155217. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető gyártására szolgáló szilícium nyomelem tartalmának meghatározására roncsolásmentes neutronaktivációs analízissel

MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGA^^^I^MANY u X.„. h\i\{H Bejelentés napja: 1966. VII. 13. (MA—1612) Közzététel napja: 1968. IV. 30. Megjelent: 1969. VI. 10. 155217 Szabadalmi osztály: 42 1 3, 21 g 17—21 Nemzetközi osztály: G 01 n Decimái osztályozás: Feltalálók: Dr. Quittner Pál fizikus, 40%, Dr. Szabó Eleik vegyészmérnök, 30%, Bogáncs János' vegyészmérnök, 10%, Zanati Tibor vegyészmérnök, 20%, Budapest Tulajdonos: Központi Fizikai Kutató Intézet, Budapest Eljárás félvezető gyártására szolgáló szilícium nyomelem tartalmának meghatározására roncsolásmentes neutronaktivációs analízissel 1 A szilícium félvezető tulajdonságait igen gyakran, kis mennyiségű foszfor hozzáadásával állítják be. Az alapanyag minősítésélhez ilyenkor nélkülözhetetlen a foszfortartalom pontos ismerete. A hagyományos kémiai eljárások igen 5 nehézkesek, hosszadalmasaik, és nem vezetnek pontos eredményre a gyakorlatiban előforduló igen kis foszfor koncentrációknál. Az egykristályos szilícium elektromos tulajdonságaiból a foszfortartalom általában kellő pontossággal 10 meghatározható. Ez azonban 'csak utólagos ellenőrzés. Ha az alapanyag a foszforon kívül más. szennyező anyagot is tartalmaz, az elektromos paraméterek helytelen eredményt szolgáltatnak. Az ilyen egylkristály nem használható lg fel a célnak megfelelően. Az aktivációs analitikai foszfor .meghatározásra a 3llpi(„,y)l32ip magreakció szolgál. A végtermék bétabomló, felezési ideje 14 nap. Problémát jelent az, hogy a bétarészecskék felezési vastagsága sziliciuimban 0,33 mm, így az önabszorpció jelentős hibaforrása lehet. A szilieiummintáknak a hatótávolsághoz képest nagy kiterjedése miatt az egyszerű exponenciális gyengülési képlet nem alkalmazható- Kisebb mintáknál viszont a foszfortartalom aktivitása oly csekély, hogy nem mutatható ki. 20 25 Az eddigi aktivációs analitikai eljárások ezt a nehézséget úgy küszöbölték ki, hogy besugárzás után az aktív foszfort kémiailag elválasztották, és igen vékony réteget készítettek belőle, melyben az önabszorpció elhanyagolható. Ez az eljárás igen munkaigényes. Az általunk, kidolgozott, az önaibszorpciót figyelembe vevő kiértékelési eljárással több mm vastag sziBciumminták foszfortartalma is megállapítható. Mérésre bármilyen bétaszámláló alkalmas. A termikus neutronokkal felaktívált sziliciummintát az 1. ábrán látható elrendezésben mérjük, ahol 1 tetszésszerinti béta-detektor, 2 a mérendő minta, 3 abszorbens, R a detektor, R' a minta sugara, L a minta ós a detektor távolsága, d a minta vastagsága. Az önabszorpció pontos meghatározása matematikailag igen nehéz feladat. Belátható azonban, hogy egyenletes ifoszforeloszlásnál az egész minta bármely kis felületéről a detektorba bejutó bétarészecskék száma a közepéről és a széléről ugyanakkora felületről bejutó részecskék száma között van- Ezen utóbbi értékek viszont már tetszésszerinti mérési elrendezésre számolhatók. Értékük például a R = R' esetre 155217