我們正步入一個技術迭代愈發迅速的時代。芯片制程從14nm走到7nm、5nm、3nm，再到摩爾定律邊緣的1nm節點。在半導體行業迅猛發展的今天，每一塊芯片的誕生都離不開精密的制造工藝和嚴苛的品質控制。無論是晶圓表面的金屬雜質，還是潔凈室空氣中的有機污染物，任何微小的偏差都可能導致芯片性能的下降甚至失效。

過去，傳統方法如X射線熒光（XRF）、總反射XRF（TXRF）等手段在一定程度上可以滿足對金屬雜質的檢測需求，但當雜質濃度降到ppt（萬億分之一）甚至ppq（千億分之一）級別，這些方法就開始“力不從心”了。

與此同時，伴隨EUV光刻、先進封裝等新工藝的發展，非金屬雜質（如硅、磷、硫等）以及空氣中的有機污染物（AMC）也成為影響芯片良率的“隱形殺手”。

在這樣的背景下，分析儀器領域的先鋒——珀金埃爾默（PerkinElmer），憑借其深厚的技術底蘊和敏銳的行業洞察，正成為半導體檢測的重要支撐力量。從無機光譜質譜到有機色譜質譜，再到分子光譜與材料表征，珀金埃爾默的產品線覆蓋了半導體檢測的方方面面。

八十年技術沉淀，

造就分析儀器的領跑者和革新者

翻開珀金埃爾默的歷史，就像翻開了一部現代分析技術的發展簡史。自1937年成立以來，珀金埃爾默不斷突破技術瓶頸，推出了多項具有里程碑式的產品，奠定了其在化學分析儀器領域的領導地位。

早在1944年，珀金埃爾默就推出了第一臺商用紅外光譜儀（IR），為分子光譜學的實際應用打開了大門。

進入50年代，氣相色譜技術開始嶄露頭角。1955年珀金埃爾默推出了第一臺商用氣相色譜儀（GC），1957年推出了第一個毛細管柱。

1963年，珀金埃爾默再次拓寬了分析儀器的邊界，推出了第一臺商用差示掃描量熱儀（DSC）。隨后在1970年和1972年，分別推出商用石墨爐原子吸收光譜儀（AA）和具備梯度功能的液相色譜儀（LC）。

真正讓珀金埃爾默在分析領域奠定行業領導地位的，是其在ICP-MS（電感耦合等離子體質譜）技術上的持續創新。1983年，公司推出全球第一臺商用ICP-MS Elan 250，徹底改變了微量金屬元素檢測的方式；1993年，推出首臺具有為面向化學分析而專門設計的固體檢測器的ICP-OES；1999年，首創動態反應池（DRC）ICP-MS，通過有效抑制多原子離子干擾，為ICP-MS打開了更廣闊的應用場景。

在這條不斷向前延伸的時間線上，珀金埃爾默創新的腳步從未停歇。2009年推出了第一臺具備三錐、三種測量模式和三組四極桿技術的ICP-MS；2010年，發布了第一臺雙層面設計柱溫箱技術的GC；2011年多項重大創新齊發：第一臺誘導平板等離子體技術的 ICP-OES、首臺光纖型實時雙光束AAS、無需工具維護的GC/MS離子源、完全防潮的紅外光譜儀OpticsGuard IR；2017 年推出第一臺采用 LumiCoil的 ICP-MS；2020 年推出第一臺化學高分辨多重四極桿ICP-MS。

科技的發展總在變化，但有些東西始終不變，比如對準確、穩定、可重復數據的追求。珀金埃爾默用一條橫跨近80年的時間線告訴我們：真正的技術進步，不是某一次驚艷的發布會，而是日復一日對問題本質的深耕與改進。

正是這種堅持與積累，才讓它在今天半導體等高端產業對“極致純凈”的需求下，依舊走在最前列。

珀金埃爾默廣泛服務于半導體行業用戶，其為半導體實驗室提供全光譜和質譜的實驗室產品和服務，包括電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）、電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-OES）、原子吸收光譜儀（AAS）、氣相色譜（GC），氣相色譜質譜儀（GC-MS）, 傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR），紫外可見光譜儀（UV），熱分析（TA）等及消耗品和服務。這些強大的分析儀器，提供了無與倫比的分析速度以及精準的數據結果。

珀金埃爾默半導體制程分析檢測方案

（圖源：珀金埃爾默）

對于中國市場，珀金埃爾默同樣展現了深耕的決心。珀金埃爾默于1978年伴隨中國改革開放進入中國，在過去的40多年中，它從最初的設備供應商成長為擁有研發、生產、銷售和服務全鏈條的本地化企業。無論是實驗室還是半導體制造工廠（FAB），珀金埃爾默的身影無處不在，為用戶提供從儀器到耗材再到技術支持的全面解決方案。

在3月26-28日舉辦的Semicon/PFD China 2025展會上，珀金埃爾默中國區半導體行業銷售總監黃清發先生向觀眾詳細介紹了公司在半導體檢測領域的創新成果，并重點推薦了兩款明星產品：NexION 5000 ICP-MS和GCMS 2400氣相色譜質譜平臺。

NexION 5000：

無機元素與納米顆粒檢測的“顯微鏡”

在半導體制造領域，越先進的制程，越看重“看不見”的東西——比如晶圓表面那幾兆億分之一的金屬雜質，比如高純化學品中1ppt以下的非金屬殘留。如何精準掌握這些微小變量，是決定芯片良率和工藝穩定性的關鍵。而在分析儀器的世界里，有一項技術專門干這件事，它就是ICP-MS（電感耦合等離子體質譜）。

珀金埃爾默在ICP-MS領域深耕已久，早在1983年，珀金埃爾默就推出了世界上第一臺商用ICP-MS Elan 250，開啟了痕量元素檢測的新紀元。此后幾十年，珀金埃爾默不斷刷新技術上限：從1999年的第一臺串級四極桿ICP-MS，到2001年劃時代的動態反應池（DRC）技術，再到2010年推出擁有三組四極桿的NexION 300，以及2017年搭載免維護LumiCoil線圈的NexION 2000，每一次革新都是對行業痛點的正面回應。

此次展會上，珀金埃爾默重磅展示了2020年問世的NexION 5000——業界首款化學高分辨多重四極桿ICP-MS。這款設備由四組四極桿構成，性能全面超越傳統高分辨ICP-MS和三重四極桿技術，無論在背景等效濃度還是檢出限上，都實現了數量級的飛躍，成為半導體檢測領域的“原子級顯微鏡”。

（圖源：珀金埃爾默）

在半導體領域，NexION 5000在半導體行業中承擔著晶圓，半導體級化學品，電子特氣及前驅體和環境多個關鍵環節的“精準把關”角色。

1

硅晶圓分析

在半導體制造流程中，Si-wafer 表面的金屬雜質控制一直是質量管理的重中之重。在硅晶圓極微量元素分析中，NexION 5000支持全自動晶圓表面氣相分解技術（Vapor Phase Decomposition, VPD），可在線聯動制程設備，分析極低濃度的金屬雜質。相比傳統全反射熒光X射線法方法，其元素覆蓋更廣、檢測能力更強，已成為高端制程中不可或缺的管理工具。特別是在應對硅氧化物沉積引發的信號漂移問題上，NexION 5000通過高溫等離子體配合動態反應調節，有效降低這一問題。另外 NexION ICP-MS 通過通入純氨氣等氣體，在 DRC 模式下，能夠有效消除 40Ar+ 對 40Ca+、40Ar19F+ 對 59Co+、40Ar16O+ 對 56Fe+ 等干擾。通過調節動態帶通調諧參數消除不希望生成的反應副產物。同時結合射頻發生器的優勢，克服了過去冷等離子體的局限，有效去除多原子離子的干擾，實現了更低的檢出限以及 10 ng/L 等級的精確定量，同時表現出良好的長期穩定性。

基質耐受性：Si基質濃度為100ppm到5000ppm樣品100ppt 加標回收

2

半導體級化學品分析

除晶圓檢測外，NexION 5000還廣泛應用于半導體級化學品的分析，包括超純水、硫酸、硝酸、氫氟酸等典型樣品。

以超純水為例，半導體制造中的每一道濕法工藝幾乎都要用到超純水，而水中金屬雜質若超過50ppq，可能就會導致成品芯片電氣性能失效。根據SEMI F63標準，除 B（50 ppt）和 Ni（3 ppt）外，超純水中26種金屬雜質的目標值應低于1ppt，NexION 5000完全可以勝任這一高標準的檢測任務。

硫酸廣泛應用于半導體清洗工藝中，去除硅晶片表面的金屬雜質和高分子有機污染物。半導體用高純硫酸中鈦和鋅等金屬雜質的含量在10ppt 以下，這樣的含量是可以直接用 ICP-MS 檢測的，但 98% 的硫酸粘度比較大，直接引入 ICP-MS 會有問題，必須稀釋 10 倍以上。所以實際上需要能穩定檢測 1ppt 以下此類金屬的高靈敏度強抗干擾能力的 ICP-MS，例如 Ti 和 Zn。NexION 5000 采用利用氨氣分別與 Ti 和 Zn 生成絡合離子，利用 mass shift 方式，實現超低背景等效濃度和極強檢出能力。

在更具挑戰性的49%濃氫氟酸樣品分析中，NexION 5000仍展現出優越性能。氫氟酸因其高腐蝕性、高背景離子、低電離率等特性，一直被認為是ICP-MS分析的“硬骨頭”。而NexION 5000搭載的UCT技術和可選的MRS（Matrix Removal System）模塊，使其可以跳過傳統稀釋預處理，實現對原液狀態HF中金屬雜質的直接分析，避免樣品稀釋過程帶來的二次污染。

此外，NexION 5000還很好地解決了非金屬元素（如硅、磷、硫）在ICP-MS中的檢測難題。由于這些元素電離能高、容易受到多原子離子的嚴重干擾（如Si受CO+、N2+干擾，P與NO+、COH+重疊等），在傳統系統中幾乎無法準確定量。而NexION 5000憑借各四極桿的不同質量分辨能力和工作模式，結合碰撞反應池技術，實現化學高分辨，獲得終極干擾消除。

3

電子特氣及前驅體分析

在半導體制造過程中，對特殊氣體的純度和雜質含量進行精準分析至關重要。通常，氣體分析主要采用兩種傳統方法：一是通過酸溶液或超純水吸收目標氣體，再利用ICP-MS進行檢測；二是采用濾膜收集氣體中的顆粒物，之后對濾膜進行消解處理，再進行分析。這兩種方法雖被廣泛應用，但均存在一定局限性，如操作復雜、時間成本高、潛在污染風險較大等問題。

為突破傳統方法的限制，珀金埃爾默開發了電子特氣直接進樣分析技術（GDI-ICP-MS）。該技術可將待測氣體直接引入ICP等離子體中進行激發與檢測，省去了繁瑣的樣品前處理步驟，不僅大幅提升了分析效率，還顯著降低了外源污染的可能性，尤其適用于對高純度氣體的快速、精確分析。

GDI-ICPMS System氣體直接進樣技術

（圖源：珀金埃爾默）

總結來看，NexION 5000不僅是一臺性能強悍的ICP-MS，更像是一臺能“看見”原子級雜質的工業級顯微鏡。它能夠從晶圓到化學品，為半導體制造過程的每一個關鍵環節提供極致純凈的分析數據，幫助制造企業在更小的尺度上掌控質量，在更高的維度上提升良率。

GCMS 2400：空氣里的“壞分子”，

逃不過這臺分析儀的眼睛

除了金屬和非金屬雜質，半導體制造過程中的另一個關鍵變量，是潔凈環境中被忽視的有機污染物（AMC）。這些來自試劑、原料、包裝材料甚至人員活動中的微量有機污染物，一旦附著在晶圓表面，不僅可能在光刻、刻蝕等關鍵工藝中引發化學反應，影響電性，還會直接導致器件失效，成為影響良品率的重要因素。

針對這一挑戰，珀金埃爾默也早已給出成熟方案。從1955年發明第一臺商業化氣相色譜儀（GC）以來，珀金埃爾默在有機分析領域深耕至今，不僅推動了氣質聯用技術的普及應用，還率先將熱脫附（TD）技術引入在線/離線的空氣污染物監測場景，形成了完整的產品線和應用體系，深受半導體行業用戶信賴。

在本次展會上，珀金埃爾默帶來了其最新的GCMS 2400氣相色譜-質譜聯用平臺，展示了在有機污染物快速篩查和潔凈環境連續監測方面的領先能力。面對當前分析實驗室普遍面臨的“高通量 vs 高效率”平衡問題，GCMS 2400通過高度集成的智能化設計，顯著提升了實驗室運作效率和遠程協同能力。

這款平臺配備分體式觸摸屏設計，讓用戶可以實時查看樣品運行狀態，支持遠程操控和診斷，不論分析人員身處實驗室內外，都能第一時間掌控進展、做出決策。搭配的SimplicityChrom GC軟件系統將控制、采集與處理流程整合到一個平臺，簡化操作步驟，提升自動化水平。無論是大批量樣品的高效檢測，還是對潔凈室環境的快速響應監控，GCMS 2400都能輕松勝任。

在技術細節上，這套系統同樣可圈可點：智能液體進樣系統適應多樣樣品通量需求；獨特的壓力平衡進樣設計確保高精度、高重現性；易拆卸檢測器結構帶來更多靈活應用；內置氫傳感器則進一步提升操作的安全性與可持續性。

結語

八十年來，珀金埃爾默始終與行業脈搏同頻共振。它的技術創新不僅推動了分析儀器的發展，也為半導體行業的進步注入了活力。在這個芯片驅動的世界里，珀金埃爾默的故事還在繼續。它用技術講述著精密與可靠，用創新勾勒著半導體檢測的明天。

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