Tungsten heksaflorür - Tungsten hexafluoride
|
|||
İsimler | |||
---|---|---|---|
IUPAC isimleri
Tungsten heksaflorür
Tungsten (VI) florür |
|||
Tanımlayıcılar | |||
3B modeli ( JSmol )
|
|||
ECHA Bilgi Kartı | 100.029.117 | ||
PubChem Müşteri Kimliği
|
|||
UNII | |||
CompTox Kontrol Paneli ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
Özellikleri | |||
WF 6 | |||
Molar kütle | 297.830 g / mol | ||
Görünüm | Renksiz gaz | ||
Yoğunluk | 12,4 g / l (gaz) 4,56 g / cm 3 (-9 ° C, katı) |
||
Erime noktası | 2,3 ° C (36,1 ° F; 275,4 K) | ||
Kaynama noktası | 17,1 ° C (62,8 ° F; 290,2 K) | ||
Hidrolizler | |||
−40.0 · 10 −6 cm 3 / mol | |||
Yapısı | |||
Sekiz yüzlü | |||
sıfır | |||
Tehlikeler | |||
Ana tehlikeler | Zehirli, aşındırıcı; su ile temas halinde HF verir | ||
Alevlenme noktası | Yanıcı değil | ||
Bağıntılı bileşikler | |||
Diğer anyonlar
|
Tungsten heksaklorür Tungsten heksabromür |
||
Diğer katyonlar
|
Krom (VI) florür Molibden (VI) florür |
||
Bağıntılı bileşikler
|
Tungsten (IV) florür Tungsten (V) florür |
||
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart hallerinde (25 ° C [77 ° F], 100 kPa) malzemeler için verilmiştir. |
|||
doğrula ( nedir ?) | |||
Bilgi kutusu referansları | |||
Tungsten (VI) 'ya fluorür olarak da bilinen, tungsten heksaflorid , bir bir inorganik bileşik ile , formül W F 6 . Yaklaşık 13 g / L (havadan kabaca 11 kat daha ağır) yoğunluğa sahip toksik, aşındırıcı, renksiz bir gazdır. Standart koşullar altında bilinen en yoğun gazlardan biridir. WF 6 , yarı iletken endüstrisi tarafından kimyasal buhar biriktirme işlemi yoluyla tungsten filmler oluşturmak için yaygın olarak kullanılır . Bu katman, düşük dirençli metalik bir " ara bağlantıda " kullanılır. Bilinen on yedi ikili hekzaflorürden biridir .
Özellikleri
WF 6 molekülü, O h simetri noktası grubu ile oktahedraldir . W – F bağ mesafeleri 183,2 pm . Arasında 2.3 ve 17 ° C'de , tungsten heksaflorür, yoğunluğa sahip soluk sarı bir sıvıya yoğunlaşır. 3,44 g / cm 3 içinde 15 ° C . Şurada: 2.3 ° C , kübik kristal yapıya, kafes sabiti 628 pm ve hesaplanan yoğunluğa sahip beyaz bir katı halinde donar. 3.99 g / cm 3 . Şurada: −9 ° C bu yapı a = kafes sabitleri ile ortorombik bir katıya dönüşür. 960,3 , b = 871,3 pm ve c = 504,4 pm ve yoğunluğu 4.56 g / cm 3 . Bu aşamada, W – F mesafesi 181 pm'dir ve ortalama en yakın moleküller arası temas 312 pm . WF 6 gazı, en ağır elemental gaz radonunu (9.73 g / L) aşan yoğunluğu ile en yoğun gazlardan biri iken, sıvı ve katı haldeki WF 6'nın yoğunluğu oldukça orta düzeydedir. WF 6'nın buhar basıncı arasında −70 ve 17 ° C denklemle tanımlanabilir
- günlük 10 P = 4.55569 - 1021.208 / T + 208,45 ,
burada P = buhar basıncı ( bar ), T = sıcaklık (° C).
Sentez
Tungsten heksaflorür genellikle flor gazının tungsten tozu ile ekzotermik reaksiyonu ile üretilir. 350 ve 400 ° C :
- W + 3 F 2 → WF 6
Gaz halindeki ürün, yaygın bir safsızlık olan WOF 4'ten damıtma yoluyla ayrılır . Doğrudan florinasyonun bir varyasyonunda, metal, az miktarda flor gazı ile infüze edilen sabit bir WF 6 akışı ile 1,2 ila 2,0 psi'ye (8,3 ila 13,8 kPa) hafif basınçlandırılmış ısıtılmış bir reaktöre yerleştirilir .
Yukarıdaki yöntemde flor gazı Cl F , ClF ile ikame edilebilir.
3 veya Br F
3 . Tungsten florür üretmek için alternatif bir prosedür, tungsten trioksiti (WO 3 ) HF, BrF 3 veya SF 4 ile reaksiyona sokmaktır . Tungsten florür, tungsten heksaklorürün dönüştürülmesiyle de elde edilebilir :
- WCl 6 + 6 HF → WF 6 + 6 HCl veya
- WCl 6 + 2 AsF 3 → WF 6 + 2 AsCl 3 veya
- WCl 6 + 3 SbF 5 → WF 6 + 3 SbF 3 Cl 2
Tepkiler
Su ile temas ettiğinde tungsten heksaflorür, hidrojen florür (HF) ve tungsten oksiflorürler verir ve sonunda tungsten trioksit oluşturur :
- WF 6 + 3 H 2 O → WO 3 + 6 HF
Diğer bazı metal florürlerin aksine, WF 6 yararlı bir florlama ajanı olmadığı gibi güçlü bir oksidan da değildir. Sarı WF 4'e düşürülebilir .
