Хімія і хімічна технологія
Травлення елементарних напівпровідників германію та кремнію. Травлення германію в кислотному Травители СР-4. Травник володіє поліруючим дією. До складу його входять азотна, плавикова, оцтова кислоти і бром. Перші два компоненти - це окислювач і комплексоутворювач. Процес травлення можна виразити сумарним рівнянням [c.284]
У наведених вище міркуваннях було зроблено припущення, що виділяється при реакції енергія не вносить будь-яких істотних змін у концентрації активованих молекул на різних стадіях процесу. Таке припущення справедливо тільки при деяких, далеко не завжди дотримуються умов. При відсутності цих умов концентрація активованих молекул може значно перевершувати очікувану з виведених формул величину. що викликає різке збільшення швидкості процесу і сприяє появі великої кількості нових активованих частинок. У цих умовах процес перестає бути стаціонарним і швидкість його може безперервно наростати аж до вибуху або інший незворотною реакції. Подібні процеси називаються ланцюговими і дуже часто зустрічаються на практиці. Рівняння швидкості для ланцюгових процесів вельми істотно відрізняються від виведених вище формул. Нижче, під час обговорення хімічного травлення германію і кремнію, а також явища пробою в р-п переході ми вкажемо приклади таких процесів. [C.50]
Внаслідок ланцюгового механізму одинична швидкість окислення в азотній кислоті дуже велика і може перевершувати одиничну швидкість дифузії молекул розчинника. Одинична швидкість взаємодії оксидів германію та кремнію з плавиковою кислотою НЕ також досить велика, і останні два фактори забезпечують поліруючий дію описуваного травителя. При обраних концентраціях азотної і плавикової кислот швидкість і характер травлення визначаються щільністю розташування оброблюваних кристалів. [C.114]
Швидкість і характер травлення германію або кремнію визначаються співвідношенням між поодинокими швидкостями окислення. взаємодії оксидів і розчинників, а також дифузії. [C.115]
Звичайний технологічний цикл хімічної обробки напівпровідників складається з травлення, промивання і подальшої сушки. Утворені при цьому на поверхні германію та кремнію сполуки являють собою ті чи інші похідні гидроокисей цих елементів. [C.115]
При виготовленні ра злічних типів інтегральних схем використовується одна і та ж базова технологія, яка полягає в послідовному багаторазовому виконанні операцій окислення, дифузії, травлення, фотолітографічних процесів. Останнім часом широкого поширення набула так звана планарная технологія, відмінною рисою якої є те, що всі активні і пасивні елементи структури формуються в при поверхневому шарі з одного боку пластини, а р- / переходи областей емітер - база і база - колектор виходять на одну площину і захищені шаром оксиду. Це забезпечує підвищену надійність приладу, оскільки р - -переходить ізольовані від впливу зовнішнього середовища. Варіанти планарной технології відрізняються способами ізоляції активних елементів (діодів, транзисторів, резисторів) один від одного. Електрична ізоляція може бути здійснена назад зміщеним р - л-переходом або діелектричної плівкою двоокису кремнію. Іноді використовують комбінований спосіб ізоляції. [C.97]
Провесті- травлення зразка кремнію для виявлення і підрахунку дислокацій. [C.106]
Пластини кремнію закріплюють у фторопластовий держатель (можна використовувати пінцети з фторопластовим наконечниками) і труять на кожному етапі в СР-8 20-30 з або 30-40 с в Травители Уайта при кімнатній температурі. Після травлення зразки промивають дистильованою водою послідовно в трьох судинах. Після кожного циклу травлення визначають зміна маси пластини Ар. Процес повторюють до тих пір, поки зміна маси не стане постійним. Після повного видалення порушеного шару будується графік залежності кількості вилученого матеріалу від загального часу травлення. Типова кінетична крива приведена на рис. 60 [c.106]
Мал. 61. Вид дислокаційних ямок травлення на поверхні (111) кремнію
У місцях виходу дислокацій на поверхню кристала після травлення утворюються мікроскопічні поглиблення (ямки травлення), які легко спостерігати в мікроскоп. Форма ямок залежить від орієнтації кристалографічних площин, що піддаються травленню (від індексів межі). Наприклад, на площинах 111 германію та кремнію виходять ямки трикутні Л, на площинах 100) - квадратні і на площинах (ПО) -прямоугольние Г 1. [c.140]
В якості катода при травленні германію та кремнію використовують золото, срібло, нікель, вольфрам у вигляді тонкого дроту. Наприклад, при електрохімічної різанні застосовують вольфрамовий дріт діаметром 80 мкм. Катод встановлюють в безпосередній близькості від поверхні напівпровідника. Це забезпечує травлення лише вузької області поблизу катода. Так вдається нарізати пластинки германію товщиною 0,025 мм і протравливать отвори в пластинках товщиною 0,4 мм. [C.217]
Розвиток сучасної електроніки було б немислимо без застосування хімічних методів отримання високочистих речовин. використовуваних для виготовлення напівпровідників і транзисторів. Отримання монокристалів кремнію і германію, що володіють високим ступенем чистоти. здійснюється за допомогою послідовної перекристалізації. Для отримання напівпровідникових мікросхем шляхом нанесення тонких плівок. литографирования і травлення потрібно дотримуватися найвищий рівень чистоти і однорідності. Про неприпустимість навіть дрібних слідів домішок і неоднорідностей в виготовлених для електронної техніки речовинах можна судити але тому факту, що на 1 см поверхні мікросхем вміщується 660000 сучасних напівпровідникових діодів. [C.400]
