Химическое травление

Критерии химической индифферентности и размеров атомов. Химическая индифферентность атомов различных химических элементов является основным физико-химическим условием, определяющим возможность их изоморфной взаимозаменяемости. При взаимодействии замещающихся атомов образуется химическое соединение, что затрудняет образован нетвердых растворов. Зная диаграмму состояния системы из чистых компонентов, можно судить о

Уменьшение удельного сопротивления коллектора снижает пробивное напряжение коллекторного перехода. Чтобы сохранить достаточно высоким напряжение {/Кбодоп. между базой и коллектором вводят слой беспримесного полупроводника с высоким объемным сопротивлением, а коллектор делают с малым объемным сопротивлением. Такой транзистор с промежуточным слоем между базой и коллектором называют эпитаксиальным транзистором ( 3.39, а),так как для получения слоя 2 высокого сопротивления применяется так называемое эпитаксиальное наращивание полупроводника. Наращивание заключается в том, что химическое соединение полупроводникового элемента разлагается у поверхности пластинки п-германия /, являющейся базой транзистора, и образует на ней пленку полупроводника 2. В качестве химического соединения применяют хлориды германия. На эпитаксиальную пленку наносят высоколегированный слой р-германия 3, являющегося коллектором транзистора. Вывод коллектора припаивают к напыленному на р-германий омическому контакту 4. Область кристалла / с ^-электропроводностью образуется вплавлением эмиттера Э. Благодаря увеличенному расстоянию между

В общем случае образец, подлежащий масс-спектрометрическому измерению, может находиться во всех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Для измерений чаще всего используются газообразные или твердые образцы. Газообразные образцы по трубке подаются непосредственно в ионизационную камеру. Твердые образцы, в зависимости от выбранного способа ионизации, либо переводятся в газообразное состояние (пар), либо ионизируются в твердом виде. В первом случае твердый образец (чаще всего легколетучее химическое соединение исследуемых элементов) помещается в небольшой тигель, укрепленный около ионизационной камеры и нагреваемый электрическим током. Образующиеся при этом пары поступают в ионизационную камеру. Во втором случае твердый образец (соль или окись исследуемого элемента) наносится на тонкую вольфрамовую ленту, укрепленную внутри ионизационной камеры и нагреваемую электрическим током.

С теоретических позиций понятия идеально чистого вещества и химического индивида совпадают. Идеально чистое вещество — физически и химически однородный элемент или химическое соединение, состоящее из определенного вида атомов (ионов) или молекул и обладающее только ему одному присущим комплексом постоянных свойств. К числу первых требований, предъявляемых к чистому веществу, относится требование химической (отсутствие посторонних атомов) и физической (отсутствие структурных дефектов) чистоты. В отдельных случаях первое требование может быть дополнено требованием изотопической чистоты, предусматривающей отсутствие в чистом веществе примесей его изотопов или радиохимической чистоты, обеспечивающей отсутствие радиоактивных изотопов, продукты распада которых могут

Для этого проставим валентности всех элементов, входящих в вещества, участвующие в реакции. Следует обратить внимание на то, что валентность элементов простых веществ следует считать равной нулю. Действительно, валентность проявляется лишь тогда, когда элемент образует химическое соединение с другим элементом. Поэтому валентность цинка в левой части равенства и водорода в правой следует считать равной нулю:

Характер влияния металлической примеси на величину удельного сопротивления данного металла зависит от типа образуемого сплава. Различают три типа сплавов: механическая смесь, твердый раствор и химическое соединение. В первом случае в сплаве содержатся кристаллы обоих металлов — кристаллы примеси механически смешаны с кристаллами основного металла. Такой сплав получается

подложке получается пленка, представляющая собой химическое соединение газа с распыляемым металлом. Свойства этой пленки зависят от рода и парциального давления активного газа.

подложке получается пленка, представляющая собой химическое соединение газа с распыляемым металлом. Свойства этой пленки зависят от рода и парциального давления активного газа.

Газовая эпитаксия. Она состоит в переводе вещества будущей эпитакси-альной пленки в летучее химическое соединение, доставке этого соединения к подложке и в разложении его с выделением на подложке атомов (молекул) чистого исходного вещества. В качестве примера на 2.9, а показана' принципиальная схема одной из установок выращивания автоэпитаксиальных пленок кремния. Через кварцевую трубу /, в которую помещены кремниевые пластины 2, нагретые до температуры я> 1200° С, пропускается поток водорода, насыщенный парами тетрахлорида кремния (SiCl4). Проходя над кремниевыми подложками, SiO4 восстанавливается до атомарного кремния SiCl4 + 2Н2-» 4НС1 + Si, который осаждается на подложках в виде эпи-таксиальной пленки. Для легирования пленок акцепторной или донорной примесями к SiCl4 добавляют бромид бора (ВВг3) или хлорид фосфора (РС13).

Английский естествоиспытатель Джон Дальтон (1766—1844), хотя его атомная теория, опубликованная в 1807—1808 годах, положила начало всей современной химии, также считал, что атомы представляют собой конечные, неделимые частицы вещества. Как утверждал Дальтон, из атомов состоят все «истинные» элементы, которые, в свою очередь, могут образовывать различные соединения. Что касается ее количественной стороны, теория Дальтона и в наши дни остается в большей или меньшей степени справедливой: мы уверенно можем пользоваться ее законами, чтобы, например, вычислить, в какой пропорции необходимо соединить два или более химических элемента, чтобы получить необходимое химическое соединение. Сейчас нам известно гораздо больше химических элементов и их соединений, чем во времена Дальтона, но тем не менее в количественном отношении все эти новые элементы и соединения подчиняются атомистической теории Дальтона, по которой составляющие их атомы признаются непроницаемыми, неразрушаемыми и неизменяемыми частицами.

