水分是电子级二氧化碳中最受严格控制的杂质之一。4N等级产品要求H2O低于3ppm，4N8等级要求低于1ppm，5N以上等级通常要求低于0.5ppm，部分先进制程客户甚至要求低于0.1ppm。对应的露点温度分别约为零下55摄氏度零下65摄氏度零下70摄氏度和零下75摄氏度。水分超标的危害体现在多个环节，水分与二氧化碳在高压下反应生成碳酸，对316L不锈钢管路和阀门产生缓慢腐蚀，腐蚀产物脱落形成颗粒污染。在晶圆工艺中，水分会影响光刻胶的附着力和显影均匀性，还会在刻蚀过程中与硅反应生成二氧化硅残留物。水分还是导致金属离子迁移的重要媒介，在偏压条件下加速铜互连的电迁移失效。在超临界清洗工艺中，水分会降低二氧化碳的溶解能力并影响清洗均匀性，因此对水分的控制比普通电子工艺更为严格。
金属杂质的控制要求更加严格。电子级二氧化碳中需要监控的金属元素包括铁铜镍铬锌铅钠钾等，4N等级要求总金属含量低于100ppb，4N8等级低于10ppb，5N等级低于5ppb，高端5N5产品要求总金属低于1ppb，单个金属元素甚至要控制在0.1ppb以下。金属离子的危害主要集中在半导体器件层面。铁和铜等重金属离子如果沉积在晶圆表面，会在硅中形成深能级复合中心，导致载流子寿命下降和器件漏电。钠离子和钾离子等碱金属离子容易在栅氧化层中迁移，导致阈值电压漂移和栅氧化层击穿。铜离子在互连工艺中会扩散到介电层中，引起介电常数升高和漏电流增大。金属杂质还会在催化反应中成为非活性位点，影响后续气相沉积和刻蚀工艺的稳定性。
其他杂质同样有明确的限值。总烃THC以甲烷计，4N等级要求低于5ppm，4N8和5N等级要求低于1ppm，5N5要求低于0.5ppm。氧气含量4N等级低于5ppm，更高等级低于1ppm。氮气含量4N等级低于20ppm，4N8低于10ppm，5N以上低于5ppm。一氧化碳含量各等级均要求低于1ppm，5N5要求低于0.1ppm。硫化物总量4N等级低于1ppm，更高等级低于0.1ppm。这些杂质的危害各有侧重，总烃在高温工艺中会分解产生碳污染，氧气会氧化金属互连和硅表面，氮气在某些刻蚀工艺中影响选择比，一氧化碳影响催化反应活性，硫化物腐蚀金属管路并污染催化剂。卤素化合物如氯化氢和氟化氢即使在ppb级也会对铝互连产生严重腐蚀，因此在电子级产品中需要单独控制在0.05ppm以下。
各纯度等级的对应限值可以归纳为一个递进的体系。4N即99.99%，适用于对纯度要求一般的电子工艺，水分低于3ppm总金属低于100ppb。4N8即99.998%，是当前半导体制造的主流等级，水分低于1ppm总金属低于10ppb总烃低于1ppm。5N即99.999%，用于先进逻辑芯片和存储芯片的关键制程，水分低于0.5ppm总金属低于5ppb。5N5即99.9995%，面向极紫外光刻和三维集成等最前沿工艺，各项杂质指标都达到当前检测技术的极限水平。等级的选择需要根据具体工艺节点和器件类型来确定，并非越高越好，过高的纯度等级会增加不必要的成本。
检测方法需要根据杂质类型和浓度级别来选择。水分检测采用冷镜式露点仪或石英晶体微天平，检测下限可达0.1ppm。总烃检测使用氢火焰离子化检测器气相色谱GC-FID，配合甲烷转化炉可检测非甲烷总烃，检测下限0.01ppm。氧气检测采用电化学传感器或氧化锆分析仪，氮气和一氧化碳用热导检测器气相色谱GC-TCD。金属杂质的检测最为复杂，需要将气体样品通过吸收液或热解装置富集金属离子，然后用电感耦合等离子体质谱ICP-MS分析，检测下限可达0.01ppb。对于ppb级以下的超痕量杂质，还会使用大气压电离质谱APIMS进行在线监测。每批产品出厂前都需要提供完整的检测报告，涵盖所有合同约定的杂质项目，部分客户还会要求第三方检测机构的认证报告。
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