Процессы микро- и нанотехнологий. Ч. 2. Шутов Д.А - 17 стр.

      HNO3 + HNO2 → N2O4 + H2O ;
      N2O4 → 2NO2 ;
      2NO2 + 2e- → 2NO2- ;
      2NO2- + 2H+ → 2HNO2 .
      Суммарное уравнение будет выглядеть так:
      3H+ + NO3- + 2е- → HNO2 + H2O.
      На анодных участках полупроводника осуществляются следующие процессы:
      Ge + 2H2O + 2p+→ GeO2 + 4H+ + 2e- ;
      Si + 2H2O +x(p+)→ SiO2 + 4H+ + (4-x)e- , где
p+ - эквивалент отсутствия электрона в валентной зоне полупроводника (дырка);
n- - электрон валентной зоны полупроводника
x- число, не превышающее трех, участвующее в определении стехиометрического
коэффициента процесса в зависимости от глубины восстановления HNO3 на катодных
участках полупроводника при процессе саморастворения полупроводника (термин
саморастворение применён лишь на том основании, что полупроводник выступает в роли и
катодных участков и в роли анодных).
       При невысоких концентрациях азотной кислоты скорость растворения
полупроводника лимитируется катодным процессом. При этом образуется HNO2,
которая сама является реагентом, поэтому скорость растворения должна увеличиваться
со временем, т.е. реакция будет автокаталитическая. Перемешивание травителя
приводит к уменьшению концентрации HNO2 вблизи катодной области, а
следовательно, будет приводить к повышению скорости саморастворения (за счет
сдвига равновесия в сторону образования HNO2, а следовательно, захвата электрона
при катодной области из валентной зоны полупроводника, то есть гибели дырок в
анодных процессах, сопровождающихся образованием диоксида кремния (германия),
то есть их растворением – саморастворением).
       Если в травителе содержится HNO3 высокой концентрации, то процесс
саморастворения замедляется (проявляется фактор недостатка HNO2) и скорость всего
процесса ограничивается уже не катодной, а анодной реакцией.
       Добавление в травящий раствор HF приводит к ускорению растворения
полупроводника, так как она разрушает пассивирующую пленку диоксида на
полупроводнике. На примере кремния это можно проиллюстрировать следующей
реакцией, дающей растворимый в воде фторид:
       SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2Н2O.
       Согласно электрохимической теории саморастворения, основная функция
окислителя состоит не в окислении поверхности полупроводника, а в доставке
восстанавливающихся молекул и ионов к катодным участкам полупроводниковой
пластины. Как уже было сказано ранее, восстановление окислителей происходит с
захватом электронов из валентной зоны полупроводника, что равносильно
образованию новых дырок непосредственно на поверхности полупроводниковой
пластины:
       HNO3 + 2H+ → HNO2 + H2O + 2p+ .
       Таким образом, полное уравнение реакции саморастворения кремния, например,
в смеси HF и HNO3 можно записать так:
       3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2SiF6 +4NO +8H2O + 3(4-x)p+ + 3(4-x)e- .
       Нужно иметь в виду, что восстановление HNO3 на катодных участках может
происходить до NO. При этом в результате восстановления одной молекулы кислоты
на поверхности Si образуются уже три дырки, а не две, как в случае образования HNO2.
Скорость растворения полупроводника при этом увеличивается.
       Травление германия в перекиси водорода
       Согласно химической теории процесс растворения германия в H2O2 состоит из
                                         17