸，因此使用的硝酸需要具有高純度和高質(zhì)量。SEMI標(biāo)準(zhǔn)C35-0708對(duì)硝酸中 的金屬污染物按元素和等級(jí)規(guī)定了量。

由于具有快速測(cè)定各種工藝化學(xué)品中超痕量濃度（ng/ L或萬(wàn)億分之）待測(cè)元素的能力，電感耦合等離子體質(zhì) 譜儀（ICP-MS）已成為了質(zhì)量控制分析工 具。然而，在傳統(tǒng)的等離子體條件下，往往存在氬離 子與基質(zhì)成分結(jié)合產(chǎn)生多原子干擾的情況。一些常見(jiàn) 的干擾主要包括：38 Ar1 H+對(duì)39 K+、40 Ar+對(duì)40 Ca+，以及 40 Ar 16 O+對(duì)56 Fe+的干擾。雖然低溫等離子體已經(jīng)被證明 能夠有效減少氬干擾，但卻比高溫等離子體更容易造 成基體抑制，在測(cè)定高溫元素或電離能較高的元素時(shí) 尤為明顯。此外，較低的等離子體能量可能會(huì)生成其 他一些未曾在高溫等離子體條件下觀察到的多原子干 擾。

使用多極和非反應(yīng)氣體的碰撞池已被證明可以有效減 少多原子干擾。但是這種方法必須使用動(dòng)能歧視去除 反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，這將會(huì)造成靈敏度的下降。反應(yīng) 池技術(shù)（Dynamic Reaction Cell™ （DRC™））是一種 通過(guò)四級(jí)桿質(zhì)量過(guò)濾器建立動(dòng)態(tài)帶通，只有特定質(zhì)量 范圍的離子能夠通過(guò)反應(yīng)池的校正技術(shù)，因此也只有 受控的反應(yīng)可以發(fā)生。即使在反應(yīng)中使用反應(yīng)性非常 強(qiáng)的氣體，如NH3 和O2 。反應(yīng)池也可以防止生成的不需 要的副產(chǎn)物離子通過(guò)。 PerkinElmer公司的NexION® 300 ICP-MS配置的通用池 技術(shù)（Universal Cell Technology™），同時(shí)提供了碰 撞模式（使用KED）、反應(yīng)模式（配置DBT）和標(biāo)準(zhǔn) 模式（通用池中不通入氣體）三種測(cè)定模式，因此儀 器操作人員可以根據(jù)實(shí)際測(cè)定的要求選擇適合的模 式，并能在一個(gè)分析方法中進(jìn)行不同模式的切換。

本應(yīng)用報(bào)告證明了PerkinElmer公司的NexION 300 ICP-MS去除干擾，從而在使用高溫等離子體的條件下通過(guò)一次分析就能夠?qū)?/span>HNO3 中全部痕量水平的雜質(zhì)元 素進(jìn)行測(cè)定的能力。這一實(shí)驗(yàn)在一次測(cè)定中同時(shí)使用標(biāo) 準(zhǔn)模式和反應(yīng)模式可以得到分析結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)條件 HNO3 的濃度通常約為70%。在本實(shí)驗(yàn)中，將濃度為 55%的超純HNO3 （Tamapure-AA 10，Tama Chemicals， 日本東京）進(jìn)行5倍稀釋。標(biāo)準(zhǔn)溶液使用濃度為10 mg/ L的多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（PerkinElmer Pure，珀金埃爾默公 司，美國(guó)康涅狄格州謝爾頓）配制。實(shí)驗(yàn)使用的儀器為 NexION 300S ICP-MS（珀金埃爾默公司，美國(guó)康涅狄格 州謝爾頓）。儀器參數(shù)和進(jìn)樣系統(tǒng)組件如表1所示。

結(jié)果 使用標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)HNO3 樣品進(jìn)行定量分析。圖1-4分別 為K、Ca、Fe和 Ni的標(biāo)注曲線，由圖可見(jiàn)均呈現(xiàn)較好的 線性。這可能是由于選用的NH3 反應(yīng)氣和動(dòng)態(tài)帶通調(diào)諧 消除了所有的多原子干擾。

檢出限（DLs）和背景等效濃度（BECs）都使用10% HNO3 進(jìn)行測(cè)定，從而計(jì)算出10%HNO3 的靈敏度。檢出限（DLs） 的計(jì)算由標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以3得到，而背景等效濃度（BECs）則 通過(guò)測(cè)定信號(hào)強(qiáng)度得到?；厥章视杉訕?biāo)10 ng/L的溶液測(cè) 定計(jì)算得到。結(jié)果總結(jié)于表2。 通過(guò)向NexION 300S連續(xù)進(jìn)樣加標(biāo)濃度為10 ng/L的10% HNO3 溶液10小時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)。由圖5和圖6可見(jiàn)，儀器 的穩(wěn)定性佳，10小時(shí)以上測(cè)試結(jié)果的RSDs < 3%（表2最 后一列）。穩(wěn)定性結(jié)果和加標(biāo)回收率數(shù)據(jù)更證明了NexION 300S ICP-MS具有分析HNO3 基質(zhì)中SEMI規(guī)定的所有元素 的能力。

結(jié)論 NexION 300S ICP-MS在對(duì)HNO3 中ng/L水平的超痕量雜質(zhì)進(jìn)行日 常定量分析時(shí)表現(xiàn)出了強(qiáng)的可靠性和適宜性。通用池由計(jì)算機(jī) 控制進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模式和反應(yīng)模式的切換，這樣就可以使用高溫等離 子體在一次進(jìn)樣中對(duì)所有元素進(jìn)行無(wú)干擾分析。