硅烷类气体中杂质分析检测方案

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维普资讯 http：//www.cqvip.com 硅烷及其杂质的气相色谱分析 广州半导体材料研究所 陈澄清 前 言 制备多晶硅时，用液氨法在低温下产生的硅烷，除主成份SiH，外，尚含H、微量NH.SiH，CH，H，O、O、N.、PH，以及痕量的B.H和AsH，等杂质，『而其中有些杂质，如CH、H，O、N，等，主要由液氨带入。因此，要加强原材料的分析，严格监控工艺过程中硅烷气内的有害杂质，采取必要的纯化措施。这样，将大大提高由分解炉中析出的多晶硅质量。采用气相色谱法分析硅烷及其杂质，由于它具有快速、灵敏、准确、进样量少等优点，正逐步被人们采用。 本文主要介绍我们工作中用来分析SiH，及其CH、H.0、0、N、PH等微量杂质的气相色谱法。 仪器：北京分析仪器厂SP-2304A型气相色谱仪。 检测器：TCD. 测定条件： 1.SiH、CH，和H，0的测定 色谱柱：401有机担体柱，长2米，内径3毫米，60~80目。 气；氢气，流量70毫升/分。 温：180°C 流：180毫安。 进样量： 1毫升。 2. 0.、N，的测定 色谱柱：TDX-01柱，长2米，内径3毫米，80~100目。 载气：：氢气、流量40毫升/分。柱桥 40°C。 180毫安。 进样量：1毫升。 3. PH的测定 色谱柱： GDX--501柱，长3米，内径3毫米，80~100目。 气：氢气，流量30毫升/分。柱桥 ：440°C. ： 150毫安。 进样量：：5毫升。 结 果 与 讨论 1.定性分析 用标样的保留时间定性。 2. 定量计算 对各组份的含量，以峰高值用下式作定量计算 式中，X%一待测样品品某组份的体积百分含量；h：一标样的峰高(毫伏)j h：--待测组分的峰高(毫伏)；V，一标样进样量(毫升)jV，一待测样品的进样量(毫升)；K、K：一分别为标样与待测样品中测定某组某时的衰减值 Cs--标样中某组份的体积百分分量。 如引入定量因子，则上式可改与成 式中，F-以峰高求含量的定量因子，它等于 3. 实验结果 (1)按上述给定的测定条件，用401有机担体柱，除可测定SiH，外，尚可用来定微量CH，和H.O，其色谱图如图1。 SiH，及JCH、H20分分析图 (2)用TDX-01柱，，可测定SiH，中微量0.、N2。从谱图图(见图2)可见，主组份SiH，及其它杂质既不出峰，又不干扰，这说明在上述测定条件下，选用，TDX-01柱来分析SiH，中的O：、N.是合适的。 2 SiH中微量O：、N：分折色谱图 图3SiH 中微量PH分析色谱图 (3)用GDX-501柱分析SiH中PH的色谱图示于图3。在上述给定的测定条件下，可满意地测定SiH，中的PH。 4. 几点讨论 (1)根据资料介绍和实验结果，对SiH，中O、N，分析，柱温在16~52°℃范围内均能分离，尤以20°℃为最佳。但因我们实验室尚无恒温设备，所以，只好把柱温选在40°C。SiH，中PH测定的柱温选择，也属同样情况。 (2)实验表明，分析SiH，中的PH时，用镀金钨丝热导池，在上述给定的条件下，可获得满意的结果。但用铼钨丝热导池，上述色谱条件则不理想。根据实验，如把桥流提到180~220毫安，载气流量提到50毫升/分时，亦可得到很好的结果。 (3)为确保分析的准确度与安全，要求取样系统与色谱系统有极好的气密性。分析前，应仔细地清除管线的微量水。 ( 梦 考 文 献 ) 1 G.Guiochon and C. Pommier， Gas Chromatography in InorganicsandOrganometallics 2. 中国医学科学院卫生研究所编， 《气相色谱仪在环境监控中的应用》。 3. 天津化学试剂二厂编，《GDX和TDX色谱固定相鉴定会议资料汇编》，上、下册。 4. 中国科学院半导体研究所， “充N.的PH和充N，的SiH混合样分析”。 经作者同意，由化工部光明化工研究所蔡体杰改写