 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Анизотропия при щелочном травленииНаиболее примечательной особенностью анизотропного травления кремния в щелочных травителях является очень низкая скорость травления плоскостей {111}. Предложено несколько химических моделей, объясняющих анизотропию в скоростях травления кремния. Так, первоначально предполагалось, что плоскость {111} кремния имеет наибольшую плотность атомов на единицу площади, обращенной к травителю, причем атомы ориентированы так, что каждый из них имеет три связи в объеме кремния под плоскостью травления. Возможно, эти глубинные связи кремния становятся химически экранированными его поверхностными связями с ОН или кислородом, замедляя, таким образом, скорость травления.
Число свободных связей, возможных в ячейке кристалла, зависит от ориентации его кристаллографической плоскости. Это число для плоскостей {100} и {110} число равно двум (а), в то время как для {111} оно минимально и составляет одну связь на ячейку (б):
По этой причине на первом этапе реакция на плоскости {111} только один ион гидрооксида может присоединиться к атому кремния:
На следующих этапах должны быть разрушены уже три связи Si-Si у каждого поверхностного атома кремния. Это происходит аналогично уравнениям (9) и (10), за исключением того, что в проводящую зону монокристалла инжектируются не два, а три электрона и, соответственно, происходит присоединение трех гидроксильных ионов:
После образования ортокремниевой кислоты дальнейшие реакции идут аналогично плоскости {100}. Также предполагалось, что скорость травления коррелирует с возможной плотностью связей в кристаллографических плоскостях, поэтому поверхности с наивысшей плотностью связей должны травиться быстрее [Price, 1973]. Однако, плотности связей в кремнии составляют соотношение 1:0,71: 0,58 для поверхностей {100}:{110}: {111}, т.е. различаются менее чем в 2 раза. При этом скорости травления плоскостей {100} и {111} при анизотропном травлении различаются в 400 раз, что на два порядка превосходит соотношение плотностей связей. Еще одна гипотеза объясняла малую скорость травления плоскостей {111} тем, что они окисляются быстрее, чем другие плоскости, у которых расстояние между атомами больше, чем в плоскостях {111}. Более быстрое окисление предохраняет их от травления. Скорости окисления следуют соотношению {111} > {110} > {110}, при этом скорости травления следуют обратному соотношению. Впрочем, при травлении в щелочных растворах имеет место иное соотношение: {110} > {100} > {111}. Полагают, что различие в энергиях связей на плоскостях {100} и {111} примерно соответствует измеренной разности энергий активации для этих плоскостей. Так, для КОН установлено, что энергия активации для плоскости {111} на 0,1 эВ больше, чем для {100}, при этом расчеты показывают, что этого достаточно для того, чтобы разница в скоростях травления составляла 100:1 и более. Проведенный анализ показывает, что модели, описывающие реакции кремния с раствором КОН в известных исследованиях, существенно различны. Вместе с тем, в результатах известных исследований можно выделить следующие общие положения: § на исходной поверхности кремния имеются или свободные связи, или динамически формирующиеся связи Si-H, § для разрыва внутренних связей Si-Si необходимо присоединение к свободной связи OH- или замещение водорода во внешней связи на OH-, § после разрыва внутренних связей и растворения атомов кремния, последующий слой также имеет свободные связи или связи с водородом, как и предыдущий.
Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 418 | Нарушение авторских прав |
