Файл: Методы стабилизации параметров полупроводниковых приборов [сборник статей]..pdf

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО

СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

!

ВОРОНЕЖСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

МЕТОДЫ

СТАБИЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

'Т

К

ВОРОНЕЖ—1974

УДК 621. 315. 592+54

Сборник объединяет результаты научно-исследовательских работ, вы­ полненных на кафедре основного органического синтеза Воронежского технологического института, во Всесоюзном научно-исследовательском ин статуте синтетических смол (г. Владимир), Институте химии Академии наук Молдавской ССР (г. Кишинев), Томском ордена Трудового Красно­ го Знамени политехническом^ институте. Рассматриваются вопросы примене­

к. х. н. Якубенок Э. Ф.. Пархоменко Л, А. (отв. секретарь), к. т. н, Квашнина С. П.

;g) Воронежский технологический институт, 1974 г,

J

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОПРИМЕСЕЙ В ВЕЩЕСТВАХ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ МЕТОДОМ АМАЛЬГАМНОЙ ПОЛЯРОГРАФИИ С НАКОПЛЕНИЕМ

А, А. КАПЛИН, Б. Л. ТОЛСТЫХ, Н. И. НАУМЕНКО, В. С. РАХМАНИНА

Новые отрасли техники требуют создания методов конт­ роля в материалах высокой чистоты почти всех элементов (при их содержании 10~5 и 10~8 и мейее процентов). Особен­ но высоки требования к определению примесей в рерктивах, используемых в производстве полупроводниковых приборов. Самым перспективным с точки зрения повышения чувстви­ тельности считается нейтронно-радиоактивационный метод анализа [1], несмотря на то, что он длителен, сложен и тре­ бует облучения образца мощным потоком нейтронов, что возможно только в атомном реакторе. Высокой чувствительнрстью, широким диапазоном одновременно определяемых элементов, сравнительно хорошей точностью получаемых ре­ зультатов и универсальностью обладает масс-спектральный метод. Но поскольку аппаратура его дбстаточно сложна, шире используется химико-спектральный метод, в котором спектральному анализу предшествует химическое обогаще­ ние. Однако при химико-бпектральном методе ряд элемен­ тов (цинк, сера, кремний, селен и др.) определяется лишь с низкой чувствительностью, что дает плохо воспроизводи­ мые результаты.

Перспективен в отношении повышения чувствительности метод амальгамной полярографии с накоплением (АПН), развитие которого в стране начато в 1959 г. по инициативе академика И. П. Алимарина, д. т. н. А. Г. Стромберга и др. Сущность метода АПН заключается в предварительном кон­ центрировании определяемых примесей на электроде в виде амальгамы из разбавленных растворов при постоянном по­ тенциале и последующем. анодном окислении амальгамы с регистрацией кривых анодный ток - потенциал. Анодные тттт-

i

ки своим положением на оси потенциалов характеризуют природу анализируемого элемента, а высотой — его кон­ центрацию в амальгаме и, следовательно, растворе. Значи­ тельные перспективы этого метода заключаются в его боль­ шой чувствительности и простоте используемой аппаратуры. К недостатку метода АПН необходимо отнести малое число определяемых элементов (до'30).

Чтобы выбрать оптимальные условия проведения ана­ лиза методом АПН, необходимо знать влияние некоторых факторов на высоту и форму анодного пика. Среди них су­

тролиза 1ЭЛ и др.

При увеличении времени электролиза высота анодного пика сначала растет, а по истощении раствора зависимости'

электрода диффузионный ток усиливается, но при этом воз­ растает остаточный ток, что ограничивает чувствительность

от которой зависит число определяемых из.одной полярограммы элементов. Характеристикой разрешающей способнос­ ти служит ширина определяемого анодного иолупика:

сг

Ч- " W :

где q — площадь под анодным пиком, который с известной ошибкой можно считать треугольником; '

. а — ширина анодного иолупика; Тп — ток пика; ■

W скорость изменения потенциала.

Нами совместно с Томским политехническим институтом был разработан -амальгамно-полярографический метод конт­

4

ванной водой и кипятили с добавлением небольшого коли­ чества азотной кислоты. Затем шла промывка посуды триж­ ды перегнанной дистиллированной водой. В качестве ртут­ ного пленочного электрода брали серебряную проволоку диаметром 0,5—1 мм, длиной 2—7 мм и стеклянную трубкуоправу. Серебро с помощью эпоксидной смолы вклеивали в стекло. Длину электрода выбирали в зависимости от вели­ чины остаточного тока и необходимой степени' истощения анализируемого раствора.