Yarı iletken endüstrisindeki uygulamalar
Tungsten florürün baskın uygulaması, kimyasal buhar biriktirme işleminde tungsten metali biriktirmek için yaygın olarak kullanıldığı yarı iletken endüstrisindedir . 1980'lerde ve 1990'larda endüstrinin genişlemesi, dünya çapında yılda yaklaşık 200 ton olan WF 6 tüketiminin artmasıyla sonuçlandı . Tungsten metal, nispeten yüksek termal ve kimyasal stabilitesinin yanı sıra düşük direnci (5,6 µΩ · cm) ve elektromigrasyon nedeniyle çekicidir . WF 6 , daha yüksek buhar basıncı nedeniyle daha yüksek çökelme oranlarına neden olduğu için WCl 6 veya WBr 6 gibi ilgili bileşiklere göre tercih edilir . 1967'den beri, iki WF 6 biriktirme yolu geliştirildi ve uygulandı, termal ayrışma ve hidrojen indirgeme. Gerekli WF 6 gazı saflığı oldukça yüksektir ve uygulamaya göre% 99.98 ile% 99.9995 arasında değişmektedir.
WF 6 molekülleri, CVD işleminde bölünmelidir. Bozunma genellikle WF 6'nın hidrojen, silan , german , diboran , fosfin ve ilgili hidrojen içeren gazlarla karıştırılmasıyla kolaylaştırılır .
Silikon
WF 6 , silikon bir substratla temas ettiğinde reaksiyona girer . Silikon üzerindeki WF 6 ayrışması sıcaklığa bağlıdır:
- 2 WF 6 + 3 Si → 2 W + 3 SiF 4 400 ° C'nin altında ve
- WF 6 + 3Si → W + 3 SiF 2 400 ° C'nin üzerindedir.
Daha yüksek sıcaklıklarda iki kat daha fazla silikon tüketildiği için bu bağımlılık çok önemlidir. Çökeltme, seçici olarak yalnızca saf Si üzerinde gerçekleşir, ancak silikon oksit veya nitrür üzerinde gerçekleşmez, bu nedenle reaksiyon, kirlenmeye veya substrat ön işlemine karşı oldukça hassastır. Ayrışma reaksiyonu hızlıdır, ancak tungsten katman kalınlığı 10-15 mikrometreye ulaştığında doyurur . Doygunluk, tungsten tabakasının WF 6 moleküllerinin Si substratına difüzyonunu durdurması nedeniyle oluşur; bu , bu işlemde moleküler ayrışmanın tek katalizörüdür.
Biriktirme inert değil, oksijen içeren bir atmosferde (hava) meydana gelirse, o zaman tungsten yerine bir tungsten oksit tabakası üretilir.
Hidrojen
Biriktirme işlemi 300 ila 800 ° C arasındaki sıcaklıklarda gerçekleşir ve hidroflorik asit buharlarının oluşmasına neden olur :
- WF 6 + 3 H 2 → W + 6 HF
Üretilen tungsten katmanların kristallik WF değiştirilmesiyle kontrol edilebilir 6 / H 2 oranı ve alt-tabaka sıcaklığı: düşük oranlar ve sıcaklıklar neden (100) yönlendirilmiş olduğu tungsten kristalitler daha yüksek değerler (111) yönelimi lehindedir. HF buharı çok agresif olduğundan ve çoğu malzemeyi aşındırdığından, HF oluşumu bir dezavantajdır. Ayrıca, biriken tungsten, yarı iletken elektroniklerdeki ana pasivasyon malzemesi olan silikon dioksite zayıf yapışma gösterir. Bu nedenle, SiO 2 tungsten çökeltilmesinden önce bir ilave tampon tabakası ile kaplanmış olması gerekir. Öte yandan, HF ile aşındırma, istenmeyen safsızlık katmanlarını çıkarmak için faydalı olabilir.
Silan ve alman
WF 6 / SiH 4'ten tungsten biriktirmenin karakteristik özellikleri yüksek hız, iyi yapışma ve katman düzgünlüğüdür. Dezavantajlar patlama tehlikesi ve biriktirme hızı ve morfolojinin karıştırma oranı, substrat sıcaklığı, vb. Gibi proses parametrelerine yüksek hassasiyetidir. Bu nedenle, silan genellikle ince bir tungsten çekirdeklenme katmanı oluşturmak için kullanılır. Daha sonra, çökelmeyi yavaşlatan ve katmanı temizleyen hidrojene dönüştürülür.
Biriktirme WF den 6 / geh 4 Karışım WF benzerdir 6 / nın Si-H 4 , ancak tungsten tabakası% 10-15 konsantrasyonlarda nispeten (Si kıyasla) ile ağır germanyum kadar kirlenmeye maruz kalmıştır. Bu, tungsten direncini yaklaşık 5'ten 200 µΩ · cm'ye çıkarır.
Diğer uygulamalar
WF 6 , tungsten karbür üretimi için kullanılabilir .
Ağır bir gaz olarak WF 6 , gaz reaksiyonlarını kontrol etmek için bir tampon olarak kullanılabilir. Örneğin, Ar / O 2 / H 2 alevinin kimyasını yavaşlatır ve alev sıcaklığını düşürür.
Emniyet
Tungsten heksaflorür, herhangi bir dokuya saldıran son derece aşındırıcı bir bileşiktir. WF 6'nın nem ile reaksiyonu üzerine hidroflorik asit oluşumu nedeniyle , WF 6 depolama kapları Teflon contalara sahiptir.