电子级特气里的金属杂质，含量低到ppb甚至ppt级别，但任何一个金属离子进入晶圆制造环节，都可能在光刻或刻蚀后变成器件缺陷。检测这些微量金属，主流实验室用的是两种质谱技术，电感耦合等离子体质谱和辉光放电质谱，两者原理不同，擅长的场景也不一样。
ICP-MS的工作原理是把样品引入高温等离子体，温度达到六千到一万开尔文，样品中的原子被电离成离子，然后按质荷比分离检测。气态特气进样时，气体通过加热管线进入雾化室或直接进入等离子体。ICP-MS的优势是灵敏度高、动态范围宽，钠、钾、铁、铝这些常见金属的检出限可以到亚ppb级别。换不同元素检测时只需要调方法参数，不需要重新制样。
ICP-MS测气体有几个实际问题。首先是记忆效应，高浓度样品进完后，管路和雾化室内壁残留的金属会慢慢释放，影响下一次测量。测试电子级气体时前处理要充分，管路用高温氮气吹洗。其次是多原子离子干扰，比如氩气基体中的氩氧离子会干扰铁的检测，需要用碰撞池或反应池消除。气体样品的进量很小，绝对进样量比液体样品低很多，实际检出限比测液体时差一截。
GD-MS走的是另一条路。辉光放电光源在低压惰性气体中产生等离子体，样品表面被氩离子溅射剥蚀，剥蚀下来的原子在辉光中电离后送入质谱分析。GD-MS最初用于固体材料的杂质分析，把金属薄片或合金直接放进光源就能测。用于气体分析时，气体冷凝在冷指上形成薄膜，然后用辉光放电逐层剥蚀分析。
GD-MS的核心优势是检出限极低，很多金属元素可以到ppt级别。原因是溅射过程持续剥离新鲜表面，不存在记忆效应累积，同时辉光光源的基体效应比ICP小。GD-MS一次扫描能同时测周期表上几乎所有元素，不需要像ICP-MS那样逐元素优化参数。对电子特气中未知金属杂质的普查，GD-MS效率更高。
两种方法在实际实验室中的分工很明确。日常质量控制和批次检测用ICP-MS，因为方法成熟、成本低、出报告快。对争议样品或超高纯度要求的气体，比如12英寸晶圆厂用的电子级特气，用GD-MS做仲裁分析。硅烷、磷烷、砷烷这类腐蚀性气体，进ICP-MS时还要加特殊的气体进样系统，防止腐蚀仪器内部管路。GD-MS因为冷凝成固体分析，腐蚀性气体的处理反而更方便。
检出限的数字要结合实际理解。标称的ppt检出限是在理想条件下，用标准溶液校准后测得的。实际测气体样品时，采样过程本身可能引入污染。气瓶内壁的吸附物、管路中的残留金属、采样瓶的材质，都可能比气体中的目标杂质含量还高。采样系统用惰性涂层处理，整个流程在洁净间内操作，才能保证检测结果反映气体本身的纯度。运输和储存环节也要控制，采样瓶在使用前必须经过高温烘烤和真空脱附，把本底金属降到检出限以下。
电子特气标准里对金属杂质的要求越来越严。7纳米以下工艺节点，气相金属杂质控制到ppt量级。检测方法本身的检出限必须比标准限值低一个数量级，否则测不准。ICP-MS和GD-MS配合使用，一个做日常监控，一个做争议仲裁，是目前主流特气实验室的标准配置。
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