Травление

ТРАВЛЕНИЕ химическое, удаление части поверхностного слоя монокристалла, заготовки или изделия с помощью топохим. р-ций. Проводится с использованием р-ров, расплавов, газов (газовое травление) или активир. газов (напр., плаз-мохимическое травление). Собственно химическое травление иногда сочетают с мех. воздействием, в качестве источника тепла и активатора при газовом травлении в ряде случаев используют лазеры.

Обработку пов-сти ионными пучками с высокой кинетич. энергией в вакууме (ионное, ионно-плазменное травление) и частичную возгонку в вакууме (термическое травление) обычно не относят к химическому травлению.

В зависимости от морфологии получаемой пов-сти химическое травление может быть выравнивающим (полирующим, шлифующим) и избирательным (селективным). При выравнивающем травлении происходит сглаживание рельефа пов-сти, уменьшение ее шероховатости, при избирательном травлении-увеличение неоднородности пов-сти, выявление дефектов структуры, границ двойников и доменов, растравливание трещин, царапин и т.п. Грани монокристаллов с разл. ориентацией раств. с разной скоростью. Поэтому избирательное травление монокристаллов связано с образованием фигур (ямок) травления, форма к-рых определяется структурой кристалла, ориентацией пов-сти, видом дефектов и составом травителя, а кол-во-плотностью дефектов.

Выравнивающее травление наблюдается обычно при протекании процесса в диффузионной области, а избирательное-в кинетич. области. Поэтому изменение т-ры, концентрации реагентов, гидродинамич. обстановки, введение добавок (в частности, ПАВ) могут изменить характер процесса, к-рый может стать комбинированным, напр.-с избират. действием в начальные периоды и выравнивающим в конце процесса. Наряду со сглаживанием рельефа пов-сти может происходить образование глубоких, иногда сквозных узких каналов.

Травлением через защитные маски, нанесенные на пов-сть с помощью фотолитографии, с послед. удалением этих масок удается получать профили и детали заданных размеров. Миним. размеры профилей определяются разрешающей способностью фотолитографии, к-рая может достигать 1 мкм и менее. Главная трудность-отклонение боковых стенок вытравливаемого профиля от нормали к внеш. пов-сти-образование клина травления, растворение материала под защитной маской. Геометрия клина травления определяется крис-таллич. структурой, ориентацией кристалла, размерами и ориентацией не защищенного маской участка пов-сти, кинетикой процесса.

Химическое травление проводят с помощью в-в, позволяющих получать хорошо растворимые или (в случае газов) легко летучие продукты. Для травления кремния, кварца, кварцевого стекла и силикатных стекол чаще всего используют водные р-ры на основе HF или NH₄HF₂, для травления металлов-к-ты и их смеси, для плазмохимического травления кремния и кварца-CF₄, фторхлоруглероды и др. Наиб. предпочтительны р-ры, обладающие буферными св-вами.

Химическое травление применяют в технологии монокристаллов, стекол и поликристаллов (металлов, сплавов, полупроводников и др. неорг. материалов) для очистки от окалины и др. поверхностных загрязнений, выявления дефектов структуры и двойников, определения кристаллографич. ориентации, удаления нарушенных слоев, придания пов-сти определенных св-в (полировка, шлифовка, загрубление, изменение к.-л. характеристик), для повышения мех. прочности изделий, для изготовления рельефа или деталей определенной формы, в частности в планарной технологии полупроводниковых приборов, при изготовлении резонаторов, частотных фильтров, хим. сенсоров и т.п.

Лит.: Травление полупроводников, пер. с англ., М., 1965; Амелинкс С., Методы прямого наблюдения дислокаций, пер. с англ., М., 1968; Пшеничников Ю. П., Выявление тонкой структуры кристаллов. Справочник, М., 1974; Хейман Р. Б., Растворение кристаллов. Теория и практика, пер. с нем., Л., 1979; Раков Э. Г., Федоров А. Е., в кн.: Итоги науки и техники, сер. Неорганическая химия, т. 15, М., 1988, с. 120-28. Э.Г. Раков.