高纯硅片GDMS检测 化学全元素检测

辉光放电质谱（GDMS, Glow Discharge Mass Spectrometry） 是检测高纯硅片中痕量杂质（ppb~ppt级）的Zui灵敏方法之一，适用于半导体级硅（99.9999%以上纯度）的全元素分析。

辉光放电：在氩气氛围中，高电压激发硅片表面产生等离子体，使样品原子溅射并离子化。

质谱分析：通过高分辨率质谱仪（如磁扇区或四极杆）分离并检测各元素离子，实现 ppt级（ng/g） 灵敏度。

ASTM F1593：硅中杂质含量的GDMS标准方法。

SEMI MF1724：半导体材料GDMS分析指南。

ISO 17025：实验室质量控制要求。

硅片要求：

直径≥50 mm，厚度0.5~1 mm。

表面清洁（去除氧化物、有机物，需 HF蚀刻+超纯水清洗）。

电极处理：高纯铜或硅对电极，避免污染。

使用 CRM（标准参考物质） 校准，如：

NIST SRM 2134（高纯硅标样）。

定制掺杂硅片（已知浓度B、P、As等）。

通过质谱峰面积计算元素浓度，需校正：

基体效应（硅主体干扰）。

同质异位素干扰（如⁵⁶Fe⁺ vs. ²⁸Si₂⁺）。

半导体硅片：监测Fe、Cu、Ni等金属污染（影响芯片良率）。

光伏级硅：控制B、P等掺杂剂含量（影响太阳能电池效率）。

科研级高纯硅：超痕量稀土/铀钍分析（用于探测器材料）。

污染控制：

实验环境需 Class 100洁净室。

使用高纯试剂（超纯酸、氩气）。

数据验证：

结合 ICP-MS 或 SIMS 交叉验证关键元素。

定期校准仪器，避免信号漂移。