一、引言

在集成电路（IC）和先进制程（如7nm、5nm以下）中，氮气、氩气、氢气、硅烷等高纯工艺气体的微量杂质（H₂O、O₂、CO、CO₂、总烃等，ppb级）可导致氧化、颗粒污染、薄膜缺陷等问题。通过化学计量手段实现高纯气体中痕量杂质的精准分析，是保障芯片良率与可靠性的关键环节。

二、杂质分析的基本原理

采用高灵敏度色谱与光谱技术联合检测：

气相色谱-脉冲放电氦离子化检测器（GC-PDHID）：用于永久性气体（H₂、O₂、N₂、CH₄）分析；

腔衰荡光谱（CRDS）：实现H₂O、CO₂的ppb级在线监测；

四极质谱（QMS）：多组分同步快速检测；

傅里叶变换红外光谱（FTIR）：识别复杂有机物。

三、核心技术与系统组成

超洁净采样系统
使用EP级（Electropolished）不锈钢管路，防止吸附与污染。

低温富集与预浓缩模块
提升痕量组分检测灵敏度。

标准气体与溯源体系
使用NIST或PTB认证的ppb级标准气建立校准曲线。

在线/离线双模分析平台
支持生产过程实时监控与异常溯源。

四、典型应用场景

光刻工艺气体纯度控制
EUV光刻中ArF激光气体需极低水分与氧气含量。

CVD/ALD前驱体气体质量验证
确保硅烷、TEOS等气体无分解或杂质引入。

晶圆厂大宗气体管网监测
对N₂、O₂、H₂主干管进行连续杂质检测。

气体供应商出厂检验
提供符合SEMI标准（如SEMI F57）的检测报告。

五、挑战与未来发展趋势

挑战：

ppb级检测易受环境干扰；

某些气体（如SiH₄）易吸附、难处理；

多组分交叉干扰影响定量精度。

未来方向：

发展芯片级微型气体传感器阵列；

推进AI辅助谱图解析与异常预警系统；

建立半导体专用气体计量标准物质库；

实现全流程封闭式自动化分析系统。