Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 69 стр.

     2.3.1. Анодное растворение кремния p-типа в растворах HF
      Общий вид поляризационной кривой.
      Графическая зависимость потенциала от анодного тока при поляризации кремния
р-типа и высоколегированного n-типа (n > 2⋅1017 см–3) в растворах HF имеет S-образную фор-
му, а в координатах i – E N-образную форму. Это характерно для пассивационных явлений.
      На рисунке 2.6 приведен типичный вид анодной кривой [30]. Она состоит из трёх уча-
стков. На участке 1, от точки а до точки с (первая восходящая ветвь), анодный ток увеличива-
ется с ростом потенциала. На участке 2, от точки с до точки е, с увеличением потенциала ток
сначала уменьшается или остается постоянным (нисходящая ветвь до точки d), затем мед-
ленно увеличивается (наблюдаются осцилляции тока). На участке 3 от е до f (вторая восхо-
дящая ветвь ef) ток резко возрастает при неизменном или несколько уменьшающемся потен-
циале. Конкретные значения максимума и минимума тока и тех потенциалов, при которых
они отмечаются, существенно зависят от концентрации HF и условий эксперимента: скоро-
сти поляризации, перемешивания раствора, его температуры и т.п. [30-32]. Наибольший ин-
терес представляет участок 1, затем – участок 2.
 Е, В                                       e        3
                                                         f
   30
                                                                  Рис. 2.6. Типичный
                               2
                                                                вид анодной кривой Е, i
   20                                                           для    горизонтального
                                                                кремния р-типа при его
                      d                                         анодной поляризации в
   10                                                           2.5 моль/л растворе HF.
                                                                       25 оС [30]
            a   b 1                c
    0
        0             25       50           75 i, мА/см 2

       Участок 1. На этом участке, примерно до плотности тока 10–3 А/см2 (до точки b), зави-
симость E, i описывается уравнением Тафеля (1.35а). Наклон части участка аb, линейного в
координатах E – lg i, составляет 0.1 и 0.06 В соответственно при концентрации HF 2.5 [34,
35] и 10 моль/л [32]. При более высокой плотности анодного тока (участок bc) начинается выде-
ление водорода, зависимость E, i отклоняется от тафелевской и становится близкой к линейной,
характерной для омической поляризации (сопротивление границы раздела кремний – электролит
порядка 50 100 Ом/см2) [31, 36]. В концентрированных растворах HF на кремниевом аноде об-
разуется рыхлая коричневая пленка толщиной до нескольких десятых миллиметра [30, 32].
       Максимальная, по Тарнеру критическая, плотность тока на участке 1 (рис. 2.6, точка с)
– непостоянная величина. Она прямо пропорциональна концентрации HF, линейно увеличи-
вается с температурой, обратно пропорциональна (в 1/4 степени) вязкости раствора. По на-
шей оценке согласно данным [30, 3l] при 25°С критическая плотность тока следует уравнению:
ic = (15 20) CHF, мA/cм2, где CHF выражена в моль/л.
     Продукты анодного окисления кремния до критической плотности тока.
     Коричневая пленка. Она пориста, имеет низкую проводимость, слабо связана с ано-
дом. Наиболее благоприятные условия ее получения: горизонтально расположенный крем-
ниевый анод, концентрированные, неперемешиваемые растворы HF (20-25 моль/л), ток 0.2
А/см2 [30]. Кусочки пленки, отделившись от кремния, всплывают на поверхность раствора.

                                                69