Анизотропное травление

ческих потерь tg 6 и электрической прочности ?пр электроизоляционных материалов. Помимо указанных, нередко приходится определять и другие электрические параметры, имеющие более узкое значение, например внутреннее сопротивление анизотропных материалов.

Определение Rv, Rs, р„ и ps твердых электроизоляционных материалов (кроме пленок) производят на плоских (круг, квадрат) или трубчатых образцах; определить Rs можно также и на стержневых образцах ( 1-3). Диаметр плоского образца (или сторону квадрата) берут в пределах 25 — 150 мм, длину трубчатого образца — 100—300 мм. В случае использования стержневого образца его длина должна составлять 50 — 100 мм. Плоские и трубчатые образцы (кроме пленок) обычно имеют толщину стенки 0,5 — 2 мм. Толщину испытуемых образцов .определяют как среднее арифметическое измерений в пяти точках в области расположения измерительного электрода. Погрешность измерения толщины не должна превышать ±1%, Разброс образца по толщине не должен превышать 2% при толщинах, больших 0,5 мм, и 5% — при меньших. Выбор формы и размеров образца в приведенных выше пределах определяется в соответствии со стандартом или техническими условиями на испытуемый материал. Для анизотропных материалов определяют внутреннее сопротивление Re с помощью плоского образца, имеющего два несквозных отверстия диаметром 5 мм, расположенных на расстоянии 15 мм ( 1-4). Толщина t плоского образца в этом случае должна быть не менее 8 мм; глубину Я указанных отверстий выбирают в зависимости от толщины t образца (в миллиметрах):

Для испытаний используют плоские образцы толщиной 12 мм квадратной или круглой формы. Диаметр круга или сторона квадрата должны быть не менее 80 мм. Если испытуемый материал имеет меньшую толщину, то допускается складывать несколько образцов плотной стопкой до получения требуемой толщины. Для анизотропных материалов в нормативно-технической документации должна быть указана ориентация образца по отношению к плоскости расположения осей электродов, там же указывается способ обработки материала.

У анизотропных материалов, например слоистых пластиков, существенное значение имеет направление, в котором прикладывается нагрузка. Помимо рассмотренных факторов, могут оказывать влияние и другие, например^,усталость материала. Механические испытания имеют своей основной задачей определение механических разрушающих напряжений и возникающих при этом деформаций материала.

Почти все упомянутые источники света излучают неполяризованные электромагнитные волны. Исключение составляют некоторые виды лазеров. Для поляризации излучения используют целый ряд устройств. Наиболее известными поляризаторами являются призмы Николя, Волластона, Рошона, Арсена, изготовленные из анизотропных материалов, таких, как кварц и исландский шпат. Действие этих призм как поляризаторов основано па различии показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, линейно поляризованных ортогонально друг другу. З'ти призмы пригодны главным образом в видимом диапазоне длин волн. В инфракрасной области спектра применяют устройства, основанные на поляризации при отражении от границы раздела воздух — диэлектрик под углом Брюстера. Отраженный луч оказывается линейно

6.1, б. Наличие стальных перемычек (мостиков насыщения) в междуполюсной зоне роторного кольца улучшает пусковые свойства двигателя и обеспечивает получение монолитной,, механически прочной и технологичной конструкции. В магнитных системах со звездообразными магнитами не удается полностью использовать магнитные свойства анизотропных материалов. Поэтому в случае применения высококоэрцитивных сплавов со столбчатой структурой магниты выполняются из отдельных брусков, прилегающих к ромбовидному магнитопроводящему валу ( 6.1, в).

6.1, б. Наличие стальных перемычек (мостиков насыщения) в междуполюсной зоне роторного кольца улучшает пусковые свойства двигателя и обеспечивает получение монолитной, механически прочной и технологичной конструкции. В магнитных системах со звездообразными магнитами не удается полностью использовать магнитные свойства анизотропных материалов. Поэтому в случае применения высококоэрцитивны.х сплавов со столбчатой структурой магниты выполняются из отдельных брусков, прилегающих к ромбовидному магнитопроводящему валу ( 6.1, в).

13. Упрощенная схема изменения ориентации векторов намагниченности доменов изотропных и анизотропных материалов:

У анизотропного материала размагниченному состоянию соответствует равновероятное распределение векторов намагниченности вдоль оси легкого намагничивания ( 13, г). При намагничивании до насыщения вдоль текстуры, совпадающей с направлением легкого намагничивания, все векторы совпадают с направлением намагничивающего поля ( 13, 9). После устранения намагничивающего поля направление векторов намагниченности сохраняется, поскольку ось легкого намагничивания совпадает с направлением текстуры и с направлением намагничивающего поля ( 13, е). Поэтому у анизотропных материалов остаточная намагниченность близка к намагниченности насыщения.

Исследование точности аппроксимации показало, что для изотропных материалов формула (4) сравнима по точности с (2), а для анизотропных материалов с высоким значением коэрцитивной силы НсМ расчет по (4) дает значительно лучшее приближение к кривой, снятой экспериментально. В некоторых случаях, например для сплава Pt — Co ( 22, а), формула (3) становится неприемлемой. Однако для сплава Pt — Со еще лучшее приближение дает ( 22, б) аппроксимация кривой размагничивания дугой окружности и касательными к ней, пересекающими оси координат в точ-

Развитие атомной энергетики с использованием тепловых реакторов ставит перед радиационным материаловедением еще целый ряд других проблем: дальнейшее изучение газового распухания и радиационной стойкости керамического топлива, использование металлического топлива, исследование влияния облучения на коррозию, радиационного роста анизотропных материалов и др. Однако в настоящее время для тепловых реакторов эти задачи по сравнению с рассмотренными выше не столь актуальны.

