Классификация физико-химических методов обработки и очистки. Плазменные методы удаления материала с поверхности твердого тела

Для реактивного ионно-плазменного и ионно-лучевого травления применяют те же рабочие газы, что и для плазмохимического травления.

Оборудование для реактивного ионно-плазменного травления аналогично установкам ионно-плазменного травления.

Пластины располагают на электроде, не изолированном от нижнего элект­рода. Реактивное ионно-лучевое травление выполняют в вакуумных установках, аналогичных установкам для ионно-лучевого травления.

Благодаря химическим реакциям реактивное ионное травление (и плазменное, и лучевое) обладает по сравнению с ионно-лучевым травлением большими скоростями (в 3 . 15 раз) и избирательностью травления (в 2 . 10 раз), а по сравнению с плазмохимическим травлением меньшими скоростью травления (в 2 . 3 раза) и боковой составляющей скорости при локальном травлении. Для уменьшения радиационных дефектов обрабатываемых образцов процессы травления проводят в режимах, обеспечивающих превышение скорости удаления слоев за счет химических реакций над скоростями распространения дефектов, образующихся вследствие ионной бомбардировки.

Очистка поверхности газовым травлением

Сущность процесса заключается в химическом взаимодействии обрабатываемого материала с газообраз-ным веществом и образовании при этом легко удаляемых летучих соединений. Загрязнения при газовом травлении удаляются вместе с поверхностным слоем пластин или подложек.

В качестве газов-реагентов для травления кремниевых пластин можно применять галогены, галогеноводороды, соединения серы, пары воды. Небольшие количества этих газов добавляют к газу-носителю (водороду или гелию) и транспортируют в камеру установки.

Травление кремния хлористым водородом широко используется перед выращиванием на пластинах кремниевых слоев

Si (тв.) + 4НС1 (газ) = SiCl4 (газ) + 2Н2 (газ). (5)

Пары хлористого водорода доставляются водородом в реакционную камеру установки эпитаксиального наращивания, где расположены кремниевые пластины, нагретые до температуры 1150 . . 1250 °С.

Газовое травление сапфира водородом, в отличие от жидкостного, позволяет получать поверхность подложек, свободную от механически нарушенного слоя и от микропримесей, что очень важно для последующего выращивания на них слоев кремния. Травление сапфира сопровождается химической реакцией

А12О3 (тв.) + 2Н2 (газ) == А12О (газ) + Н2О (газ). (6)

В интервале температур 1200 . 1600 °С травление сапфира водородом полирующее.

Газовое травление по сравнению с жидкостным позволяет получать более чистые поверхности. Во многих случаях газовое травление имеет ограниченное применение из-за высоких температур обработки и необходимости использования особо чистых газов. Однако в тех случаях, когда газовое травление совместимо с последующим процессом (например, с выращиванием на кремниевых пластинах кремниевых слоев), его применение целесообразно.