ГОСТ 26239.2-84 Кремний полупроводниковый, исходные продукты для его получения и кварц. Методы определения бора.

     ГОСТ 26239.2-84

Группа В59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

 КРЕМНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ, ИСХОДНЫЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И КВАРЦ

 Методы определения бора

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

ОКСТУ 1709

Срок действия с 01.01.86

до 01.01.91*

РАЗРАБОТАН Министерством цветной металлургии СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Ю.А.Карпов, М.Н.Щулепников, М.К.Винников, Г.Г.Главин, Н.А.Градскова, О.В.Завьялов, Т.И.Зяблова, В.Е.Квин, В.А.Крылов, И.А.Кузовлев, Н.И.Марунина, В.Г.Мискарьянц, В.М.Михайлов, М.Г.Назарова, В.А.Орлова, А.И.Степанов, Н.С.Сысоева, В.И.Фирсов, Г.И.Александрова

ВНЕСЕН Министерством цветной металлургии СССР

Член Коллегии А.П.Снурников

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 13 июля 1984 г. N 2490

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие с 01.01.91 постановлением Госстандарта СССР от 26.06.90 N 1847

Настоящий стандарт устанавливает химико-атомно-эмиссионный метод определения бора в полупроводниковом кремнии в интервале массовых долей от 2·10

до 2·10

%, в двуокиси кремния и кварце от 1·10

до 1·10

%, в четырехлористом кремнии и трихлорсилане от 6·10

до 7·10

% и атомно-эмиссионный метод определения бора от 0,001 до 0,1% в техническом кремнии.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа - по ГОСТ 26239.0-84.

 2. ХИМИКО-АТОМНО-ЭМИССИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОРА*

______________

* Наименование раздела. Измененная редакция, Изм. N 1.      

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.

2.1. Аппаратура, материалы и реактивы

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.

Электроды графитовые фасонные для спектрального анализа 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

%.

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 Петрянова 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 см

.

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

Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру нагрева 250 °С.

Чашки фторопластовые вместимостью 20 и 100 см

.

Стаканы фторопластовые с завинчивающимися крышками вместимостью 20-25 см

и 75-80 см

.

Чашки с крышками из стеклоуглерода и фторопласта вместимостью 25-30 см

.

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.

Проявитель:
метол	2,2 г
натрий сернистокислый по ГОСТ 195-77	96 г
гидрохинон по ГОСТ 19627-74	8,8 г
натрий углекислый по ГОСТ 83-79	48 г
калий бромистый по ГОСТ 4160-74	5 г
вода	до 1000 см
Фиксаж:
тиосульфат натрия кристаллический по ГОСТ 244-76	300 г
аммоний хлористый по ГОСТ 3773-72	20 г
вода	до 1000 см

Кислота фтористоводородная ос.ч. 27-5.

Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11125-84 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 18300-87.

Бура по ГОСТ 8429-77, стандартный раствор, содержащий 1 мг/см

бора: 0,882 г буры растворяют в небольшом количестве воды. Полученный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см

, доводят до метки водой и перемешивают.

Натрий фтористый.

Автоклав аналитический М 167 с реакционной камерой М 206; С 3551 с реакционной камерой С 3552 в соответствии с приложением к ГОСТ 26239.1-84.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.2. Подготовка к анализу

2.2.1. Приготовление образцов сравнения (ОС)

2.2.1.1. Основной образец сравнения (ООС) с массовой долей бора 0,1%: во фторопластовую чашку вместимостью 50 см

помещают 0,999 г графитового порошка, приливают 1 см

стандартного раствора буры, содержащего 1 мг/см

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

2.2.1.2. Образцы сравнения ОС1-ОС7 готовят последовательным разбавлением основного образца сравнения ООС, а затем каждого последующего образца сравнения графитовым порошком в присутствии этилового спирта. Массовая доля бора в образцах сравнения ОС1-ОС7 (в процентах, в расчете на содержание бора в смеси бора и углерода) и вводимые в смесь навески графитового порошка и разбавляемого образца, смешиваемые для получения данного образца, приведены в табл.1.

