Soluzione acquosa di HF e HNO3 per corrodere il Silicio

Ciao ragazzi,

chi mi sa dire dove posso documentarmi in maniera approfondita sulla reazione in oggetto e sul ruolo degli NOx che si sviluppano nel processo?

Vi ringrazio in anticipo

P.S. per il Dott.: ho trovato come proporre una discussione, grazie in ogni caso

perdona la domanda: usi la miscela HF/HNO3 perché il tuo Si è particolarmente restio all'attacco del solo HF?

quimico ha scritto:

perdona la domanda: usi la miscela HF/HNO3 perché il tuo Si è particolarmente restio all'attacco del solo HF?

Ti spiego quimico,

viene utilizzata la soluzione dei due acidi, poichè l'HNO3 agisce come energico ossidante del Si, mentre l'HF è un potente aggressore degli ossidi, quindi con la miscela dei due acidi si crea una serie di due reazioni, attraverso cui in primis si ossida il Si con HNO3 e successivamente si rimuove la patina superficiale di ossido di Si con l'HF e "si scava".

Quindi, tornando alla tua osservazione, se si immergesse il Si in HF non succederebbe niente (poichè HF aggredisce solo gli ossidi in genere) e ti aggiungo che, se si trattasse il Si con il solo HNO3, si creerebbe una patina superficiale di ossido di Si che proteggerebbe il Si metallico da ulteriori aggressioni.

Spero di aver soddisfatto la tua domanda.

Ti ringrazio in ogni caso per la tua attenzione e ti ringrazio anticipatamente per ogni eventuale dritta, che mi saprai dare.

grazie ma sapevo questa cosa. son 5 anni che vivo di chimica non sapendo a cosa ti servisse mi chiedevo questa cosa. mi dispiace non poterti aiutare più di tanto

quimico ha scritto:

grazie ma sapevo questa cosa. son 5 anni che vivo di chimica

non sapendo a cosa ti servisse mi chiedevo questa cosa.

mi dispiace non poterti aiutare più di tanto

Lavoro nel campo dei semiconduttori e mi piacerebbe approfondire parecchio per fini di ricerca.

Poi, non per essere polemico, ma se lo sapevi già, la domanda che mi avevi fatto la prima volta (se l'HF non fosse sufficiente ad aggredire il Si metallico) mi sembra un pò strana.

Comunque ti ringrazio sempre e fammi pure sapere, se ti capita di incappare in questi argomenti.

Ciao Ing.Chimico, potrebbe esserti utile questo ppt, io lavoro come dottorando di ricerca in un laboratorio di dispositivi elettronici avanzati, e questa è bene o male la procedura che utilizziamo per preparare i campioni alla microscopia con SEM (Microscopio Elettronico a Scansione).

LINK

Fammi sapere se ti interessa altro.

Ciao

in effetti era un po' stupida la mia domanda. ero appena tornato dalle ferie ed ero un po' sbarellato. perdonami. volevo sapere a cosa ti servisse. niente di che. mi è capitato di analizzare sedimenti contententi silicati ove serviva solo HF. peccato che poi l'analisi prevedesse l'uso di solo HNO3 perché in ICP si usa tale acido. quanti problemi... cercherò qualcosa. anche se son sicuro che il ppt sopra riportato ti sarà maggiormente d'aiuto delle mie conoscenze.

In effetti il ppt è molto interessante, ma non riguarda nel dettaglio le reazioni di interesse...io mi occupo in azienda specificamente dell'aggressione chimica dei wafer di silicio per il fotovoltaico e la soluzione in oggetto alla discussione è il bagno chimico di lavoro per quella parte del processo.

E' noto che nella reazione si sviluppano NOx, che incidono paurosamente sulla cinetica della reazione base: sto scervellandomi per capire come vi prendono parte, che specie sono precisamente, se partecipano attivamente alla reazione o fungono semplicemente da catalizzatori del processo e le relazioni cinetiche in funzione di P e T.

Questi i problemi fondamentali....ho cercato in rete ma ci ho trovato poco. Forse sono io poco bravo a scavare in internet.

Quello che mi servirebbe, sarebbe un testo specifico sui meccanismi di azione dei vari acidi in rapporto alle sostanze che aggrediscono.

Comunque grazie del solecito interessamento, ragazzi.

P.S. quimico, non volevo essere scortese prima, sia ben chiaro.

Ah ho capito, lavorate su wafer. Quello che ti ho "linkato" io è per lo più "reverse engineering", per diagnosi di guasto. In merito alla particolare reazione che hai citato dovrei trovare qualcosa, ma sono pubblicazioni in inglese di altri colleghi, tipo sulla Applied Physics Letters ecc... Ci aggiorniamo

la chimica del Si non è argomento riducibile in un libretto. idem per quanto concerne acidi quali HF e HNO3 e loro reazioni. sicuramente in rete, su riviste scientifiche ci sarà qualcosa ma... senza keywords non saprei cosa consigliarti.