Особый случай представляет собой анизотропное травление. когда на поверхности полупроводника не происходит выявления отдельных дефектов структуры, но вследствие большого различия в скоростях травления по разным направлениям при наличии защитных масок может происходить вытравливание углублений, ограниченных плоскостями, которые характеризуются малыми скоростями травления. Причина анизотропии травления заключается, как и в случае селективных травителей, в анизотропии сорбционных процессов на поверхности кристалла. Адсорбция зависит от числа и конфигурации химических связей, создающих комплекс «адсорбированный атом — поверхность». Энтальпия образования таких комплексов на поверхностях с различной ориентацией также различна. Так, для адсорбции кислорода на плоскостях типа {100} германия ЛЯ составляет -850 кДж/моль. При этом формируется конфигурация типа

Поскольку анизотропное травление происходит с кинетическим ограничением (анодный контроль), энергия активации процесса значительна и составляет 50 - 100 кДж/моль. Поэтому для эффективной работы анизотропные травители необходимо нагревать до температур, близких к температурам кипения. Большинство анизотропных травителей для кремния неактивны по отношению к SiO2, что дает возможность использовать оксидные маски для локализации процессов при вытравливании

2.9. Анизотропное травление с использованием масок на поверхностях плоскостей (100) и (110) кремния

Изотропное травление Анизотропное травление Анизотропное травление,

При полипланарном способе используется локальное анизотропное травление эпитаксиального слоя. Эпитаксиальные структуры на поверхности кремния ориентируют в плоскости (100). При этом получают V-образные канавки, стенки которых ориентированы в плоскости (111). Поверхность кремния после травления покрывают слоем SiO3 — Si3N4. На поверхности диэлектрика выращивают поликристаллический кремний, который оставляют только в углублениях V-канавок. Остальной поликремний удаляется с поверхности шлифовкой ( 1.12). Плотность элементов при этом способе изоляции значительно повышается.

Скорость химической реакции специальных травителей зависит от кристаллографического направления. Она минимальна в направлении [111], так как в перпендикулярной ему плоскости (111) максимальна плотность атомов. Плоскость (100) характеризуется значительно меньшей плотностью атомов, и скорость реакций в направлении [100] в 10...15 раз больше. На этом основано жидкостное анизотропное травление кремния.

1 мкм и глубиной около 10 мкм. Однако ориентации (011) соответствуют худшие электрофизические параметры поверхности. Сухое анизотропное травление. Такое травление производят в вакуумной установке в плазме газового разряда. Разли-ис' ' чают ионное травление, основанное на

Разрешающая способность. Важнейшим параметром фотолитографии является разрешающая способность. Ее оценивают максимальным числом линий — раздельно воспроизводимых параллельных полоско-вых отверстий в маске в пределах 1 мм: R — 1000/(2А), где А — минимальная ширина линии, мкм. На практике разрешающую способность часто характеризуют значением А [17]. Оно определяет минимальные размеры областей в кристалле или слоев на его поверхности и расстояния между ними — так называемые топологические размеры. Принципиальным физическим фактором, ограничивающим А, является дифракция света, не позволяющая получать А меньше длины волны (А, «0,5 мкм для видимого света). На практике А может быть значительно больше К по ряду причин, например из-за рассеяния света в фоторезисте при экспонировании, набухания фоторезиста при проявлении и его последующей усадки при высушивании, несоответствия размеров отверстий в фоторезистивной и основной масках. Для уменьшения несоответствия необходимо применять сухое анизотропное травление (см. 2.12).

тин. Чем больше диаметр пластин, тем больше их толщина, необходимая для обеспечения механической прочности. Поскольку СБИС выполняются на пластинах большого диаметра, то процент бракованных СБИС при механическом екрайбировании и раскалывании особенно велик. Для СБИС более пригодны немеханические способы разделения. Одним из них является скрайбирование с помощью лазерного луча, позволяющее делать глубокие риски (100...200 мкм), а при многократном проходе — полностью разделять пластины на кристаллы без раскалывания. Другим способом является сквозное анизотропное травление пластин. Немеханические методы обеспечивают значительно меньший брак и лучше поддаются автоматизации.

Для уменьшения ширины изолирующих областей используют жидкостное анизотропное травление кремния (см. § 2.6). В результате получают узкие V-образные канавки ( 3.6, б), глубина которых должна быть больше толщины эпитаксиального слоя. Затем поверхности канавок окисляют, наносят слой нитрида кремния и оставшуюся часть углублений заполняют поликристаллическим кремнием. При той же ширине окна в исходной маске из нитрида кремния (1 мкм) ширина изолирующих областей снижается до 5 мкм. Дальнейшее уменьшение ширины изолирующих областей достигается при создании с помощью сухого анизотропного травления U-образных канавок, глубина которых также немного превышает толщину эпитаксиального слоя ( 3.6, в). В этом случае ширина изолирующей области снижается до 3 мкм. Кроме того, увеличиваются напряжения пробоя изолирующего перехода (от 25 до 50 В) и прокола противоканальной области р+ типа (от 7 до 50 В), поскольку последняя в этой конструкции не примыкает к скрытому п+-слою.

Активация примесей 22 Акустоэлектроника 262 Анизотропное травление 25 Асинхронный триггер 203