---

’УДК 669.782:543.06:006.354 Группа В59

КРЕМНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ, ИСХОДНЫЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И КВАРЦ

Методы определения бора

гост 26239.2-84

Semiconductor silicon, raw materials for its production and quartz. Methods of boron determination

ЮКСТУ 1709

«Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 13 июля 1984 г. № 2490 срок действия установлен

с 01.01.86

до 01.01.91

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает химико-спектральный метод определения бора в полупроводниковом кремнии от 2-Ю”⁷ до 2-Ю^-5 %, в двуокиси кремния и кварце от 1-Ю^-7 до 1-Ю”⁵ %, в четыреххлористом кремнии и трихлорсилане от 1-Ю”⁸ до 7'1О“^7О/о 01 спектральный метод определения бора от 0,001 до 0,1 % в техни­ческом кремнии.

1. О

   по ГОСТ

   БЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

   1. Общие требования к методам анализа 26239-0—84.

2. ХИМИКО-СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА

Метод основан на предварительном концентрировании бора пу­тем удаления основного элемента — кремния в виде тетрафторида при анализе полупроводникового кремния, двуокиси кремния, квар­ца и в виде тетрахлорида-тетрафторида при анализе четыреххло­ристого кремния и трихлорсилана в присутствии маннита, образу­ющего с бором труднолетучее комплексное соединение, и спектраль­ном анализе концентрата бора на графитовом порошке с добавле­нием фторопласта.

(Издание официальное

Перепечатка воспрещена

Спектрограф дифракционный типа ДФС-8 с решеткой 600 штр/мм с двухлинзовой системой освещения (линза F-75 диа­метром 25 мм) или спектрограф средней дисперсии типа ИСП-28 с трехлинзовой системой освещения.

Генератор дуговой типа ДГ-2 с дополнительным реостатом,, приспособленный для поджига дуги постоянного тока высокочас­тотным разрядом.

Выпрямитель 250—300 В, 30—50 А.

Микрофотометр нерегистрирующий типа МФ-2.

Спектропроектор типа СПП-2.

Весы аналитические.

Весы торсионные.

Ступка и пестик из органического стекла.

Станок для заточки графитовых электродов.

Э

спектрального анализа

лектроды графитовые фасонные для

ОСЧ-7—4, диаметром 6 мм, заточенные на конус; или графитовые электроды, выточенные из графитовых стержней ОСЧ-7—3, диа­метром 6 мм, заточенные на конус с углом при вершине 15° и с

площадкой диаметром 1,5 мм на конце, обожженные в дуге посто­янного тока при 15 А в течение 15 с.

Электроды графитовые фасонные для спектрального анализа ОСЧ-7—4, диаметром 6 мм, с каналом глубиной 6 мм с диаметром 4 мм; или графитовые электроды тех же размеров, выточенные из графитовых стержней ОСЧ-7—3, обожженные в дуге постоянного* тока при 15 А в течение 15 с.

Очистке обжигом подвергают каждую пару электродов непос­редственно перед анализом (электрод, заточенный на конус — ка­тод, электрод с каналом — анод). Массовая доля бора в графито­вых электродах должна быть менее 1-10~⁵ %.

Графит порошковый ос. ч. 8—4 по ГОСТ 23463—79.

Лампа инфракрасная ИКЗ-500 с регулятором напряжения типа РНО-250—0,5.

Бокс из органического стекла типа 8БП1-ОС для подготовки проб к спектральному анализу.

Бокс из органического стекла с очищенным через ткань Петря­кова воздухом для химической подготовки проб типа 2БП2-ОС.

Плитки электрические с температурой поверхности не более 105 °С.

Цилиндры из органического стекла на 10 и 25 см³.

Приспособления из органического стекла для подготовки проб- к спектральному анализу (подставки для графитовых электродов,, шпатели, набивалки).

Шкаф сушильный на температуру до 150 °С.

Чашки фторопластовые вместимостью 20 и 100 см³

.

Стаканы фторопластовые с завинчивающимися крышками вме­стимостью 20—25 см³ и 75—80 см³.

Чашки с крышками из стеклоуглерода и фторопласта вмести­мостью 25—30 см³.

Пластинки фотографические типа 2, обеспечивающие нормаль­ное почернение аналитической линии бора и близлежащего фона В спектре:.

