Способ определения примесей в хлориде кремния

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ХЛОРИДЕ КРЕМНИЯ, включающий обработку пробы фтористоводородной кислотой в присутствии комплексанта трифенилхолрметана и окислителя перманганата калия, отгонку тетрафторида кремния и последующую количественную регистрацию примесей фотометрированием, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности анализа за счет исключения потерь, анализируемую пробу перед обработкой фтористоводородной кислотой наносят на твердую смесь, состоящую из послойно замороженных бидистиллата воды, трифенилхлорметана при соотношении к пробе (1 2) 10^-4 1 и перманганата калия при соотношении к пробе (2,5 5) 10^-4 1 (мас.).

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам подготовки хлорида кремния к анализу на содержание примесных элементов, например бора, фосфора и мышьяка. Предлагаемый способ может быть использован при осуществлении аналитического контроля качества продуктов получения полупроводникового кремния.
Цель изобретения уменьшение погрешности анализа за счет исключения потерь.
П р и м е р 1. Навеску пробы тетрахлорида кремния массой 10 г (6,5 см³) наливают на поверхность замороженной смеси, которая приготовлена следующим образом.
В стеклоуглеродную чашку вместимостью 100 см³ наливают 15 см³ бидистиллата воды и замораживают. На поверхность замороженного бидистиллата воды наливают 5%-ный раствор окислителя перманганата калия в соотношении массовых долей к пробе 3,5 10^-4:1 и 2%-ный раствор комплексанта трифенилхлорметана в соотношении массовых долей к пробе 1,5 10^-4:1 и снова замораживают. Через 10-15 мин к твердым продуктам реакции добавляют 25 см³ фтористоводородной кислоты, раствор пробы нагревают при 120-125^оС до полного удаления кремния. Определение проводят экстракционно-спектрофотометрическим методом, фосфор и мышьяк определяют по реакции образования восстановленной формы фосфорно- и мышьяковомолибденовой гетерополикислот, а бор по реакции образования комплекса тетрафторбората с бутилродамином.
При проведении 15 параллельных определений (n) результаты анализа на содержание примесных элементов с доверительной вероятностью р 0,95 получены следующие, мас. фосфор (4,3 0,6) 10^-7, мышьяк (3,2 0,4) 10^-7; бор (5,8 0,5) 10^-6.
Для подтверждения правильности полученных результатов содержание фосфора, мышьяка и бора определяют с использованием автоклавного растворения пробы (1), а также в условиях прототипа (ll).
Результаты анализа, мас. I фосфор (4,5 0,5) 10^-7; мышьяк (3,5 0,4) 10^-7; бор (5,6 0,5) 10^-6; II фосфор (3,1 1,9) 10^-7; мышьяк (2,2 1,5) 10^-7; бор (3,5 2,0) 10^-6.
П р и м е р 2. Навеску пробы тетрахлорида кремния массой 20 г (13,3 см³) наливают на поверхность замороженной смеси, которая приготовлена следующим образом.
В стеклоуглеродную чашку вместимостью 100 см³ наливают 15 см³ бидистиллата воды и замораживают. На поверхность замороженного бидистиллата воды наливают 5%-ный раствор окислителя перманганата калия в соотношении массовых долей к пробе 2,5 10^-4: 1 и 2%-ный раствор комплексанта трифенилхлорметана в соотношении массовых долей к пробе 1 10^-4:1 и снова замораживают. Через 10-15 мин к твердым продуктам реакции добавляют 25 см³ фтористоводородной кислоты, раствор пробы нагревают при 120-125^оС до полного удаления кремния. Определение проводят экстракционно-спектрофотометрическим методом, фосфор и мышьяк определяют по реакции образования восстановленной формы фосфорно- и мышьяковомолибденовой гетерополикислот с использованием аскорбиновой кислоты и антимонилтартрата калия, а бор по реакции образования комплекса тетрафторбората с бутилродамином.
При проведении 15 параллельных определений (n) результаты анализа на содержание примесных элементов с доверительной вероятностью р 0,95 получены следующие, мас. фосфор (4,5 0,5) 10^-7; мышьяк (3,1 0,5) 10^-7; бор (5,5 0,5 ) 10^-6.
