Nhôm được sử dụng cho các lớp dây dẫn trong chất bán dẫn [1]. Để khắc ướt có chọn lọc nhôm, người ta sử dụng dung dịch ăn mòn gồm axit photphoric, axit nitric và axit axetic (gọi là dung dịch ăn mòn PAN). Hỗn hợp axit này cần được phân tích và giám sát để đảm bảo quá trình khắc diễn ra tối ưu và hiệu quả.
Tiêu chuẩn SEMI C37 sử dụng phương pháp chuẩn độ thế (potentiometric titration) để đo độ axit tổng và hàm lượng axit photphoric. Tuy nhiên, axit nitric phải được phân tích bằng phổ UV/VIS, còn hàm lượng axit axetic được tính toán dựa trên các kết quả còn lại [2]. Chuẩn độ nhiệt (TET) là một phương pháp thay thế cho việc phân tích dung dịch ăn mòn PAN, có thể xác định đồng thời cả ba loại axit một cách nhanh chóng.
Trong Ứng dụng này, nồng độ các axit được xác định lần lượt chỉ trong một phép chuẩn độ duy nhất. So với chuẩn độ thế, TET nhanh hơn và tiện lợi hơn. Trên hệ thống tự động hoàn toàn, toàn bộ quá trình phân tích chỉ mất khoảng 95 giây.
Ứng dụng này được minh họa trên dung dịch ăn mòn giả lập trong nước bao gồm axit photphoric, axit axetic và axit nitric.
Không cần chuẩn bị mẫu trước.
Các phép xác định được thực hiện trên OMNIS Professional Titrator được trang bị đầu dò nhiệt dThermoprobe (Hình 1). Để tránh việc thao tác hóa chất bằng tay, tất cả các dung dịch được thêm tự động thông qua Mô-đun định lượng OMNIS (OMNIS Dosing Module).
Một lượng mẫu thích hợp được hút bằng pipet vào bình chuẩn độ, sau đó thêm nước khử ion. Tiếp theo, dung dịch được chuẩn độ bằng dung dịch natri hydroxit chuẩn hóa cho đến sau điểm dừng tỏa nhiệt thứ ba (điểm cực đại tỏa nhiệt thứ ba) (Hình 2).
Phương pháp này mang lại độ chính xác rất cao khi phân tích dung dịch ăn mòn PAN, như được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1. Kết quả chuẩn độ nhiệt của hỗn hợp chứa 10,5% axit axetic, 24,5% axit photphoric, và 35% axit nitric (n = 3).
| Sample (n = 3) | Mean value in % | SD(rel) in % |
|---|---|---|
| CH3COOH (10.5%) | 9.82 | 0.5 |
| H3PO4 (24.5%) | 25.4 | 0.7 |
| HNO3 (35%) | 36.1 | 0.5 |
Bảng 2. Giải thích các điểm dừng (endpoint) trong phép chuẩn độ nhiệt (TET) được thể hiện ở Hình 2.
| EP1 | EP2 | EP3 |
|---|---|---|
| HNO3 (fully dissociated) | CH3COOH (pKa = 4.75) | – |
| H3PO4 (pKa1 = 2.12) | H3PO4 (pKa2 = 7.21) | H3PO4 (pKa3 = 12.36) |
Chuẩn độ nhiệt (TET) là một phương pháp rất nhanh và chính xác, có thể xác định nồng độ của axit axetic, axit photphoric và axit nitric chỉ trong một lần chuẩn độ duy nhất. Phương pháp này có khả năng phân biệt rõ ba thành phần axit với thời gian xác định dưới hai phút. Ngoài ra, không cần bảo trì cảm biến, giúp TET trở thành một lựa chọn mạnh mẽ và đáng tin cậy so với các phương pháp phân tích dung dịch ăn mòn PAN khác.
- Hilleringmann, U. Silicon Semiconductor Technology: Processing and Integration of Microelectronic Devices; Springer Fachmedien: Wiesbaden, 2023. https://doi.org/10.1007/978-3-658-41041-4.
- SEMI C37 - Specification for Phosphoric Etchants; SEMI C37; SEMI: Milpitas, CA, USA, 2011.
Chia sẻ ứng dụng
Tải về bản PDF