8 Травление кристаллов: Теория, эксперимент, применение: Пер. с англ. —М.: Мир, 1990.— 492 с., ил. ISBN 5-03-001315-6
В книге специалиста из ПНР подробно рассматриваются такие вопросы, как химия, теория роста и растворения кристаллов, кристаллография, дефекты и их анализ, теория растворов и др. В частности, проанализированы механизмы зарождения с учетом поверхностной и объемной диффузии, электронного фактора, образование фигур травления и морфология бугорков и ямок. Приведены рекомендации по полирующему и селективному травлению различных материалов.
Для специалистов в области физики твердого тела, физической химии, кристаллографии, металлургии, материаловедения, электроники и в смежных областях, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей.
104110000—171
ПРЕДИСЛОВИЕ ПЕРЕВОДЧИКОВ
За последние два-три десятилетия произошел качественный переход от теоретических исследований к практическому использованию большого числа новых полупроводниковых материалов. Удалось разрешить многие технологические вопросы, связанные с получением объемных монокристаллов, тонких и сверхтонких авто- и гетероэпитаксиальных слоев и созданием сложнейших приборных и схемных структур. Для решения указанных проблем широко применялись методы травления. Эти методы использовались на отдельных этапах технологического процесса производства материалов и структур. Кроме того, они служили инструментом исследования кристаллической структуры.
Травление является относительно простым процессом для реализации и позволяет исследователю достаточно быстро получить информацию о действительной структуре материала. Однако для адекватной интерпретации результатов травления необходимо как знание физико-химических процессов, определяющих растворение кристалла, так и понимание назначения основных компонент травителей, их взаимодействия, роли примесей и т. д. Вышеуказанные работы по данной проблематике в основном разрознены по отдельным изданиям, так что потребность в систематизированном изложении всего круга вопросов, относящихся к данному предмету, велика. Предлагаемая монография, переведенная на русский язык, поможет восполнить пробел в отечественной литературе и принесет пользу широкому кругу исследователей. Она будет интересна как лицам, занимающимся изучением методов травления, так и тем, кто использует эти методы в своей повседневной работе.
А. В. Быстрицкий Канд. техн. наук Т. И. Маркова
ОГЛАВЛЕНИЕ
^Предисловие переводчиков Предисловие к русскому изданию Предисловие.....
Глава 1. Дефекты в кристаллах........
1.1. Природа поверхности кристалла......
1.2. Точечные дефекты и их кластеры .
1.3. Дислокации............
1.4. Границы между областями различной ориентации
1.5. р—я-гомопереходы и двойные гетеропереходы
1.6. Страты роста, границы зерен и дислокационные стенки
Глава 2. Выявление дефектов.........
2.1. Спирали роста........... 31
2.2. Химическое травление......... 33
2.3. Термическое травление......... 37
2.4. Избирательное окисление........ 39
2.5. Избирательная дегидратация и разложение ... 40
2.6. Травление ионной бомбардировкой..... 40
2.7. Методы, основанные на регистрации ускоренной бе-зызлучательной рекомбинации....... 41
2.8. Методы декорирования......... 45
2.9. Топографические методы........ 46
2.10. Метод фотоупругости......... 49
2.11. Методы исследования тонких пленок .... 50
2.12. Преимущества и недостатки различных методов изучения дефектов........... 56
•Глава 3. Рост и растворение кристаллов......57
3.1. Условия образования зародышей роста .... 57
3.2. Образование зародышей........ 58
3.3. Кинетика роста кристаллов........ 63
3.4. Фактор поверхностной энтропии...... 72
3.5. Морфология кристаллов........ 77
3.6. Формы роста с точки зрения кинетики .... 83
3.7. Влияние примесей на кинетику и форму роста . • 85
3.8. Упорядоченные примесно-адсорбционные слои и мор-фодромы роста........... 90
3.9. Рост, определяемый переносом массы и тепла . . 92
3.10. Рост, определяемый одновременно переносом массы
и поверхностными реакциями.......96
3.11. Обратимость роста и растворения..... 97
3.12. Шероховатость поверхности при растворении, определяемом диффузией.......... 98
3.13. Разделительный слой кристалл — раствор ... 99"
3.14. Анизотропия макроскопической скорости растворения 100>
