PROCESY W WARSTWIE PRZYPOWIERZCHNIOWEJ
(do wytwarzania struktur warstwowych)
1.Procesy fizyczne
-Dyfuzja
-Implantacja
-Inne (np. obróbka laserowa)
2.Procesy chemiczne
-Utlenianie chemiczne (także azotowanie i in.)
-Utlenianie elektrochemiczne
-Trawienie chemiczne i elektrochemiczne w roztworach
-Trawienie w fazie gazowej i plazmowe
Utlenianie chemiczne (tworzenie warstewki tlenkowej)
a) roztwory wodne - mniejszy zakres zastosowań (głownie oksydacja stali)
b) z fazy gazowej - SiO2 w elektronice (pasywowanie, maskowanie, izolacja); przebieg procesu podobny do CVD;
-gaz nośny (O2, dodatek H2O, HCl)
-wysoka temperatura (900-1200 )
Si + O2 ---- SiO2 lub Si + 2H2O ---- SiO2 + 2H2 Szybkość utleniania opisywana złożoną zależnością od czasu reakcji, stężenia utleniacza, temperatury, stałej dyfuzji oraz stałej szybkości reakcji.
Warstwy konwersyjne Powstają warstewki tlenkowo-solne w wyniku reakcji metalu z roztworem wodnym np. chromianów (chromianowanie Zn, Ag), fosforanów (fosforanowanie stali, cynku i in.); Fe +2H3PO4 = H2 + Fe(H2PO4)2 FeHPO4 + H3PO4 Grubość - od 10 μm dla Zn do 0,25 μm dla Fe (fosforany); chromiany - tylko 0,1 μm
Są to procesy o bardzo szerokim zastosowaniu przemysłowym (technika antykorozyjna) Utlenianie elektrochemiczne
Podstawa procesu: wykorzystanie zjawiska powstawania bardzo cienkich warstw tlenkowych w procesie anodowym dla niektórych metali (100-200nm; Al, Ta, Zr, W i in.)
Mechanizm procesu (np. Al);
Powierzchnia metalu: Al --- Al3+ + 3e
Warstwa tlenkowa (barierowa);
a) migracja Al3+, O2- b) tworzenie tlenku 2Al3+ + 3O2- --- Al2O3
Powierzchnia warstwy barierowej; 2OH- --- O2- + H2O Proces limitujący szybkość - migracja jonów
J = A dU/dX - B dC/dX prąd jonowy
Realizacja; roztwory wodne kwasów i soli, napięcia od kilkunastu do kilkudziesięciu wolt
Zastosowania; kondensatory oraz warstwy dielektryczne
Trawienie (w zastosowaniu do wytwarzania struktur warstwowych)
Cele:
- przygotowanie podłoża (zdjęcie zdefektowanej warstwy powierzchniowej, polerowanie powierzchni półprzewodników)
- usunięcie warstwy o zdefiniowanej grubości i kształcie (wytworzenie struktury, np. paski przewodnika)
Trawienie chemiczne i elektrochemiczne z roztworów
1. Metale (kształtowanie ścieżek przewodzących, maski fotolitograficzne i in.)
Najczęściej - Cu, rzadziej Ni, Cr, Sn i stopy, Ag i in.
Skład roztworów; - silny utleniacz
(…)
…, Pr.zbiorowa, WNT, W-wa 1980
3. R.Beck, Technologia krzemowa, PWN, W-wa 1991
4. A.Sokołowska, Niekonwencjonalne środki syntezy materiałów, PWN, W-wa 1991
5. J.Michalski, Technologia i montaż płytek drukowanych, WNT, W-wa 1992
6. T.Burakowski, E.Roliński, T.Wierzchoń, Inżynieria powierzchni metali, Wyd. PW, W-wa 1992; T.Burakowski, T.Wierzchoń, j.w., WNT, W-wa 1995. 7. Powłoki ochronne, pr.zbior. red. S.Tkaczyk, Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice 1997. 8. J.Głuszek, Tlenkowe powłoki ochronne otrzymywane metodą sol-gel, Wyd.Pol. Wrocławskiej, Wrocław 1998. 9. Dylewski Rafał, Witold Gnot, Maciej Gonet, Elektrochemia przemysłowa. Wybrane procesy i zagadnienia, Wyd.Pol. Śląskiej, Gliwice 1999. 10. A.J.Michalski, Fizykochemiczne podstawy otrzymywania powłok z fazy gazowej, Ofic.Wyd.PW, W-wa 2000. 11. K.Waczyński…
…. roztwory węglanu sodu), tańsze, mniej uciążliwe dla środowiska. Wywoływanie fotorez. negatywowego- wymywanie nieusieciowanego (nienaświetlonego) fotorezystu przez rozpuszczalniki, np. toluen.
Wada; wywoływanie w rozp. organicznych (ochrona środowiska)
Zaleta; duża różnorodność materiałów, również tanich, odpowiednio do potrzeb technologicznych
d) Problemy aparaturowe
-aparatura fotoreprodukcyjna…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)