Взаимодействие радикалов с атомами материалов

Радикалы галогенов F^·, Cl^·, Br^·, J^· хемосорбируются на поверхности материалов и объединяют неспаренные электроны со свободными валентностями активных центров, образуя прочные ковалентные связи. На примере радикалов фтора F^· и монокристаллического кремния этот процесс можно представить в виде

, (1.4)

где R - решетка кристалла кремния (тремя черточками обозначена ковалентная связь).

Процесс (1.4) является основным при ПХТ кремния: в соединении RºSi-F связи атома кремния с решеткой ослабевают из-за электроотрицательности фтора, который оттягивает на себя электронное облако атома кремния. Смещение электронных облаков атома кремния уменьшает их связь с атомами решетки. Радикалы фтора легко превращают такой "ослабленный" атом в летучее соединение SiF₄. Суммарная реакция имеет вид:

. (1.5)

При прочих равных условиях и нелимитирующей концентрации радикалов скорость ПХТ материала будет возрастать с увеличением концентрации активных центров n_ц на его поверхности. Очевидно, у поликристаллического кремния Si^* n_ц выше, чем у монокристаллического, а у Si (100) выше, чем у Si (111). Неравенство

хорошо подтверждается экспериментом.

Легирование кремния акцепторной или донорной примесью изменяет концентрацию активных центров (атомов кремния с ненасыщенной валентностью): на кремнии p-типа n_ц выше, чем на чистом кремнии, а на кремнии n-типа ниже:

При сильном легировании кремния типа n⁺ или p⁺ скорость ПХТ кремния должна увеличиваться из-за роста концентрации активных центров, связанного с нарушением решетки.