|
Практикум по химии и технологии полупроводников - Анохин В.3.Скачать (прямая ссылка):  .3. Ионное травление происходит на кристалле, служащем катодом, в тлеющем разряде в вакууме. Удаление вещества с поверхности осуществляется за счет энергии бомбардирующих ионрв, например ионов аргона. В первую очередь вытравляются участки о нарушенными или ослабленными связями. Для травления металлов эффективны все способы. Для травления полупроводников ионная бомбардировка используется редко, так как необходимый эффект можно достигнуть другими более простыми способами, а также из-за возможности ухудшения свойств и повреждения материала при нагревании до высоких температур. Обычно отдают предпочтение химическому травлению. Этому способствует доступность, крайняя простота выполнения, приемлемые скорости процесса, невысокие температуры и несложное оборудование. Однако чистота поверхности, получаемая при химическом травлении, не всегда удовлетворительна. Для прецизионных исследований в условиях ультравысокого вакуума образцы должны быть подвергнуты дополнительной очистке, так как после химического травления поверхность еще содержит загрязнения, попадающие из травителя, а также тонкий слой окислов или других соединений, адсорбированных газов и молекул растворителя. Кинетика процессов травления. Травление рассматривают Katy многостадийный процесс, включающий следующие этапы:' 1) диффузия реагента к поверхности; 2) адсорбция реагента; 3) поверхностная реакция; 4) десорбция продуктов взаимодействия; 5) диффузия продуктов реакции от поверхности. Скорость суммарного процесса зависит от наиболее медленной (контролирующей) стадии. При умеренных температурах скорость травления определяется стадией химического взаимодействия, реже — процессом диффузии. При высоких температурах контролирующей стадией служит диффузия. Адсорбция и десорбция характеризуются малыми энергиями активации, протекают (сравнительно с другими капами) быстро и поэтому лишь изредка лимитируют процесс. Поверхностная реакция. Поверхностная реакция рассматри-Бается как гетерогенное взаимодействие, скорость которого может быть °пределена из соотношения V = kC exp (— AEа/RT), (12. IJ гДе С — концентрация травителя в приповерхностном слое; k — кон- 101 станта скорости реакции; T — температура; Д?а — энергия активации. Энергия активации поверхностной реакции зависит от структуры и состояния поверхности материала. На грубо обработанных шероховатых поверхностях травление протекает с меньшей энергией активации. Посторонние атомы, дислокации и другие дефекты структуры могут повышать или понижать энергию активации растворения. Поверхность, покрытую раствором травителя, можно рассматривать и как многоэлектродный гальванический элемент, состоящий из большого числа соединенных между собой микроскопических электродов. Участки поверхности с наибольшим числом нарушенных связей (границы зерен, блоков посторонних фаз, выходы дислокаций и т. п.) имеют низкую энергию активации, играют-роль анодов микроэлементов и растворяются в травителе. Участки с менее нарушенной структурой, имеющие более положительный электродный потенциал (более высокую A??), являются катодами. Катоды не разрушаются, они лишь передают электроны анода молекулам или ионам травителя. Катодная и анодная реакции могут иметь неодинаковые константы скоростей. При этом скорость суммарного процесса лимитируется одной полуреакцией. Если более медленной является анодная реакция, то реакция идет с анодным контролем. Если лимитирующим служит катодный процесс, то реализуется катодный контроль. Если самой медленной стадией процесса является химическая реакция, то травители называются селективными. При этом скорость травления зависит от температуры, структуры поверхности, ее ориентации, но мало зависит от перемешивания и вязкости раствора. В селективных травителях выявляются неоднородности поверхности. Диффузия. Согласно закону Фика, скорость диффузии определяется выражением DS(C-C') • о где D — коэффициент диффузии; S —' поверхность фронта диффузии; 8 — толщина диффузионного слоя; С и С — концентрации вещества в объеме и в приповерхностном слое. JB начальный момент С = С, и "диффузия не происходит. Потребление травителя снижает С',, ско-. рость диффузии возрастает. Через некоторое время, если устанавливается стационарный процесс, скорость диффузии достигает определенной величины и больше не изменяется. Диффузионный контроль наблюдается для растворов травителей с низкими концентрациями реагентов, при высоких температурах или при процессах, сопровождающихся образованием плохо растворимых продуктов. При этом скорость процесса зависит от интенсивности перемешивания, вязкости раствора и слабо зависит от температуры и структуры поверхности. Незначительное влияние температуры на скорость диффузии связано с небольшой энергией активации, составляющей всего несколько кДж/моль, в то время как энергия активации химических реакии" имеет порядок десятков кДж/моль. Травители с диффузионным контр0' 102 J1QU называются полирующими. Особенностью их действия является сглаживание шероховатостей, нечувствительность к физическим* и химическим неоднородностям поверхности.
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
