Травление Ge в селективном травителе

Порядок выполнения опыта. Образец германия после полировки поместите во фторопластовый сосуд, налейте селективный (железосинеродистый) травитель (см. табл. 3.1) так, чтобы образец полностью был покрыт раствором травителя. Подогрейте содержимое сосуда на электроплитке до температуры 90–100⁰С и выдержите при этой температуре 1 мин. Слейте травитель в подготовленный другой фторопластовый сосуд, а образец быстро залейте дистиллированной водой. Тщательно промойте образец водой и высушите на фильтровальной бумаге. Контроль качества травления проводите с помощью микроскопа МИМ-8. В случае, если картина травления недостаточно четкая (ямки травления лишь начинают проявляться), проведите травление в несколько этапов, используя подогретый травитель с первого этапа. Продолжительность этапов определяется контролем поверхности травления под микроскопом. Следует заметить, что увеличение времени травления не способствует дополнительному выявлению дислокаций. Кроме того, при большой продолжительности геометрические формы фигур травления искажаются и накладываются друг на друга. При качественно проведенном травлении на просматриваемой под микроскопом поверхности в отраженном свете дислокации проявляются в виде четко очерченных темных треугольников (рис. 3.3).

Травление кремния в селективном травителе проводится в той же последовательности, как и германия, с учетом составов травителей и режимов травления, указанных в табл. 3.2. Аналогично осуществляйте и контроль качества травления.

При оформлении анализа результатов опыта выполните следующие задания и ответьте на вопросы:

1. Укажите природу окислителя, записав уравнение его первичной и вторичной диссоциации и оценив равновесную концентрацию ионов-окислителей.

2. Составьте электронно-ионные схемы процессов окисления–восстановления, а также полное уравнение реакции в молекулярной форме.

3. Укажите природу комплексообразователя и запишите в краткой ионной и полной молекулярной формах реакцию растворения продуктов окисления с образованием комплексных солей K₂[Ge(OH)₆] или K₂[Si(OH)₆].

4. Составьте суммарное уравнение реакции в селективном травителе и объясните кинетику и термодинамику процессов. Какая стадия является лимитирующей и почему? От каких факторов зависит скорость селективного травления? Приведите соответствующие уравнения.

5. Определите плотность дислокаций в исследуемых образцах, для чего подсчитайте число фигур травления на 7–8 участках рассматриваемой под микроскопом поверхности в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Возьмите среднее арифметическое значение n_CP числа фигур травления. Учитывая, что радиус поля зрения окуляра микроскопа равен 6 делениям, а в 1 делении содержится 100 делений объектмикрометра (цена деления объектмикрометра равна 0,62 мкм при ×13,6), рассчитайте площадь просматриваемой поверхности в см². Рассчитайте плотность дислокаций по формуле

 

              ,                                                                    (3.3)

 

где N_D – плотность дислокаций, см^–2; n_CP – среднее арифметическое число фигур травления; S – площадь поля зрения окуляра микроскопа, см².

Сравните полученный результат с допустимым для полупроводниковых материалов и сделайте вывод об использовании данного образца в полупроводниковой технике. Укажите, что установлено при проведении данного опыта.

6. На основании опытов 2.2 и 2.3 сделайте вывод о перспективе использования химического травления в технологии изготовления полупроводниковых приборов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Особенности строения атома, химической связи и структуры элементарных полупроводников IV группы? Правило Юм–Розери. Дайте графическое изображение элементарной ячейки структуры Si(Ge).

2. Физические и химические свойства Si и Ge. Отношение их (Si) к элементарным и сложным окислителям, характер образуемых при этом соединений. Опишите способы получения германия и кремния высокой чистоты.

3. Составьте электронно-ионные схемы процессов травления кремния в полирующем и селективном травителях, включая стадии окисления и комплек-сообразования. Запишите суммарные уравнения.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Угай, Я. А. Общая и неорганическая химия: учебник для вузов / Я. А. Угай. – М.: Высш. шк., 2004.

2. Угай, Я. А. Введение в химию полупроводников: учеб. пособие для вузов / Я. А. Угай. – М.: Высш. шк., 1975.

3. Химия: учеб.-метод. пособие для студ. всех спец. БГУИР заоч., веч. и дист. форм обуч. В 2 ч. Ч. 2 / И. В. Боднарь [и др.]. – Минск: БГУИР, 2005.

 

Лабораторная работа № 4

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ.