電(dian)子級(ji)(ji)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)是(shi)國家(jia)發展集成電(dian)路(lu)產業的基(ji)礎原材(cai)料(liao)，是(shi)純度(du)(du)最(zui)高(gao)的多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)材(cai)料(liao)。相對于(yu)太陽(yang)能(neng)級(ji)(ji)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)99.9999%純度(du)(du)，電(dian)子級(ji)(ji)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)的純度(du)(du)要求(qiu)達到(dao)99.999999999%。電(dian)子級(ji)(ji)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)其(qi)中(zhong)的雜質(zhi)含量(liang)更(geng)是(shi)得以0.1ppb的數量(liang)級(ji)(ji)計。本文參照標準(zhun)《GB／T 37049-2018 電(dian)子級(ji)(ji)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)中(zhong)基(ji)體(ti)金屬雜質(zhi)含量(liang)的測定 電(dian)感耦合(he)等離子體(ti)質(zhi)譜法(fa)》使(shi)用實(shi)驗電(dian)熱板HT-300消解、ICP-MS測定電(dian)子級(ji)(ji)多(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)硅(gui)(gui)中(zhong)鐵、鉻(ge)、鎳(nie)、銅、鋅(xin)、鈉的含量(liang)。
PS：本方法適(shi)用于(yu)基體(ti)金屬雜(za)質小于(yu)5ng/g范(fan)圍內鐵、鉻(ge)(ge)、鎳、銅、鋅、鈉(na)含量的測定。本方法對(dui)于(yu)鐵、鉻(ge)(ge)、鎳、銅、鋅、鈉(na)六種元(yuan)素(su)的總檢(jian)出限至少應小于(yu)0.4ng/g。
實驗部分(fen)
1.儀器和耗材(cai)
實驗電熱板(ban)HT-300（玻璃陶瓷(ci)臺面耐(nai)腐(fu)蝕(shi)，格丹納）
燒(shao)杯（50ml）
電子(zi)天(tian)平
ICP-MS
2.試劑
純水：符合(he)SEMIF63的規定(ding)。
硝酸：質(zhi)量(liang)分數65.0%~68.0%，每(mei)種金屬雜質(zhi)含量(liang)均低(di)于10ng/L。
氫氟酸：質量(liang)分(fen)數30.0%~50.0%，每種金屬雜質含量(liang)均低于10ng/L。
硫酸：質量分數95.0%~98.0%，每種(zhong)金屬雜質含量均(jun)低(di)于10ng/L。
標準貯存(cun)溶(rong)液：鐵、鉻(ge)、鎳、銅、鋅、鈉、釔(yi)、鈷(gu)濃度(du)均(jun)為1g/L，采(cai)用國內(nei)外可以量值溯源的有證標準物質。
硫(liu)(liu)酸：用純水將上述硫(liu)(liu)酸稀(xi)釋至(zhi)質量分數為16.7%。
硝(xiao)酸：硝(xiao)酸、純(chun)水的(de)體(ti)積比(bi)為3：97或其(qi)他適當比(bi)例。
消解(jie)液：硝酸(suan)、氫氟酸(suan)的體積比為(wei)1：2或其他適(shi)當比例(li)。
3.樣品制備
將電子級多晶硅樣品破碎成(cheng)便于溶解的小塊，最大(da)直徑約5mm~10mm，破碎過程中應嚴格(ge)避(bi)免金(jin)屬沾污。將樣品在一定比(bi)例的硝(xiao)酸、氫氟酸溶液中消解清洗(xi)，剝離全部表面層后再用純水洗(xi)凈(jing)。將樣品放(fang)置(zhi)在燒(shao)杯中，置(zhi)于實驗電熱板HT-300上烘干(gan)至恒重。
4.測試(shi)步驟
1、在電子天平(ping)上準確稱取(qu)0.5~1.0g試樣（精確至0.0001g）；
2、將樣品(pin)置于具有適當容(rong)積(ji)的、潔凈的敞口容(rong)器中，加(jia)入適量的消(xiao)解液(ye)，置于實驗(yan)電熱板HT-300上加(jia)熱使試料溶(rong)解后(hou)，在160℃~170℃下將溶(rong)液(ye)蒸(zheng)發至近干，必要時重復(fu)消(xiao)解過程。室(shi)溫冷卻后(hou)，加(jia)入適量的硝酸定(ding)容(rong)（2mL~5mL，滿足(zu)儀器檢測即可），充分搖(yao)動使殘渣完丨全溶解至(zhi)試液為澄(cheng)清透明，搖勻。
3、進(jin)行(xing)儀器(qi)分(fen)析(xi)，將樣(yang)品(pin)(pin)空白溶(rong)(rong)液(ye)(ye)、樣(yang)品(pin)(pin)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)和(he)標(biao)(biao)準(zhun)系列(lie)工作(zuo)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)分(fen)別在ICP-MS上進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，以釔和(he)鈷標(biao)(biao)準(zhun)工作(zuo)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)為內標(biao)(biao)，用內標(biao)(biao)法校正。樣(yang)品(pin)(pin)中各(ge)待分(fen)析(xi)元(yuan)素和(he)內標(biao)(biao)元(yuan)素質量(liang)數的選擇(ze)見下表(biao)：
4、分析結果(guo)的計算
各金屬(shu)雜質的(de)含量(liang)以(yi)(yi)其質量(liang)分數ωx表示，按以(yi)(yi)下公(gong)式計算：
式中：
ωx——樣(yang)品(pin)中鐵(tie)、鉻、鎳、銅、鋅(xin)、鈉的(de)質量(liang)分數，單位為納克每克（ng/g）；
ρ1——空白(bai)溶液中待測元素(su)的質量濃度(du)，單位(wei)為納克(ke)每毫升（ng/mL）；
ρ2——樣品溶(rong)液中待(dai)測元素的質量濃(nong)度，單(dan)位為(wei)納克每毫(hao)升（ng/mL）；
V——樣品(pin)溶(rong)液的體(ti)積(ji)，單位(wei)為毫升（mL）；
m——試料的質(zhi)量(liang)，單(dan)位(wei)為克（g）。
結論(lun)
電子級硅材料的(de)(de)(de)分析對設備(bei)、試(shi)驗人員(yuan)、原料、方(fang)法等方(fang)面要(yao)(yao)求高。實(shi)驗中使用(yong)的(de)(de)(de)加(jia)熱(re)消解設備(bei)是(shi)格(ge)丹(dan)納實(shi)驗電熱(re)板HT-300，其臺面是(shi)玻璃陶瓷材質(zhi)，耐酸(suan)堿之余還容易(yi)清潔，針對氫氟酸(suan)還配(pei)置保(bao)護膜，防止滴落(luo)腐(fu)蝕(shi)臺面。而且電熱(re)板的(de)(de)(de)面積無固定(ding)限制，可(ke)以(yi)(yi)(yi)根據自己(ji)日常處(chu)理(li)(li)樣品的(de)(de)(de)多少(shao)而自由選擇。在處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)過程(cheng)中還可(ke)以(yi)(yi)(yi)根據時機，添加(jia)需要(yao)(yao)的(de)(de)(de)試(shi)劑，避免(mian)了密閉容器不容易(yi)添加(jia)試(shi)劑的(de)(de)(de)苦惱。在處(chu)理(li)(li)中由于可(ke)以(yi)(yi)(yi)方(fang)便的(de)(de)(de)看(kan)出所(suo)處(chu)理(li)(li)樣品的(de)(de)(de)狀態、消解程(cheng)度以(yi)(yi)(yi)及(ji)剩余樣品量(liang)的(de)(de)(de)多少(shao)。
