Поверхности монокристалла

После удаления меди с пробельных участков ПП промывают оборотной (используемой для разбавления растворов в модулях травления), а затем холодной проточной водой. Если на поверхности металлических резистов (особенно Sn—Pb) в результате химического взаимодействия с травителем образуются нерастворимые соединения, вызывающие потемнение и ухудшение их пая-емости, то их осветляют при температуре 18...25°С в течение 3... 5 мин. Растворы осветления готовят на основе кислот и тио-мочевины, например (г/л): соляная кислота — 50 ...60, тиомочеви-на — 90... 100, этиловый спирт — 5...6, моющее средство «Прогресс» или другое поверхностно-активное вещество—1 ... 10.

Гальванотехника — способ осаждения металлов на поверхности металлических и неметаллических изделий при помощи электролиза. После такого осаждения поверхность изделия приобретает большую стойкость против коррозии, более красивый вид (декоративное покрытие), иногда — большие твердость, стойкость против истирания. Если при этом изделие покрывается весьма тонким (5—30 мкм) слоем металла, лишь в редких случаях (упрочнение поверхности) доходящего до десятых долей миллиметра, то такого рода процесс носит название гальваностегии. Изделие можно покрывать значительно более толстым слоем в целях получения его точной копии; этот процесс получил распространение в художественном промысле (изготовление металлических копии статуй и других художественных произведений), а также в полиграфии и получил название гальванопластики.

На 4.17 пунктиром изображена зависимость ?/пр=/ для очень малых расстояний / между электродами (микропромежутки), полученная значительно позже, чем Пашен опубликовал свои кривые. При очень малых расстояниях между электродами определяющую роль при пробое играет неравномерное электрическое поле, созданное на микровыступах поверхности металлических электродов. Создается резко неравномерное электрическое поле с большой локальной напряженностью на остриях (выше 106 В/см». Возникающая автоэлектронная эмиссия с катода создает достаточный поток электронов для образования токопрово-дящей связи между электродами и пробоя межэлектродного промежутка.

Струи, исходящие с поверхности металлических электродов, направлены перпендикулярно его поверхности и имеют резкие очертания. Скорость струи v связана с током дуги /, его плотностью /, плотностью газа или пара v. радиусом основания дуги гй на электроде следующей зависимостью: у=(//л0)у2/(лу).

Для нанесения химических покрытий на поверхности металлических деталей конструктивной базы широко применяют методы оксидирования (химического и электрохимического), пассивирования и фосфатирования.

вания штамповкой; подготовки поверхности металлических заготовок для окисления; окисления; формирования металло-стеклянных спаев; удаления окисных пленок с металлических деталей, свободных от контакта со стеклом; формирования покрытия.

Способность электрических зарядов сосредоточиваться только на поверхности металлических тел и отсутствие электростатического поля как в сплошной массе проводника, так и во внутренних полостях (см. 3-13) используется для защитного экранирования людей и аппаратуры в установках высокого напряжения. С этой целью защищаемое тело окружают металлическим экраном ( 3-32): помещают в так называемую клетку Фарадея. Если такая клетка окажется в области некоторого электростатического поля, то трубки этого поля, оканчиваясь на поверхности клетки, не проникнут внутрь нее. Обычно для надежности защиты клетку заземляют. Практически стенки такой клетки не обязательно ~~ должны быть сплошными: достаточно, чтобы они были сделаны из густой проволочной сетки.

Стационарное электрическое поле электрического тока кроме того, что оно появляется в результате наложения направленного движения электронов на хаотическое, отличается от электростатического еще и тем, что обусловливающие его непрерывно восстанавливаемые заряды распределяются не только на поверхности металлических тел, но и в толще их. Поэтому внутри проводящих тел в этом случае имеется электрическое поле.

Процесс электропроводности, обусловленный перемещением ионов или молионов, связан с переносом вещества — ионов, молио-нов. Поэтому при постоянном напряжении с течением времени концентрация таких заряженных частиц в объеме диэлектрика уменьшается, изменяются протекающий ток и удельная проводимость диэлектрика. Это явление используют для электроочистки, где нежелательные примеси в диэлектрике, диссоциирующие на ионы, удаляются из диэлектрика в результате процесса электропроводности на постоянном напряжении. Явление молионной электропроводности в жидких диэлектриках используют для получения тонких диэлектрических слоев на поверхности металлических деталей. Такие слои образуются при осаждении коллоидных заряженных частиц диэлектрика на электродах, которыми служат изолируемые детали, помещенные в жидкий диэлектрик, содержащий коллоидные частицы осаждаемого диэлектрического материала.

