气相色谱仪分析四氟化硅气体中微量杂质

随着气相色谱技术的不断成熟，国内外相关仪器厂家仍然不断推出性能更稳定、功能更全面、自动化程度更高的气相色谱仪，特别是国产色谱仪的进步更加明显，国产气相色谱仪具有较高的市场占有率，武汉泰特沃斯科技有限公司，是国内领先的气相色谱仪供应商。

以下由武汉泰特沃斯科技有限公司色谱技术人员介绍一种利用双通道氦离子化气相色谱仪(PDHID)，分析四氟化硅中微量硅烷、磷烷、氟代烷、C2 ～ C3碳氢化合物以及常见气体杂质的方法。由于四氟化硅具有很强的腐蚀性，在对其进行分析时，利用阀切割系统将大量的四氟化硅主要成分切割，及时地将四氟化硅反吹出去，使其不进入检测器系统。经过将四氟化硅气体进样检测验证，该方法能够有效测定四氟化硅气体中多种微量杂质。

四氟化硅( SiF4 )在电子和半导体行业中具有重要作用，主要用作硅化钽、氮化硅等的蚀刻剂，P 型掺杂剂及外延沉积扩散硅源。高纯度SiF4还可以用于制备电子级硅烷或多晶硅。随着行业的发展，SiF4 气体需求量的增大，对SiF4气体纯度要求也越来越高，各个生产厂家制定了各自的产品技术要求。半导体器件性能的好坏，很大程度上取决于所用电子气体的质量，电子气体纯度每提高一个数量级，都会极大地推动半导体器件质的飞跃。产品SiF4中，或多或少存在一些杂质，杂质的种类和含量取决于生产工艺。由于SiF4气体性质非常活泼，很容易与其他物质反应，给检测带来了很大的困难。

工业上制得的SiF4中往往含有一些杂质，主要包括硅烷、磷烷、氟代烷、C2 ～ C3 碳氢化合物以及常见气体杂质等，这些杂质的存在严重影响了SiF4的使用性能，但从实际生产中，又不能将杂质完全去除。目前，用单通道氦离子化气相色谱仪能检测出SiF4气体中的气体杂质主要有H2、O2、N2、CH4、CO、CO2、H2S 以及SO2; 有报道称C1 ～ C4碳氢化合物也可以用TSVET-100 气相色谱仪检测出，检测限能达到2 × 10 － 6 ;Vaks等将高分辨率红外光谱仪和微波波谱仪联合起来，研发了TMGS 法对SiF4 中CHF3、CH2F2和CH3F进行检测。但以上方法均不能实现检测出硅烷、磷烷、氟代烷、C2 ～ C3碳氢化合物以及常见气体等杂质。必须研发相对应的检测技术，检测指标覆盖范围广，从而保证SiF4的质量能够满足不同生产应用的要求。

脉冲放电氦离子检测器( PDHID) 是PDD系列中Zui为成功的一种检测器，与其它离子化检测器比较它有许多独特的特性，对几乎所有无机和有机化合物均有很高的响应，特别适合高纯气体的分析。SiF4气体中有很多C2 ～ C3 碳氢化合和氟代烷烃杂质，常用的氢火焰( FID)、热导检测器难以满足检测需要，单通道氦离子化检测器只能检测常见的气体杂质，如H2、O2、N2、CO、CO2 等，无法检测C2 ～ C3碳氢化合物和氟代烷等杂质气体，双通道氦离子化气相色谱是利用两条不同的分析管路，对SiF4中不同的杂质气体进行检测，采用程序升温，使杂质气体更容易被检出，检测范围广，双通道氦离子化检测器更能满足SiF4气体中杂质的检测要求。

由于SiF4 纯度较高( ≥99． 99%)，化学性质比较活泼，在空气中遇水极易潮解，产生HF和硅酸，对设备腐蚀性较大，也很容易造成管路堵塞。在检测前，以高纯氦气充分吹扫管路后，采用三通阀切换进样，利用预处理柱，将SiF4主成分分离后，采用阀切割方法，将SiF4主成分切割放空，使其无法进入检测器系统，当主组分完全放空后，剩余的其它组分进入分析过程。