Глава 4. Теория растворения и формирования ямок травления .............. 102
4.1. Природа мест возможных ямок травления . . . 1С2Г
4.2. Кинематические теории......... 104;
4.3. Термодинамические теории........ 135»
4.4. Диффузионные теории......... 163
4.5. Теории топохимической адсорбции...... 173
4.6. Анализ современного состояния теории .... 177
Глава 5. Химический аспект процесса растворения . . 17»
5.1. Каталитические реакции........ 17№
5.2. Этапы растворения.......... 179-
5.3. Типы реакций при растворении...... 180-
5.4. Образование оксидных слоев....... 181
5.5. Растворение водорастворимых кристаллов . . . 184
5.6. Растворейие водонер'астворимых ионных кристаллов 187
5.7. Растворение металлов......... 193
5.8. Растворение полупроводников....... 198
5.9. Максимумы кривых скорости растворения в зависимости от состава травителя ........ 206
5.10. Соотношение между скоростью травления и рН раствора............. 211
Глава 6. Растворимость кристаллов и комплексов в растворах .............. 214
6.1. Структура растворителей и растворов..... 214-
6.2. Сольватация и растворимость....... 218
6.3. Растворители для кристаллов и оценка растворимости кристаллов в растворителях, отличных от воды . . 221
6.4. Температурная зависимость растворимости . . . 224
6.5. Зависимость между растворимостью, поверхностной энергией и твердостью кристаллов ...... 227
6.6. Комплексы в растворе и их структура' .... 229-
6.7. Устойчивость комплексов . . .... . . . 235
Глава 7. Кинетика и механизм растворения: обзор экспериментальных результатов....... 237
7.1. Щелочно-галоидные кристаллы...... 238
7.2. Другие водорастворимые диэлектрики и изоляторы 250 •. 7.3. Водонерастворимыё диэлектрики и изоляторы . . 251
7.4. Металлические кристаллы . . . . . . . . 262
7.5. Полупроводники . ,...... . . . 270
Глава 8. Типичные случаи образования ямок травления и
морфологии травленых поверхностей .... 285
8.1. Ямки травления на введенных и ростовых дислокациях 285
8.2. Различие между краевыми и винтовыми дислокациями 289-
8.3. Положительные и отрицательные дислокации . . 292:
8.4. Ямки травления на дислокациях с разным вектором Бюргерса............. 294
8.5. Влияние наклона дислокаций на морфологию и размер ямок травления ........... 294
8.6. Образование «клювиков> и туннелей травления . . 299
8.7. Ветвление и изгиб дислокаций....... 300
8.8. Каналы растворения, дислокационные петли и сетки 300
8.9. Геликоидальные дислокации....... 301
8.10. Звездообразные ямки химического травления . . 301
8.11. Ямки травления на кластерах вакансий и примесей 303
8.12. Образование бугорков травления пузырьками газа 304
8.13. Морфология травленых поверхностей и террасирование дислокационных ямок травления..... 309
/Глава 9. Морфология ямок травления...... 323
9.1. Факторы, определяющие морфологию ямки травления 323
9.2. Морфология ямки травления по Айвзу .... 327'
9.3. Исследование контура ямок травления с учетом кристаллической структуры........ 332
9.4. Ингибирование растворения ступеней отравляющими примесями и продуктами реакции...... 348
9.5. Влияние на морфологию ямки травления оптически активных веществ........... 361
9.6. Влияние на морфологию ямки травления некоторых других факторов.......... 363
9.7. Устойчивость комплексов и образование ямок травления .............. 364
Глава 10. Выбор дислокационных травителей и полирующих растворов.......... . . 367
10.1. Диэлектрики и изоляторы....... 367
10.2. Кристаллы металлов и полупроводников . . . 377
10.3. Полирование поверхности........ 384
10.4. Надежность травителей........ 385
10.5. Травление и обработка после травления . . . 385
Тлава 11. Методы травления в прикладных исследованиях
и разработке............ 392
11.1. Пластическая деформация....... 392
11.2. Разрушение, истирание, скольжение и дислокационное демпфирование........... 394
11.3. Выявление дефектов, распределения примеси и микроструктуры ........... 396
11.4. Подготовка поверхности........ 400
11.5. Природа и глубина нарушений поверхности, вызванных механической обработкой...... 400
11.6. Ориентация поверхности........ 403
11.7. Химическое травление в полупроводниковой промышленности ............ 404
Приложение................ 429
•Список обозначений.............. 457
Литература................. 467
Предметный указатель.............. 490
Цена: 200руб.