Таблица 1

Обозначение образца	Массовая доля бора, %	Массы навесок, г
		графитового порошка	разбавляемого образца
ОС1	1·10	1,800	0,200 (ООС)
ОС2	3·10	1,400	0,600 (ОС1)
ОС3	1·10	1,333	0,667 (ОС2)
ОС4	3·10	1,400	0,600 (ОС3)
ОС5	1·10	1,333	0,667 (ОС4)
ОС6	3·10	1,400	0,600 (ОС5)
ОС7	1·10	1,333	0,667 (ОС6)

Приведенные навески графитового порошка и разбавляемого образца помещают в ступку из органического стекла, приливают 1 см

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.

Каждый образец сравнения (ОС) из серии ОС1-ОС7 помещают в ступку из органического стекла, добавляют 2 см

10%-ного раствора маннита, тщательно перемешивают и высушивают под инфракрасной лампой при температуре не выше 80 °С.

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) ОС3-ОС7.

Образцы сравнения хранят в плотно закрытых банках из органического стекла.

2.2.1.1, 2.2.1.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.2.2. Подготовка проб кремния и кварца к анализу

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.

2.3. Проведение анализа

2.3.1. Концентрирование бора

2.3.1.1. Получение концентрата бора при анализе полупроводникового кремния

Навеску кремния массой 1 г помещают во фторопластовый стакан с завинчивающейся крышкой вместимостью 20-25 см

, приливают 0,2 см

1%-ного раствора маннита и 9 см

фтористоводородной кислоты. Содержимое стакана хорошо перемешивают и добавляют на холоду осторожно по каплям 3,5 см

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 см

, 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 °С.

После полного растворения кремния раствор количественно переносят во фторопластовую чашку вместимостью 20 см

, 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 см

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 атомно-эмиссионному 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 остатка - три концентрата бора контрольного опыта.

Допускается получение концентрата бора в аналитическом автоклаве непосредственно в кратере графитового электрода.

Анализ каждой пробы кремния проводят из трех параллельных навесок. Для этого в кратеры 3 графитовых электродов с насадками помещают навески кремния массой 0,5 г (или в 1 электрод с навеской 1,5 г), смешанные с 20 мг графитового порошка и 1 мг порошкообразного фторопласта, смачивают 0,02 см

10%-ного раствора маннита.

Одновременно через все стадии анализа проводят три контрольных опыта на загрязнение реактивов.

Электроды с пробами и контрольными опытами помещают во фторопластовый держатель электродов. Держатель электродов помещают в реакционный стакан камеры, в который налито 35 см

фтористоводородной и 5 см

азотной кислот.

Реакционную камеру помещают в корпус автоклава, герметизируют его, помещают в сушильный шкаф и выдерживают в течение четырех часов при температуре 200-220 °С.

После этого автоклав вынимают из сушильного шкафа, охлаждают при помощи вентилятора или контактного холодильника. Открыв автоклав, реакционную камеру протирают снаружи ватным тампоном, смоченным спиртом. Вынимают электроды и при необходимости подсушивают их под инфракрасной лампой.

Концентраты примесей в электродах подвергают атомно-эмиссионному анализу.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3.1.2. Получение концентрата бора при анализе двуокиси кремния и кварца

Навеску двуокиси кремния или кварца массой 2 г помещают во фторопластовый стакан с завинчивающейся крышкой вместимостью 20-25 см

(при анализе двуокиси кремния навеску смачивают 0,5 см

деионизованной воды), добавляют 0,2 см

1%-ного раствора маннита, приливают 8 см

фтористоводородной кислоты, закрывают стакан завинчивающейся крышкой и помещают в другой фторопластовый стакан с завинчивающейся крышкой вместимостью 75-80 см

. 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 проводить также во фторопластовых чашках с крышками на электроплитке при температуре от 80 до 90 °С. После полного растворения раствор количественно переносят во фторопластовую чашку вместимостью 20 см

, добавляют 20 мг графитового порошка и выпаривают досуха на электроплитке при температуре от 80 до 90 °С. К сухому остатку добавляют два раза по 0,5 см

фтористоводородной кислоты, выпаривая каждый раз досуха.