Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 82 стр.

пленка не формируется. Также невсегда верен термин “анодная пассивация”, поскольку пас-
сивация анода возможна, во-первых, без образования на аноде заметного фазового слоя про-
дуктов его анодного окисления (адсорбционная пассивация); во-вторых, при образовании
достаточно толстых слоев анодных пленок тонкий пассивирующий слой может быть, а мо-
жет и не быть, в-третьих, пассивация может быть связана с осаждением на аноде малорас-
творимых соединений частиц раствора, а не только материала электрода.
     Значение и применение анодирования.
     Анодирование полупроводников и анодные оксидные пленки (АОП) используются в
прикладных и научных целях, например: для прецизионного удаления полупроводника пу-
тем анодирования и последующего растворения его ультратонких слоев (сотые доли микро-
метра) с целью утоньшения эпитаксиальных слоев, послойного анализа полупроводников
или определения профиля легирования; для очистки поверхности полупроводниковых под-
ложек перед эпитаксией, контактных окон перед металлизацией; как диэлектрические и как
защитные слои в МОП-структурах; в качестве маски при диффузии и травлении, защитного
и просветляющего покрытия в солнечных фотоэлементах.
     Интерес к анодированию возрос в 70-х годах в связи с разработкой приборов ночного
видения и высокочастотных полевых транзисторов на основе полупроводниковых соедине-
ний типа IbSb, InAs, GaSb и др. Причина: в отличие от кремния использование термического
окисления для создания защитных и диэлектрических слоев на таких соединениях невоз-
можно из-за их разложения. Для этих целей наиболее пригодно анодирование.

      Историческая справка.
      Первые опыты по анодированию алюминия относятся к 1857 и 1869 годам, в России – к
1878 году. Применение окисленного алюминия в электролитических конденсаторах первым,
по-видимому, запатентовал С. Поллак (1897). В начале ХХ века авторами научных работ по
анодированию металлов, в основном алюминия, в России был В.Ф. Миткевич (1901), в Гер-
мании – А. Гюнтершульце (1907). Заметный вклад в познание теории и практики анодирова-
ния внесли в СССР В.П. Ильинский и Н.П. Лапин (1929), Б.М. Тараев (1931), Н.В. Алексан-
дров (1932), С.С. Гутин (1933), В.Т. Ренис (1934), Л.Н. Закгейм (1935), А.А. Петровский
(1937); за рубежом В.Е. Мезерве (1927), Ш. Сетох и А. Мяата (1929), В.И. Мюллер (1929),
Д.Е. Лилиенфельд (1930), Х. Шмитт (1930), Ф. Вёхр (1932).
      В 1933 г. С. Вагнер предложил объяснение процессу окисления (потускнения) метал-
лов: рост беспористых пассивирующих слоев обусловлен движением ионов в слое вследст-
вие градиента их концентрации и потенциала поля. А. Гюнтершульце, изучая оксидирование
Al, Ta, Nb, Ti (1907-1934 г), экспериментально показал, что рост анодных пленок на вен-
тильных металлах идет при высоких напряженностях поля в них, 106…107 В/см, и что в
сильных полях проводимость слоев не подчиняется закону Ома, а ионный ток if (f – film,
плёнка) через АОП экспоненциально зависит от напряжения в ней:
     if = A exp(Bξ ),                                                           (2.54)
 где А и В константы, а ξ – напряжённость электрического поля.
      Е. Вервей (1935) и позднее Н. Мотт (1947) и Н. Кабрера (1948) теоретически обоснова-
ли это эмпирическое уравнение. Е. Вервей предположил, что постоянная В определяется рас-
стоянием а, на которое происходит перенос иона (единичный акт), причем В = αае/kТ (при за-
ряде иона +1 и α = 0,5). Н. Мотт и Н. Кабрера рассмотрели влияние на кинетику роста АОП
границы раздела металл – оксид и получили уравнение для ионного тока через АОП в фор-
ме, близкой к уравнениям анодного тока, контролируемого электрохимической стадией.
      В 50-ые годы детальное экспериментальное изучение процессов анодирования тантала
выполнил Д. Вермилья (1953) и Л. Юнг (1954), который также проводил анодирование нио-
бия и обобщил работы по анодированию металлов в книге [66]. Дж. Девальд (1954) связал
теории, в которых скорость анодирования контролируется процессами на границах раздела, с
теориями, в которых эта скорость определяется процессами в объеме АОП.

                                           82