Жидкостное химическое травление — страница 4

  • Просмотров 14252
  • Скачиваний 779
  • Размер файла 173
    Кб

положительно (эндотермические реакции), но гидратация экзотермична (отрицательное DН). При газофазном травлении для распыления металла путем его сублимации кинетическая энергия частиц травителя (энергия травления) должна передаваться металлу из газовой фазы. При погружении металлического образца в раствор, содержащий его собственные ионы (уравнение 4), ионы металла переходят в раствор (рис. 5), и образец приобретает

отрицательный заряд. Метал образует, таким образом, свой собственный анод. и ионы Мn+ притягиваются к нему, формируя двойной электрический слой (слой Гельмгольца). разность потенциалов в нем называется Рис. 5. Двойной слой Гельмгольца на границе металла в равновесии с ионами металла в жидкой фазе (М+) и анионами (Х-). абсолютным электродным потенциалом. Стандартные окислительные и восстано-вительные потенциалы можно найти в

литературе по электрохимии. На катоде происходит уравновешиваю-щее окисление, и катодную реакцию в растворе можно записать следующим образом: ne+ Xn- ®Xn. (8) итоговое приращение свобод-ной энергии, DF, составляет DF=-nФDЕ, (9) где DЕ есть разность анодного и катодного потенциалов, а Ф-число Фарадея. Величина изменения свободной энергии зависит от: 1) чистоты металла, его кристаллической структуры, наличия напряжений, метода осаждения и

состава примесей; 2) активности ионов металла в растворе; 3) ионной силы электролита; 4) температуры; 5) состава растворителя. При травлении диэлектриков переноса электронов не происходит, и реакции в этом случае имеют кислотно-основный характер: SiO2+6HF ®H2SiF6+2H2O, (10) SiO2+CF4(газ) ®SiF4+CO2. (11) Si¾O-связь заменяется связью Si¾F. Поскольку энергии связей Si¾O и Si¾F близки, знак изменения энтропии определяет, пройдет реакция или нет. Общие

принципы кинетики травления. Гетерогенные твердофазные реакции затрагивают различные разделы химии, механики и физики. Типичный процесс включает в себя следующую последовательность реакций: 1) перенос реагента; 2) адсорбция реагента DНads; 3) реакция на поверхности DF; 4) десорбция продуктов DНvap; 5) перенос продуктов. Самый медленный этап определяет скорость реакции. В реакциях низшего порядка Скорость=k нулевой порядок, (12)

Скорость=kE первый порядок. (13) скорость зависит от концентрации травителя (Е) только в случае реакции первого порядка. При выборе той или иной реакции травления стараются остановиться на процессе с наименьшим количеством параметров и преимущественно линейными скоростями травления. Желательно также иметь возможность изменения анизотропии регулированием физических параметров и высокую селективность процесса (т. е. отсутствие