Стандартные растворы цинка, меди, кадмия, свинца, вис­ мута готовили растворением навески соответствующих ме­ таллов (0,1 г) в концентрированной азотной кислоте при нагревании. Для предупреждения гидролиза исходные раст­ воры подкисляли до концентрации 1,0—0,5 М HNO3. Полярографйровали в интервале потенциалов —1,8—0 в относи­ тельно каломельного электрода сравнения. При этом на са­ мописце полярографа регистрировались вольтамперные кри­ вые с характерными пиками, положение которых по оси по­ тенциалов характеризует природу иона, а величина анодно­ го пика — его концентрацию.

В чистый стаканчик наливали 5—7 мл фонового раство­ ра (НС1 или КОН) и снимали полярограмму. Если при этом не появлялись пики, то вся система считалась чистой и при­ ступали к проведению анализов.

Хинализарин приготавливали растворением навески (0,1а) кристаллического вещества в 1 л деионизованной во­ ды в щелочной среде. При переходе к нейтральной среде хин­ ализарин приобретает буроватую окраску и выпадает в осадок в виде красных хлопьев. В кислой среде хинализа­ рин находится в растворенном состоянии и имеет оранже­ вую окраску. В связи с тем, что в щелочной среде хинали­ зарин сам дает анодный пик в интервале потенциалов —1,00—0,3 в, определение примесей делается невозможным. Поэтому проводили предварительное выпаривание хинализарина досуха и полярографировали на фоне 0,25 н. соля­ ной кислоты.

Морин получали растворением навески 0,1 г в 100 мл изопропилового спирта и добавлением к полученному раст­ вору 900 мл горячей воды при легком перемешивании. По­ скольку производственный раствор морина содержит пере­ кись водорода в значительной концентрации (которая мешает непосредственному полярографированию в растворе мори­ на), необходимо предварительно разложить Н2О2, для чего

6

проводили выпаривание морина досуха при температуре 70—80°С. Полярографирование вели на 0.025 н. NH4F и 0,25 н, HCL

Содержание примесей в исследуемом растворе определя­ ли методом добавки стандартного раствора и рассчитывали но формуле:

УДОб — объем добавки стандартного раствора; hnp — высота пика примесей из пробы;

Ьдоб — высота пика от добавки стандартного раствора; Упр — объем жидкости, выпариваемой для анализа; с1пр — удельный вес жидкости, взятой для анализа.

Операцию иоляротрафирования повторяли 2-3 раза на вос­ производимость.

ВЫВОДЫ ч

1. Разработаны методики определения примесей тяжелых металлов (Sb, Вi, Си, Pb, Cd, Zn) в растворах комплексо­ образователен методом амальгамной полярографии с накоп­ лением.

2. Определены микропримеси меди, свинца, кадмия в растворах морина и хинализарина до и после промывки пластин кремния.

7

ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ И ДЕСОРБЦИИ ИОНОВ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Ю. С. ЛЯЛИКОВ, С. В. КАШКИНА

Среди физико-химических методов анализа особое место занимает потенциометрический, дающий возможность с удо­ влетворительной точностью определять малые количества ве­ ществ, анализировать сложные смеси, проводить исследова­ ния в неводных средах. Этот метод широко используется при изучении мутных, окрашенных растворов, когда нельзя подобрать индикатор для соответствующего объемного опре­ деления, а также провести анализ без предварительного раз­ деления сложной смеси на компоненты.

Окислительно-восстановительная спесобнбсть исследуемой системы может быть охарактеризована величиной ее равно­ весного потенциала. Основы потенциометрии заложены Нернстом [1], описавшим динамическое состояние равновесия потенциалообразующей системы. Значение потенциала нахо­ дится по уравнению:

ностью тока обмена или величиной константы скорости. Эти величины, а также механизм процесса обмена электронов зависят от природы окисленной и восстановленной форм ве­ щества.

Посторонние ионы, не участвуя непосредственно в окисли­ тельно-восстановительной реакции, также оказывают влпя-

9