Правильность полученных результатов подтверждена теми же способами, что и в примере 1, систематических расхождений в результатах анализов не наблюдается.
П р и м е р 3. Навеску пробы тетрахлорида кремния массой 10 г (6,5 см³) наливают на поверхность замороженной смеси и подвергают анализу в условиях, аналогичных примеру 1, используя количества окислителя перманганата калия в соотношении массовых долей к пробе 5 10^-4:1 и комплексанта трифенилхлорметана в соотношении массовых долей к пробе 2 10^-4:1.
Результаты анализа, мас. фосфор (4,4 0,5) 10^-7; мышьяк (3,2 0,5) 10-7; бор (5,6 0,5) 10^-6.
Правильность полученных результатов подтверждена теми же способами, что и в примере 1, систематических расхождений в результатах анализов не наблюдается.
Таким образом, данные, приведенные в примерах 1-3, доказывают, что в заявляемых условиях определения бора, фосфора и мышьяка метрологические характеристики результатов анализа аналогичны с контрольным автоклавным способом и выше, чем в условиях прототипа.
П р и м е р 4. Навеску пробы тетрахлорида кремния массой 40 г (26,7 см³) наливают на поверхность замороженной смеси и подвергают анализу в условиях, аналогичных примеру 1, используя количества окислителя перманганата калия в соотношении массовых долей к пробе 1,2 10^-4:1 и комплексанта трифенилхлорметана в соотношении массовых долей к пробе 6 10^-5:1.
Результаты анализа, мас. фосфор <1,1 10^-7; мышьяк <1 10^-7; бор <1,0 10^-6.
Использование количеств окислителя перманганата калия и комплексанта трифенилхлорметана в соотношении массовых долей к пробе меньших 2,5 10^-4:1 и 1 10^-4: 1 соответственно приводит к потере определяемых элементов в виде летучих галогенидов.
П р и м е р 5. Навеску пробы тетрахлорида кремния массой 1 г (0,65 см³) наливают на поверхность замороженной смеси и подвергают анализу в условиях, аналогичных примеру 3, т.е. используя количества окислителя и комплексанта в соотношении массовых долей к пробе 5 10^-3:1 и 2 10^-3:1 соответственно.
Результаты анализа, мас. фосфор (5,2 1,5) 10^-7; мышьяк (4,4 1,7) 10^-7; бор (5,9 2,0) 10^-6.
Введение пробы тетрахлорида кремния в соотношении массовых долей с комплексантом 2 10^-3:1, а окислителем 5 10^-3:1, т.е. в избыточных количествах, нежелательно, так как отрицательно влияет на метрологические характеристики методики анализа. При проведении анализа вводимые с реактивами элементы оказывают отрицательное влияние на воспроизводимость и правильность определения примесных элементов в пробе, введение избытка реактивов, как правило, увеличивает величину и флуктуацию поправки контрольного опыта.
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам подготовки хлорида кремния к анализу на содержание примесных элементов, например бора, фосфата и мышьяка. Предлагаемый способ может быть использован при осуществлении аналитического контроля качества продуктов получения полупроводникового кремния. С целью уменьшения погрешности анализа за счет исключения потерь навеску пробы с тетрахлоридом кремния массой 10 г (6,5 см³) наливают на поверхность замороженной смеси, которая приготовлена следующим образом. В стеклоуглеродную чашку вместимостью 100 см³ наливают 15 см³ бидистиллата воды и замораживают. На поверхность замороженного бидистиллата воды наливают 5%-ный раствор окислителя - перманганата калия в соотношении массовых долей к пробе (2,5-5) 10^-4:1 и 2%-ный раствор комплексанта -трифенилхлорметана в соотношении массовых долей к пробе (1-2) 10^-4:1 и снова замораживают. Через 10 - 15 мин к твердым продуктам реакции добавляют 25 см³ фтористоводородной кислоты, раствор пробы нагревают при 120 - 125°С до полного удаления кремния. Определение примесных элементов проводят экстракционноспектрофотометрическим методом.