Насадка с прорезью высотой 5 мм, надеваемая на щель спек­трографа ДФС-8.

П

2,2 г

96 г

8,8 г

48 г

5 г

до 1000 см³

300 г

20 г

до 1000 см³

роявитель:

метол

натрий сернистокислый по ГОСТ 195—77 .

гидрохинон по ГОСТ 19627—74 .

натрий углекислый по ГОСТ 83—79 .

калий бромистый по ГОСТ 4160—74 вода

Фиксаж:

тиосульфат натрия кристаллический по ГОСТ 244—76

аммоний хлористый по ГОСТ 3773—72 .

вода

Кислота фтористоводородная ос. ч. 27—5.

Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125—78 или кисло­та азотная х.ч. по ГОСТ 4461—77, дважды перегнанная в кварце­вом приборе.

Кислота соляная по ГОСТ 3118—77, х. ч., или кислота соляная особой чистоты по ГОСТ 14261—77, перегнанная во фторопласто­вом приборе (перед перегонкой соляную кислоту разбавляют деио­низованной водой в отношении 1:1), 6 М раствор.

Вода деионизованная с удельным электросопротивлением 10—20 МОм«см.

Д (—)Маннит по ГОСТ 8321—74, спектрально чистый по бору, 1 и 10 %-ные растворы.

Фторопласт-4 порошкообразный по ГОСТ 10007—80.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300—72.

Бура по ГОСТ 8429—77, стандартный раствор, содержащий 1 мг/см³ бора: 0,882 г буры растворяют в небольшом количестве воды. Полученный раствор переносят в мерную колбу вместимо­стью 100 см³, доводят до метки водой и перемешивают.

Основной образец сравнения (ООС) с массовой долей 'бора 0,1 %: во фторопластовую чашку вместимостью 50 см³ поме-

щают 0,999 г графитового порошка, приливают 1 см³ стандартного- раствора буры, содержащего 1 мг/см³ бора и 0,5 см³ 10 %-ного-

раствора маннита. Смесь тщательно перемешивают и высушивают под инфракрасной лампой при температуре не выше 80 °С. Высу­шенную смесь тщательно перемешивают фторопластовым пести­ком в течение 40 мин.

дого последующего образца сравнения графитовым порошком. Массовая доля бора в образцах сравнения ОСІ—ОС7 (в процентах,

в расчете на содержание бора в смеси бора и углерода) и вводи­мые в смесь навески графитового порошка и разбавляемого образ* ца, смешиваемые для получения данного образца, приведены в- табл. 1.

Таблица 1

Массы навесок, г

Обозначение образца

Массозая доля
бора, %

графитового
порошка

разбавляемого
образца

ОСІ ОС 2 ОСЗ ОС4 ОС5 ОС6 ОС7

ыо—² зло—³ 1-ю-³ 3-ю-⁴ 1-ю-⁴ 3-ю-⁵ 1-ю-⁵

1,800

1,400

1,333

1,400

1,333

1,400

1,333

0,200 0,600 0,667 0,600

0,667 0,600 0,667

(|ООС) (ОСІ) (ОС2) (ОСЗ) (ОС4) (ОС5) (ОС6)

Приведенные навески графитового порошка и разбавляемого об­разца помещают в ступке из органического стекла и тщательно пе­ремешивают в течение 50 мин.

Все операции по приготовлению образцов сравнения проводят в боксе из органического стекла, тщательно протирая стенки бок­са кусочками бязи, смоченными этиловым спиртом.

При анализе используют (фотографируют спектры) ОСЗ—ОС7.

Образцы сравнения хранят в плотно закрытых банках из орга­нического стекла.

Пробы кремния или кварца промывают концентрированной со­ляной кислотой при нагревании, затем деионизованной водой и про­сушивают. Промытые куски заворачивают в чистую полиэтилено­вую пленку и разбивают завернутым в полиэтиленовую пленку мо­лотком на кусочки размером 1—3 мм.