Ragazzi, se può servirvi a consigliarmi altro, dalla soluzione che reagisce con Si si sollevano vapori di colore rosso bruno...ritengo che si tratti di NO2...voi che ne pensate?!!??? Sto cercando di capire almeno che specie si ottengono tra i prodotti di reazione. Ovviamente la reazione è fortemente esotermica.

sicuramente si tratta di NO2 se del Si reagisce con HNO3 otterrai come ben sai SiO2 + NO + H2O (reazione non bilanciata) a quel punto NO reagisce con l'O2 atmosferico a dare NO2, gas velenoso di colore rosso bruno l'altra reazione è quella di SiO2 con HF a dare SiF4 e H2O (reazione non bilanciata)... ovviamente se si è in eccesso di HF il prodotto ottenuto sarà H2SiF6 + H2O

Secondo questa tabella il potenziale di ossidazione dell'acqua ossigenata in ambiente acido è nettamente superiore a quello dell'acido nitrico, perchè non funziona la semplice acqua ossigenata insieme all'HF per sciogliere il silicio?

http://www.itchiavari.org/chimica/tabelle/potenziali.html

Almeno da quello che ho capito i fumi rossi di NO2 danno fastidio...

Ciao Drako,

osservazione interessante per quel che riguarda il processo industriale ....proverò a proporre al mio capo se gli interessa sconvolgere l'impianto ....comunque non è un problema di NO2 sviluppato, l'ho preso in considerazione per raccapezzarmi su come avanza la reazione con i suoi vari ed eventuali intermedi.

Per quello che facciamo in azienda sto cercando di capire come avanza precisamente la reazione in oggetto, "step by step" per intenderci, la sua cinetica e le dipendenze funzionali da P e T.

A presto risentirci.

P.s. Sai che sono stato in vacanza a Zoagli...posti davvero molto belli.

Vi aggiorno su quello che ho trovato in giro.

3Si + 4 HNO3 + 18 HF ==> 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O

3Si + 12 HNO3 + 18 HF ==> 3H2SiF6 + 12NO2 + 12H2O

A quanto pare tutto ciò è sicuro che avvenga.

Ragazzi secondo voi con che criterio avviene l'una o l'altra, essendo le due reazioni coesistenti nel processo...purtroppo non mi ricordo più i meccanismi di reazione che si studiano in chimica organica.

2NO3- + 12H+ + 10e- <------> N2 + 6H2O , +1,246 eV con questa reazione invece puoi anche ottenere questa reazione:

5 Si + 4HNO3 + 30HF ===> 5H2SiF6 + 2N2 + 12H2O....

Secondo me avvengono tutte e tre, e visto che è molto più comune la prima immagino sia quella che avviene più facilmente.... come si calcoleranno le probabilità con cui avvengono queste tre reazioni? (60%, 29%, 1% )

io sinceramente la reazione che porta a formazione di N2 non l'ho MAI vista si formano NO e NO2 per il resto son le due reazione già citate da me sopra

dipende tutto dalle condizioni di reazione e dalle concentrazioni!

quimico ha scritto:

io sinceramente la reazione che porta a formazione di N2 non l'ho MAI vista

si formano NO e NO2

per il resto son le due reazione già citate da me sopra

La si trova qui: http://www.itchiavari.org/chimica/tabelle/potenziali2.html

Così mi dite se è affidabile...

mi mancava... va beh, se avviene allora và contata c'è poco da aggiungere

in realta a parer mio dovrebbe essere la cosa piu ovvia la formazione di azoto data la stabilita di tale molecola...solo che non si forma e non so il xke! come quando si riduce con idrossilammina il Fe(III) a Fe(II)..si dovrevve formare azoto ma la natura preferisce andare fino all N2O

Sarà per il rapporto ioni H+ ioni NO3-, dove per la formazione di NO2 è 2:1, per NO è 4:1 e per N2 è 6:1, più la soluzione è acida e più, a mio parere, è probabile che avvenga la formazione di N2:

NO3- + e- + 2 H+ <=== ===> NO2 + H2O

NO3- + 3e- + 4 H+ <=== ===> NO + 2 H2O

NO3- + 5e- + 6 H+ <=== ===> 1/2 N2 + 3 H2O

Solo che con il ragionamento di prima si giunge alla conclusione che si forma più spesso NO2 anziche NO, e da quanto ho capito è il contrario... c'è qualcosa di giusto nel mio ragionamento???