解決方案 |LabMS 3000 ICP-MS測定電子級多晶硅中基體金屬雜質(zhì)含量

前言

電子級多晶硅金屬雜質(zhì)含量是評價其產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一，其雜質(zhì)含量的高低直接影響下游晶圓制造產(chǎn)品質(zhì)量，所以對其金屬雜質(zhì)含量的控制至關(guān)重要。

本實驗參照《GB∕T 37049-2018 電子級多晶硅中基體金屬雜質(zhì)含量的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》，采用LabMS 3000s ICP-MS測試電子級多晶硅中基體金屬雜質(zhì)含量。LabMS 3000s采用的加強型離子透鏡和偏轉(zhuǎn)技術(shù)，結(jié)合高性能冷等離子技術(shù)和新一代碰撞反應池技術(shù)，可有效消除干擾，從而獲得更低的檢測限、背景等效濃度和準確的超痕量分析結(jié)果，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。

1.實驗

1.1 儀器設(shè)備

EH20B 微控數(shù)顯電熱板，萊伯泰科

LabMS 3000s 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，萊伯泰科

1.2 樣品前處理

1.2.1 樣品預處理

將樣品破碎成小塊，破碎過程中嚴格避免金屬沾污。將破碎后樣品置于用氫氟酸和硝酸混合溶液中消解清洗，剝離全部表面層后用超純水洗凈。

將清洗后的樣品置于潔凈聚四氟燒杯中，于電熱板上烘干至恒重。

1.2.2 樣品制備

稱取0.5g（0.0001g）清洗烘干后的樣品于潔凈聚四氟燒杯中，加入一定量的氫氟酸和硝酸混合溶液中，在電熱板上加熱使樣品全部溶解，繼續(xù)加熱將溶液蒸發(fā)近干。室溫冷卻加3%硝酸溶解定容至5ml，轉(zhuǎn)移至PFA樣品瓶待測。

1.3 干擾校正

Cr、Ni、Cu、Zn易受到（ArN+）、（ArC+）、（ArOH+）等分子的干擾，采用氦氣碰撞模式消除干擾；Na元素在正常熱等離子體中受干擾較多，背景較高，采用等離子體模式測試可有效降低背景，提升檢出限；Fe元素在正常熱等離子體中受到（ArO+）分子的干擾，采用冷等離子體模式測試。

1.4 標準溶液配置

各元素曲線系列點濃度如表1所示；手動加入2ppb的Co內(nèi)標。

表1 各元素的標準溶液配制梯度

1.5 儀器參數(shù)

表2 LabMS 3000s ICP-MS 儀器參數(shù)

2.測試結(jié)果

2.1 標準曲線：經(jīng)測試，所有元素線性相關(guān)系數(shù)大于 0.999。

圖1  6種元素的標準曲線

2.2 背景等效濃度(BEC)及檢出限（DL）

表3 各元素的背景等效濃度(BEC)及檢出限（DL）

注：各元素的等效濃度(BEC)及檢出限（DL）直接使用標準曲線上給出的數(shù)值。

2.3 樣品測試結(jié)果

表4 樣品測試結(jié)果

3.結(jié)論

LabMS 3000s ICP-MS的第四代碰撞池技術(shù)及冷等離子技術(shù)能夠有效去除干擾，獲得小于5ppt的背景等效濃度(BEC)以及小于1ppt的檢出限(DL)。結(jié)果表明，LabMS 3000s可有效檢測電子級多晶硅中基體金屬雜質(zhì)含量。