Жидкостное химическое травление — страница 6

  • Просмотров 14249
  • Скачиваний 779
  • Размер файла 173
    Кб

(аналогично коэффициенту температуропроводности).Предполагается, что поперечная площадки (S) не меняется в процессе травления. При жидкостном проявлении, однако, обычно происходит отрывание резиста, что Рис. 8. Растворение твердого тела в жидком травителе. Растворенные молекулы диффундируют сквозь насыщенный слой в область меньшей концентрации. ведет к увеличению S. При ионно-плазменном или реактивно-ионном травлении может

происходить эрозия резиста. Из соотношения Эйнштейна-Стокса следует. что коэффициент диффузии D зависит от вязкости (h): D=RT/h, (19) dM/dt=скорость травления » »D »1/h, (20) hD=constT, (21) h=exp(Evis/RT), (22) Evis=Eetch. (23) Различают три основных типа твердофазного травления : 1) химический процесс на поверхности идет медленно, и наблюдаемая скорость является скоростью поверхностного процесса [r>1, уравнение 17]; 2) химический процесс на поверхности настолько

быстр, что конвекция и диффузия не могут обеспечивать достаточной концентрации реагента у поверхности, r>1. Наблюдаемая скорость является скоростью переноса (диффузии) к поверхности; 3) скорость диффузии и химической реакции одного порядка (потребление реагента в реакции соизмеримо с его переносом в результате диффузии), однако концентрация реагента на поверхности не снижается на столько , чтобы сдерживать реакцию.

Простейший пример уравнения для скорости - процесс типа (1) dM/dt= k1SC, (24) где S - площадь поверхности, С - концентрация травителя. Здесь предполагается, что скорость имеет первый порядок по отношению к концентрации травителя, и не учитывается промежуточное поглощение и влияние неровностей поверхности. В реакциях типа (2) необходимо учитывать эффективную толщину (s) слоя градиента концентрации (рис. 8) и применять закон Фика [уравнения 18

и 19]: dM/dt=DSC/s=k2SC. (25) В процессах типа (3) предполагается, что концентрация травителя на поверхности равна Сs (s-²surface²): dM/dt=k1SCs=k2S(C-Cs). (26) Если разность эффективных площадей учитывается в k1, то dM/dt=k1k2SC/(k1+k2)=k3SC (27) Уравнения (24), (25), (26) формально представляют одно и то же уравнение, и поэтому необходимо располагать экспериментальным критерием для различения трех описанных типов травления. Некоторые отличия приводятся ниже. Характерными

признаками реакции, контролируемой диффузией, являются: 1) Энергия активации зависит от вязкости и равна 1-6 ккал/моль [уравнение 23]. 2) Скорость реакции увеличивается при перемешивании реагента. Исключение составляет эффект автокатолиза NO при травлении кремния в HNO3. Продукты этой реакции (NO) способствуют ее же развитию. Интенсивное перемешивание приводит к уменьшению скорости реакции. 3) Все материалы независимо от ориентации