Гальваническое нанесение металлопокрытия — процесс осаждения тонкого слоя металла (15—20 мкм) на поверхности металлических деталей. Осаждение металла производится в ваннах, содержащих электролит, главной составной частью которого является соль осаждаемого металла. На 9.5 показана схема гальванической стационарной ванны. Постоянный ток низкого напряжения от генератора или выпрямителя подводится к электродам ванны. К выводу / подвешивают пластины осаждаемого металла, являющегося анодом (+). К выводу 2 подвешивают покрываемую деталь 3, являющуюся катодом (—). Пластины металла и деталь должны находиться в электролите 4. Ванна снабжена

•Фосфатированне— химический, а в ряде случаев электрохимический процесс образования на поверхности металлических изделий (при взаимодействии с ортофосфорной кислотой нли ее кислыми солями) плегден, состоящей из нерастворимых фосфатов железа, марганца или цинка Фосфатные пленки химически связаны с металлом н состоят из сросшихся мельчайших кристаллов, разделенных мельчайшими порами. Фосфатная пленка имеет высокоjiзавитую шероховатую поверхность, что придает ей высокие адсорбционные свойства, благодаря чему на-люсимые на нее лаки, краски, масла, смазки проникают в межкристаллическое пространство и капилляры пленки, повышая ее защитные свойства

на небольшом сопротивлении базы), контактными явлениями, свойствами поверхности монокристалла и т. д.

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%.

Частным случаем эпитаксии в твердой фазе является перекристаллизация стеклообразной фазы на поверхности монокристалла за счет фазового перехода II рода.

ковой технологий. При создании совмещенной ИС процессы изготовления пассивных и активных элементов различны во времени: активные элементы выполняются в объеме полупроводникового монокристалла, а пассивные — на защищенной окислом поверхности монокристалла в тонкопленочном (толщина пленки до 1—2 мкм) исполнении.

Рассмотрим особенности морфологии поверхности монокристалла с алмазоподобной структурой, выращиваемого из расплава в наиболее распространенном кристаллографическом направлении <111> ( 4.8, а). При росте цилиндрической части монокристалла с расплавом контактируют базовая грань ADF и три сходящиеся к направлению роста боковые грани CDF, EDA и BFA. Выходы боковых граней на 'цилиндрическую поверхность монокристалла образуют на ней три плоские псевдограни, расположенные под углом 120° друг к другу, т. е. в форме равностороннего треугольника ( 4.8, б). У монокристаллов, выращенных в кристаллографическом направлении <100>, такие псевдограни располагаются в форме квадрата, а в направлении <110> —в форме ромба ( 4.8, б). Эти фигуры явля-

Пересечение растущих граней {111} октаэдра образует на цилиндрической поверхности монокристалла так называемые псевдоребра. Они имеют форму небольших выступов, проходящих параллельно оси роста монокристалла и расположенных между псевдогранями. Число и расположение псевдоребер соответствуют расположению углов фигу-

Периодический характер кинетики гетерогенного процесса образования новой фазы, которому подчиняется и процесс кристаллизации расплава, проявляется в возникновении на цилиндрической поверхности монокристалла периодической мелкой нарезки, представляющей собой торцы монокристаллических слоев микроскопического размера, растущих на плоскостях, ограняющих фронт кристаллизации. Схема образования такой нарезки иллюстрируется на примере роста монокристалла полупроводника, обладающего алмазоподобной структурой в кристаллографическом направлении [111] ( 4.9). Растущие на ограняющих периферийную часть фронта кристаллизации плоскостях {111} монокристаллические микрослои выходят за пределы переохлажденной области расплава, попадают в область перегретого расплава, оплавляются, и рост их прекращается. Однако монокристалл непрерывно вытягивается из расплава и неоплавившийся микрослой перестает контактировать с расплавом, образуя выступ, из большого числа которых и состоит мелкая нарезка на поверхности монокристалла. Особенно рельефно она видна на псевдогранях монокристалла в виде коротких дуг, обращенных выпуклостью к головной его части. Нижняя часть образующего нарезку выступа имеет атомно-гладкую зеркальную поверхность. Верхняя часть, образованная торцами микрослоев «пакета» ( 4.9, а), матовая.

На боковой поверхности монокристалла наблюдается также крупная нарезка, имеющая как периодический (параллельный), так и винтовой характер ( 4.10, а). Первая является результатом периодических колебаний температуры в расплаве, даже если он находится при постоян-

а—внешний вид поверхности монокристалла кремния (XI); б — схема расположения кристаллизующихся слоев в монокристалле полупроводника вблизи фронта кристаллизации; /— торцевая часть «пакета» монокристаллических слоев; 2 — плоскость (111); 3 — область переохлажденного расплава, ограниченная изотермой 4\ 5 — перегретый расплав; 6 — двухмерный зародыш; 7—• плоскость фронта кристаллизации

Винтовая нарезка является следствием нарушения радиальной симметрии теплового поля вокруг растущего монокристалла, приводящего к наклону поверхности фронта кристаллизации на некоторый угол 6 ( 4.10, б). В таких условиях различные участки фронта кристаллизации вращающегося монокристалла проходят через области расплава с высокой и низкой температурами. В первом случае рост монокристалла замедляется, а во втором ускоряется. Кроме того, выросшая часть монокристалла, проходя через область высокой температуры в расплаве, частично оплавляется. На цилиндрической поверхности монокристалла возникает спиральный выступ. Шаг «винта» возрастает с увеличением скорости вытягивания монокристалла и уменьшением скорости его вращения. Следует отметить, что у монокристаллов, выращенных методом жидкостной герметизации (см. 4.1, г), винтовая нарезка на поверхности выражена неявно.

а — внешний вид поверхности монокристалла германия, выращенного с различными скоростями вращения (XI); б — схема, иллюстрирующая наклон фронта кристаллизации на угол 0 в результате асимметрии теплового поля вокруг растущего монокристалла диаметром d