背景介绍
湿电子化学品中无机酸作为集成电路产业的关键材料，其纯度直接影响芯片制造的工艺稳定性和产品良率。无机酸主要包括电子级硝酸、氢氟酸和盐酸等，在晶圆清洗、光刻胶去除、金属蚀刻等关键工艺中发挥重要作用，能够有效去除表面污染物、优化材料特性，并提升器件良率。相应地，电子级无机酸中阴阳离子杂质检测技术的发展显得尤为重要，目前主流方式是使用离子色谱法和电感耦合等离子体质谱法进行分析检测。随着工艺制程的延伸，半导体行业对电子级无机酸的要求也越来越高，在面对挑战的同时也迎来了前所未有的发展机遇。
文章亮点
1. 对电子级无机酸中痕量阴阳离子检测技术进行了综述，并介绍了电子级无机酸中硝酸、氢氟酸、盐酸、硫酸和磷酸的理化性质以及在半导体工艺中的作用；
2. 通过列表的方法，将国内外标准的关键技术指标进行了对比；
3.重点介绍了电子级无机酸在进行阴阳离子检测时样品的前处理方法，容易遇到的检测难点以及相应地解决方法。此外，还探讨了湿电子化学品在半导体行业的未来发展趋势。
内容介绍
1 硝酸
硝酸是一种无机酸，具有较强的氧化性和腐蚀性，其溶液无色透明且易溶于水，硝酸通常避光保存，见光易分解[11]。电子级硝酸是一种经过提纯工艺的纯硝酸，提纯后的电子级硝酸可达99.999%以上[12]。电子级硝酸主要应用于半导体工艺中的清洗和刻蚀，通过清洗工艺能够去除硅片表面的金属离子、有机物和其他污染物，确保硅片表面的清洁度，通过刻蚀工艺能够精确去除硅片上的多余材料，形成所需的电路图案和结构。
表1将上述国内外标准进行了对比，由表中可以看出，国外标准SEMI C8.6-95 Tier B规格中阴离子限度显著高于行业标准UP-S级，约为100倍，而阳离子技术规格基本一致。
2 氢氟酸
氢氟酸是一种无色透明的液体，腐蚀性极强，剧毒。电子级氢氟酸是用超纯水将氟化氢气体吸收后纯化而得，最后在百级以下的环境进行灌装，主要应用于半导体和光伏行业，包括晶圆、硅片表面的清洗，以及芯片加工过程中的清洗和蚀刻等工序[19,20]。
表2将上述两个标准进行了部分对比，可以看出SEMI C28-0618整体技术规格较高，其中Grade4对阴阳离子的限度则达到了100 ng/kg。
3 盐酸
电子级盐酸是氯化氢的高纯水溶液，溶液无色至淡黄色清澈液体，易挥发，具有强烈的刺激性气味，腐蚀性较强[28]。在集成电路制造中主要用于清洗、蚀刻、掺杂和金属化等关键工艺，确保产品的高性能和可靠性。
表3将上述两个标准进行了部分对比，可以看出化工行业标准对于磷酸盐及硫酸盐并未作相应的规定，而SEMI标准对于磷酸盐的限度均在0.05 mg/kg，对于硫酸盐的限度随着规格的不同各有差异。在阳离子的技术规格方面，SEMI C12.2-96 Tier C的技术规格较高，均不得大于0.1 μg/kg。
4 电子级无机酸检测设备技术要求及设备国产化情况分析
4.1 检测设备核心要求：应具有超高灵敏度与精度，满足ng/L级别分析；多元素或多离子同时检测能力，对痕量杂质（如硼、磷、硅等）需专用检测模块；抗腐蚀与洁净设计，设备流路材质需耐强酸腐蚀（如PFA、PTFE、高纯石英等），避免二次污染，需满足百级或千级洁净室环境要求；自动化进样、稀释和校准功能，减少人工误差。
4.2 检测方法的建立：样品的前处理，需超净实验室环境下进行前处理，避免样品污染；离子色谱阀切换技术的应用，可以将无机酸中痕量离子富集分离检测，并可消除部分无机酸的基体干扰，如硝酸中硝酸根离子，氢氟酸中氟离子等；干扰与消除，ICP-MS中通过碰撞反应池（CRC）可以消除无机酸中的多原子离子干扰。
4.3 设备国产化情况分析：目前半导体行业高端仪器基本依赖进口，如高精度ICP-MS（如赛默飞、安捷伦、PE），离子色谱（如赛默飞、瑞士万通等）。随着检测设备国产化进程加快，部分设备已获得突破，如谱育科技、衡昇、聚光科技、莱伯泰科等生产的国产ICP-MS已宣称应用于半导体行业。青岛盛瀚、安徽皖仪等生产的国产离子色谱在阴离子检测中表现良好，有望实现半导体行业阴离子检测国产替代。
5 结论与展望
湿电子化学品作为半导体、显示面板等电子产业不可或缺的关键材料，其发展水平直接影响着下游产业的工艺水平和产品性能。尤其是高端制程的不断推进，带动着标准不断地与时俱进，具有先进性的同时也存在一定的滞后性。标准中相关参数检测方法的开发，也在不断地涌现，以满足行业的需要。随着全球信息化进程的加速和新兴技术的不断出现，湿电子化学品行业正迎来前所未有的发展机遇，同时也面临着更高的要求和挑战。
通讯作者介绍
高一鸣
个人简介
主要从事集成电路材料中湿电子化学品、光刻胶及电子气体中痕量及微量元素检测方法开发工作，并参与完成多家半导体企业的高纯试剂验收。精通集成电路材料金杂及离子检测方法。目前以项目负责人完成科研项目2项，发表论文十余篇。
主要研究方向
集成电路材料检测
近五年代表作
1.高一鸣,李杰,常燕,等.电感耦合等离子体质谱法测定集成电路用光刻胶中4种金属杂质元素的含量[J/OL].理化检验-化学分册,1-6[2025-08-14].
2.常燕,高一鸣,郝萍,等.高分辨率电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)法测定高纯有机镧前驱体中多种痕量金属杂质[J/OL].中国无机分析化学,1-16[2025-08-14].
3.王勇,高一鸣,陈永康,等.固相萃取-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定微创牙挺模拟液中的重金属元素[J/OL].中国无机分析化学,1-12[2025-08-14].
4.高一鸣,郝萍,田玉平,等.10 nm制程用电子级氢氟酸中痕量阴离子分析方法[J].上海计量测试,2021,48(03):6-8.
5.李春华,高一鸣,郝萍,等.三重四极杆电感耦合等离子体质谱法测定集成电路用N-甲基吡咯烷酮中14种金属杂质的含量[J].理化检验-化学分册,2023,59(09):1073-1076.
团队介绍
电子化学品分析实验室作为中国上海测试中心以及上海市研发公共服务平台的主要承担单位，致力于为社会各行各业提供全方位、个性化、定制化的公共检测技术服务。服务领域覆盖研发、生产、贸易等产业链中的各个环节。并根据政府及社会需求开展理化分析测试领域基础性、源头性的研究工作，如检测方法研究、标准规范的制修订、标准物质研制等。
