氣相色譜儀分析四氟化硅氣體中微量雜質(zhì)

隨著氣相色譜技術(shù)的不斷成熟，國(guó)內(nèi)外相關(guān)儀器廠家仍然不斷推出性能更穩(wěn)定、功能更全面、自動(dòng)化程度更高的氣相色譜儀，特別是國(guó)產(chǎn)色譜儀的進(jìn)步更加明顯，國(guó)產(chǎn)氣相色譜儀具有較高的市場(chǎng)占有率，武漢泰特沃斯科技有限公司，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的氣相色譜儀供應(yīng)商。

以下由武漢泰特沃斯科技有限公司色譜技術(shù)人員介紹一種利用雙通道氦離子化氣相色譜儀(PDHID) ，分析四氟化硅中微量硅烷、磷烷、氟代烷、C2 ～ C3 碳?xì)浠衔镆约俺Ｒ姎怏w雜質(zhì)的方法。由于四氟化硅具有很強(qiáng)的腐蝕性，在對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)，利用閥切割系統(tǒng)將大量的四氟化硅主要成分切割，及時(shí)地將四氟化硅反吹出去，使其不進(jìn)入檢測(cè)器系統(tǒng)。經(jīng)過將四氟化硅氣體進(jìn)樣檢測(cè)驗(yàn)證，該方法能夠有效測(cè)定四氟化硅氣體中多種微量雜質(zhì)。

四氟化硅( SiF4 ) 在電子和半導(dǎo)體行業(yè)中具有重要作用，主要用作硅化鉭、氮化硅等的蝕刻劑，P 型摻雜劑及外延沉積擴(kuò)散硅源。高純度SiF4 還可以用于制備電子級(jí)硅烷或多晶硅。隨著行業(yè)的發(fā)展，SiF4 氣體需求量的增大，對(duì)SiF4 氣體純度要求也越來越高，各個(gè)生產(chǎn)廠家制定了各自的產(chǎn)品技術(shù)要求。半導(dǎo)體器件性能的好壞，很大程度上取決于所用電子氣體的質(zhì)量，電子氣體純度每提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，都會(huì)極大地推動(dòng)半導(dǎo)體器件質(zhì)的飛躍。然而，產(chǎn)品SiF4 中，或多或少存在一些雜質(zhì)，雜質(zhì)的種類和含量取決于生產(chǎn)工藝。由于SiF4 氣體性質(zhì)非?；顫?，很容易與其他物質(zhì)反應(yīng)，給檢測(cè)帶來了很大的困難。

工業(yè)上制得的SiF4 中往往含有一些雜質(zhì)，主要包括硅烷、磷烷、氟代烷、C2 ～ C3 碳?xì)浠衔镆约俺Ｒ姎怏w雜質(zhì)等，這些雜質(zhì)的存在嚴(yán)重影響了SiF4 的使用性能，但從實(shí)際生產(chǎn)中，又不能將雜質(zhì)完全去除。目前，用單通道氦離子化氣相色譜儀能檢測(cè)出SiF4 氣體中的氣體雜質(zhì)主要有H2、O2、N2、CH4、CO、CO2、H2S 以及SO2; 有報(bào)道稱C1 ～ C4 碳?xì)浠衔镆部梢杂肨SVET-100 氣相色譜儀檢測(cè)出，檢測(cè)限能達(dá)到2 × 10 － 6 ;Vaks 等將高分辨率紅外光譜儀和微波波譜儀聯(lián)合起來，研發(fā)了TMGS 法對(duì)SiF4 中CHF3、CH2F2 和CH3F進(jìn)行檢測(cè)。但以上方法均不能實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)出硅烷、磷烷、氟代烷、C2 ～ C3 碳?xì)浠衔镆约俺Ｒ姎怏w等雜質(zhì)。因此，必須研發(fā)相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)指標(biāo)覆蓋范圍廣，從而保證SiF4 的質(zhì)量能夠滿足不同生產(chǎn)應(yīng)用的要求。

脈沖放電氦離子檢測(cè)器( PDHID) 是PDD 系列中最為成功的一種檢測(cè)器，與其它離子化檢測(cè)器比較它有許多獨(dú)特的特性，對(duì)幾乎所有無機(jī)和有機(jī)化合物均有很高的響應(yīng)，特別適合高純氣體的分析。SiF4 氣體中有很多C2 ～ C3 碳?xì)浠虾头闊N雜質(zhì)，常用的氫火焰( FID) 、熱導(dǎo)檢測(cè)器難以滿足檢測(cè)需要，單通道氦離子化檢測(cè)器只能檢測(cè)常見的氣體雜質(zhì)，如H2、O2、N2、CO、CO2 等，無法檢測(cè)C2 ～ C3 碳?xì)浠衔锖头榈入s質(zhì)氣體，雙通道氦離子化氣相色譜是利用兩條不同的分析管路，同時(shí)對(duì)SiF4 中不同的雜質(zhì)氣體進(jìn)行檢測(cè)，采用程序升溫，使雜質(zhì)氣體更容易被檢出，檢測(cè)范圍廣，因此，雙通道氦離子化檢測(cè)器更能滿足SiF4 氣體中雜質(zhì)的檢測(cè)要求。

由于SiF4 純度較高( ≥99． 99%) ，化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在空氣中遇水極易潮解，產(chǎn)生HF 和硅酸，對(duì)設(shè)備腐蝕性較大，也很容易造成管路堵塞。在檢測(cè)前，以高純氦氣充分吹掃管路后，采用三通閥切換進(jìn)樣，利用預(yù)處理柱，將SiF4 主成分分離后，采用閥切割方法，將SiF4 主成分切割放空，使其無法進(jìn)入檢測(cè)器系統(tǒng)，當(dāng)主組分完全放空后，剩余的其它組分進(jìn)入分析過程。