Имеются два непременных условия, которым должно соответствовать химическое соединение в качестве регулятора атомного реактора:

Отличительной особенностью последующих операций является более сложная подготовка отверстий под металлизацию. Метод гидроабразивной обработки отверстий не гарантирует полного обнаружения медных кольцевых поверхностей контактных площадок внутренних слоев, особенно для тонкой фольги. Для увеличения поверхности сцепления химико-гальванической металлизации с контактными площадками проводят химическое травление диэлектрика на величину не более половины толщины фольги в серной и плавиковой кислотах. В производстве применяют комплекс-

Наиболее перспективной считается планарная технология, позволяющая создавать в исходной пластине полупроводника группу транзисторов (до тысяч штук) с минимальным разбросом параметров. Это название связано с геометрией структуры, у которой выводы коллекторной, базовой и эмиттерной областей выходят на одну плоскость. В основе планарной технологии лежит совокупность методов создания переходов: локальная диффузия примесей в подложку через маски с отверстиями; создание окисных пленок; фотолитография через фотошаблоны; химическое травление отдельных участков подложки и т.п. Одна из разновидностей этого метода включает химическое наращивание (эпитаксию) пленки кремния с заданными электрическими свойствами. Контактные выводы на поверхности кристалла создаются напылением алюминия или золота ( 3.10,я), а внешние токоотводы осуществляются с 4* 43

лученных "окнах" производится химическое травление окисла кремния и необходимых участков пластины. В дальнейшем применяется направленная диффузия примесей п- или р-типа с использованием в качестве диффузантов фосфора, сурьмы, мышьяка или бора, галлия, индия соответственно. Для соединения отдельных выводов схемы между собой и создания контактных площадок на определенных участках окисленной поверхности осаждается алюминиевая

Способы удаления слоев. Наиболее распространенными методами последовательного удаления слоев являются химическое травление, механическая вибрационная полировка анодирование и ионное травление.

Химическое травление осуществляется в подходящем для данного полупроводникового материала травителе в течение фиксированного интервала времени. Этот метод успешно используется для легированного арсенида галлия. К недостаткам химического травления относится зависимость скорости травления от температуры,, ориентации образца и нарушений кристаллической структуры, ионно-легированных слоев.

В соответствии с ГОСТ 19658—81 метод модуляции проводимости в точечном контакте используют для измерение времени жизни неравновесных носителей заряда в слитках монокристаллического кремния с удельным сопротивлением 5-10~'—5-1)2 Ом-см в следующих диапазонах: более 2,8 мкс — для кремния /5-типа, более 7,7 мкс — для кремния тг-типа. Измерительный зонд изготавливают для образцов р-типа из фосфористой бронзы, дл:1 образцов га-типа— из алюминия. Формовку контакта измерительного зонда осуществляют кратковременной подачей на измерительный зонд постоянного напряжения от источника с напряжением 300—400 В. Поверхность монокристалла шлифуют абразивным или алмазным порошком; при недостаточной инжекции допускается химическое травление. На боковой поверхности монокристалла создают омический контакт площадью не менее 1 см2 путем нанесения палладия, никеля, индий-галлиевой или алюминий-ггллиевой пасты. Длительность инжектирующего импульса тока выбирают в зависимости от марок образцов и ожидаемого значения времени жизни носителей заряда; при малых значениях времени жизни она составляет 50 мкс. При соблюдении всех требований к с )едствам измерения и вспомогательным устройствам, а также к условиям проведения измерений погрешность измерения времени жизни носителей заряда не превышает ±20%.

Применение описанного метода для исследования арсенида и •фосфида галлия позволило измерить диффузионную длину менее 1 мкм. Вместе с тем было показано, что различные способы обработки поверхности, ее химическое травление и полировка существенно влияют на экспериментально определяемые значения диффузионной длины, что является недостатком данного метода измерения.

По характеру взаимодействия с веществом химическое травление является реакцией растворения, которое в свою очередь делится на ряд типов.

2. Ионно-химическое травление. Здесь для удаления поверхностного слоя материала используют как кинетическую энергию ионов химически активных газов, так и энер-> гию их химических реакций с атомами или молекулами материала. В зависимости от способа получения ионов и среды, в которой находятся образцы, ионно-химическое травление бывает реактивным ионно-плазменным (образцы помещают на электрод газоразрядного устройства и бомбардируют ионами химически активной плазмы) и реактивным ионно-лучевым (образцы находятся в высоковакуумной камере и бомбардируются из автономного источника ионами химически активных газов). Ионы могут быть сфокусированы в узкий пучок или ускоряться без фокусировки.

Параметры процесса Ионное травление Ионно-химическое (реактивное травление) Плазмо-химическое травление

При предварительной обработке металлических слоев проводят их очистку и химическое травление. Очистку осуществляют чаще всего в парах трихлорэтилена С2НС13. Химическое травление алюминия — в растворе NaOH или Na3PO4 с последующей обработкой в HNO3, хрома — в разбавленной хлористоводородной кислоте, золота — в персульфате аммония.