ICP-MS（电感耦合等离子体质谱仪）凭借极低的检出限（ppt~ppb 级）、宽动态范围、多元素同时快速分析的优势，成为半导体行业中痕量 / 超痕量杂质分析的核心仪器，覆盖从原材料、制程到成品的全流程质量控制，以下是其具体应用场景和技术要点：

半导体原材料的超痕量杂质检测

硅片 / 晶圆基材分析

半导体核心基材为高纯硅片，其纯度需达到 99.9999999%（9N）以上，ICP-MS 可检测硅片中的碱金属（Na、K）、碱土金属（Mg、Ca）、过渡金属（Fe、Ni、Cu、Zn）、重金属（Pb、Cd）及非金属（B、P、As）等痕量杂质，检出限可低至 0.001~0.01 ppb，满足晶圆制造对基材纯度的严苛要求。

对于块状硅片，需先通过酸消解（如 HF+HNO₃混合酸）转化为溶液，再经 ICP-MS 分析；对于硅片表面杂质，可采用酸淋洗 - ICP-MS联用技术，实现表面 ppb 级杂质的定性定量。

电子级化学试剂 / 湿化学品分析

半导体制程中使用的电子级酸（HF、HNO₃、H₂SO₄）、碱（NH₄OH）、显影液、剥离液等湿化学品，其杂质含量直接影响芯片良率，ICP-MS 可检测其中的金属阳离子（如 Al、Cr、Mn）和部分阴离子（如 Cl⁻、Br⁻，需配合特定进样系统），检测限可达 0.005 ppb，符合 SEMI（国际半导体设备与材料协会）C12、C27 等标准的要求。

高纯气体与光刻胶杂质分析

对于高纯工艺气体（如 Ar、N₂、O₂），可通过 ** 气体进样系统（如膜去溶、气相色谱联用）** 将气体中的金属杂质导入 ICP-MS，检测 ppb~ppt 级的 Fe、Cu 等；光刻胶中的金属杂质则需经微波消解后，通过 ICP-MS 完成分析，确保光刻胶无杂质污染。

晶圆制程中的在线 / 离线污染监控

制程工艺中的污染溯源

在晶圆蚀刻、离子注入、薄膜沉积等工序中，设备部件（如腔体、管路）的磨损、环境粉尘或工艺耗材可能引入杂质，ICP-MS 可对制程中产生的清洗废液、擦拭棉提取物、腔体残留进行分析，快速定位污染来源。例如，蚀刻工序中若检测到高含量 Ni，可排查腔体镍基部件的腐蚀问题。

晶圆表面微区杂质分析

结合 激光剥蚀（LA-ICP-MS）技术，可实现晶圆表面 μm 级微区的杂质分布 mapping，检测芯片关键区域（如栅极、源漏极）的局部金属污染，分辨率可达 5~10 μm，为制程优化提供空间分布数据。

成品芯片与封装材料的质量验证

芯片内部杂质分布分析

通过 LA-ICP-MS 对芯片切片进行线扫描或面扫描，可获取芯片不同层（如衬底层、外延层、金属布线层）的杂质含量与分布，评估杂质对芯片电学性能的影响，例如检测 Cu 布线层的扩散杂质是否超标。

封装材料杂质检测

芯片封装用的陶瓷、树脂、焊料（如 Sn-Ag-Cu 合金）中，需控制 Pb、Cd 等重金属及 Fe、Ni 等磁性杂质的含量，ICP-MS 可对封装材料消解液进行多元素同时分析，确保符合 RoHS 及半导体行业环保与性能标准。

半导体行业专用 ICP-MS 技术适配

高基体耐受与干扰消除

半导体样品常存在高基体（如高浓度 Si、HF），需采用 碰撞 / 反应池技术（CRC）消除多原子离子干扰（如 SiH⁺对⁷⁵As 的干扰、ArO⁺对⁵⁶Fe 的干扰），同时搭配基体分离技术（如固相萃取、离子交换）** 降低基体效应，保证检测准确性。

超低污染进样系统

为避免进样过程引入污染，半导体行业专用 ICP-MS 通常配备全氟进样管路、石英雾化器、耐 HF 雾化室，并采用超净实验室环境（Class 100 级），确保空白值降至 ppt 级。