Навеску кремния массой 1 г помещают во фторопластовый ста­кан с завинчивающейся крышкой вместимостью 20—25 см³, прили­вают 0,2 см³ 1 %-ного раствора маннита и 9 см³ фтористоводород­ной кислоты. Содержимое стакана хорошо перемешивают и добав­ляют на холоду осторожно по каплям 3,5 см³ азотной кислоты. До­бавление каждой последующей капли азотной кислоты ведут после прекращения бурного выделения окислов азота, прикрывая каждый раз стакан крышкой. При этом основная масса кремния растворя­ется. После этого стакан закрывают завинчивающейся крышкой, помещают в другой фторопластовый стакан с завинчивающейся крышкой вместимостью 75—80 см³, закрывают завинчивающейся крышкой и ставят в сушильный шкаф на 1 ч при температуре от 80 до 90°С (за это время навеска кремния полностью растворяется).

Растворение кремния допускается проводить также в чашках с крышками из стеклоуглерода на электроплитке при температуре от -80 до 90 ^СС.

После полного растворения кремния раствор количественно пе­реносят во фторопластовую чашку вместимостью 20 см³, добавля­ют 20 мг графитового порошка, тщательно перемешивают покачи­ванием чашки и выпаривают досуха на электроплитке при темпе­ратуре от 80 до 90 °С. К сухому остатку добавляют 2—3 раза по 0,5 смз смеси фтористоводородной и азотной кислот (1:1), вы­паривают каждый раз досуха. Сухой остаток из чашки переносят в пакетик из кальки с помощью шпателя.

Полученный сухой остаток представляет собой концентрат бо­ра, подвергаемый спектральному анализу.

Все работы, связанные с концентрированием бора, проводят в боксе из органического стекла с очищенным через ткань Петрянова воздухом, тщательно протирая стенки бокса кусочками бязи, смо­ченными этиловым спиртом.

Анализ каждой пробы кремния проводят из трех параллельных навесок.

Одновременно через все стадии анализа проводят три контроль­ных опыта на загрязнение реактивов и получают три сухих остат­ку — три концентрата бора контрольного опыта.

Навеску двуокиси кремния или кварца массой 2 г помещают во фторопластовый стакан с завинчивающейся крышкой вместимостью 20—25 см³ (при анализе двуокиси кремния навеску смачивают 0,5 см³ деионизованной воды), добавляют 0,2 см³ 1 %-ного раствора маннита, приливают 8 см³ фтористоводородной кислоты, закрыва­ют стакан завинчивающейся крышкой и помещают в другой фторо­пластовый стакан с завинчивающейся крышкой вместимостью 75— 80 см³. Закрывают стакан завинчивающейся крышкой и ставят в сушильный шкаф на 1—2 ч при температуре от 80 до 90 °С (за это

время навеска двуокиси кремния или кварца полностью раство­ряется). Растворение двуокиси кремния (кварца) допускается про­

т

водить также во

оропластовых чашках с крышками на электро­плитке при температуре от 80 до 90 °С. После полного растворения

р

торопластовую чашку вмести­

аствор количественно переносят во мостью 20 см³, добавляют 20 мг графитового порошка и выпарива­

ют досуха на электроплитке при температуре от 80 до 90^і °С. К сухо­му остатку добавляют два раза по 0,5 см³ фтористоводородной кис­

лоты, выпаривая каждый раз досуха.

Далее продолжают, как указано в п. 2.3.1.1.

стого кремния и трихлорсилана

В фторопластовую чашку вместимостью около Г00 смз помеща­

ют 0,2 см³ 1 %-ного раствора маннита, приливают 19,5 см³ (30 г) четыреххлористого кремния или 22,5 см³ (30 г) трихлорсилана^

отобранных полиэтиленовым цилиндром, и перемешивают в течение 2 мин. Чашку с содержимым помещают в бокс с очищенным череа ткань Петрянова воздухом и оставляют для отгонки кремния пу­

тем естественного испарения в виде тетрахлорида, трихлорсилана. Двуокись кремния, образовавшуюся в результате частичного гидро­лиза за счет влаги воздуха, растворяют, добавляя 5—7 см³ фтори­стоводородной кислоты и 20 мг графитового порошка, ставят на электроплитку для отгонки основы в виде тетрафторида-тетрахло- рида кремния и выпаривают досуха при температуре от 80 до 90 °С. К сухому остатку добавляют 0,5—1 см³ фтористоводородной кисло­ты и выпаривают досуха. Эту операцию проводят еще два раза, вы­паривая каждый раз досуха. Далее продолжают, как указано в п. 2.3.1.1.