Хімічна поліровка кремнію. Травленню для виявлення дислокацій повинна обов'язково передувати хімічна поліровка, в процесі якої видаляється поверхневий шар і виходить дзеркальна поверхня. на тлі якої чітко виявляється дислокаційна сгруктура монокристалла кремнію. Полірування поверхні можна проводити в зазначених травителях протягом 40-50 с. Можна використовувати більш е м'який травитель з додаванням оцтової кислоти складу HNOз HF СН3СООН = 3 2 2. Травлення проводити Е тёчённе 2-3 хв. Зразки після травлення ретельно промивають дистильованою водою і висушують. [C.107]
Підготовка кремнієвих пластин для синтезу. Монокрила-сталлнческіе пластини кремнію, попередньо відполіровані механічно до 14-го класу чистоти. знежирюють шляхом кип'ятіння в розчиннику (ізопропіловий спирт) протягом 10- 15 хв. Підкладки 0,5-2 хв протруюють в Травители СР-8 (суміш НИОз і НР) або 10% -ому розчині НР. Травлення проводять у фторопластових склянках під тягою. Потім підкладки промивають 1-3 хв в деионизованной воді, підсушують на фільтрувальної папері і переносять в чашки Петрі. [C.113]
Гідрати окислів германію та кремнію (НзОеОз, НгЗЮз і ін.) Завжди утворюються на поверхні кристалів цих елементів після травлення і промивання, т. Е. Після звичайного технологічними [c.94]
Германій і кремній переходять у водні розчини у вигляді похідних від відповідних двоокисів (ОеОз, SiOj). Таким чином. процес травлення розглянутих елементів складається з реакцій окислення і розчинення двоокисів. У свою чергу, кожна з цих реакцій може розпадатися на безліч послідовних стадій, що мають різні поодинокі швидкості. Швидкість результуючого процесу і властивості даного травителя залежать від співвідношення між зазначеними одиничними швидкостями. Коли найменшою є одинична швидкість взаємодії кремнію або германію з окислювачем, травитель має яскраво вираженими селективними властивостями і виявляє кристалічну структуру оброблюваного зразка. [C.111]
Травлення кремнію відбувається, звичайно, і в сумішах лугу з окислювачами, наприклад перекисом, проте ніяких переваг в порівнянні з чистим лугом ці склади не мають і застосовуються тому рідко. У деяких спеціальних випадках для травлення кремнію і германію вживаються суміші перекису водню і плавикової кислоти (Н2О2 + HF). Цей травитель, як і більшість інших, є селективним. [C.112]
У сучасній технології напівпровідникових приладів особливе значення мають методи хімічного впливу на вихідний кристал кремнію, які дозволяють формувати в ньому різнорідні області п-і р-типу, окислені ділянки поверхні і т. П.), Які є активними і пасивними елементами структури. До цих методів перш за все відносяться відмивання і травлення, службовці для видалення з поверхні домішок і порушеного шару, викликаного механічною обробкою. створення певного рельєфу на поверхні пластини і т. п. формування склоподібних плівок на основі 810А, отриманих або методами термічного окислення, або осадженням з газової фази в результаті хімічної реакції. Важливу роль в технології відіграють методи епітаксійного нарощування, що дозволяють створювати шаруваті монокристалічні структури з різноманітними електрофізичними властивостями. Неодмінним етапом фізико-хімічної обробки кристала при виготовленні приладу служить дифузія домішок донорного і акцепторного типів. при П0М01ДІ якої формуються області емітера і бази в транзисторах, резистори й інші елементи інтегральної схеми. [C.96]
Як окислювачі найчастіше в розчини для травлення вводять НИОз, Н2О2, ИаОС1, Вг2, Кз [Ре (си) б I, N328203. Під дією цих речовин такі напівпровідники, як германій та кремній, переходять в розчин або утворюють поверхневі оксидні плівки [c.103]
Крім хлорного травлення іноді використовують електрохімічний метод. На окисну плівку наносять краплю водного розчину КС1. Між підкладкою і платинової голкою, введеної в краплю, створюють різницю потенцпалов, причому пластина кремнію є катодом (-) (рис. 70). При цій полярності в місцях кремнієвої пластини. не захищених оксидною плівкою. спостерігається виділення бульбашок водню, по розташуванню яких на поверхні судять про кількість і розподіл пор. [C.123]
Для визначення пористості методом хлорного травлення пластини кремнію повинні бути полірованими з двох сторін для того, щоб шар оксиду равнол ерно покривав обидві повер хности. Тримач з пластинами поміщають в піч, розігрівають її до 1000 ° С, потім закривають реактор шліфом 3 і, відкриваючи кран ділильної воронки. регулюють потік хлору таким чином. щоб через склянку Тищенко з сірчаною кислотою проходило 1-2 бульбашки в хвилину. Травлення проводять протягом 15 хв. Потім припиняють подачу хлору і витягають пластину з реактора. Зразок спочатку оглядають, а потім досліджують на металографічному мікроскопі. Підраховують число роз'ятрені отворів в окисної плівці в поле зору окуляра, й потім, визначивши площу поля зору за допомогою об'єкт-мікрометра, розраховують щільність наскрізних пір (див ") в оксиді за формулою N = п / 5, де п - кількість пір в поле зору окуляра, 5 - площа поля зору, см. [c.135]
Перед цинкати обробкою алюмінієві вироби знежирюють в слабощелочном розчині, протруюють в 23% -ної сірчаної кислоти прн 80 ° С, Б протягом 5 мии і освітлюють в розведеної азотної кислоти. Литі сплави з високим содержаннс кремнію піддають короткочасного (протягом 3-5 с) травленню в суміші (3 1) азотної н плавиковою кислот [c.48]
