ОКСИДИРОВАНИЕ
, создание
оксидной пленки на пов-сти изделия или заготовки в результате окислит.-восстановит.
р-ции. О. преим. используют для получения защитных и декоративных покрытий,
а также для формирования ди-электрич. слоев. Различают термич., хим., электрохим.
(или анодные) и плазменные методы О.
Термическое О. обычно осуществляют
при нагр. изделий в атмосфере, содержащей О2 или водяной пар. Напр.,
термическое О. железа и низколегир. сталей, называемое воронением, проводят
в печах, нагретых до 300-350 °С, или при непосредств. нагревании изделий
на воздухе, добиваясь необходимого цвета обрабатываемой пов-сти. Легир. стали
термически оксидируют при более высокой т-ре (400-700 °C в течение 50-60
мин. Магнитные железоникелевые сплавы (пермаллои) оксидируют при 400-800 °С
в течение 30-90 мин. Термическое О.-одна из важнейших операций пла-нарной технологии; создаваемые диэлектрич. пленки защищают готовые полупроводниковые
структуры от внеш. воздействий, изолируют активные области дискретных полупроводниковых
приборов и интегральных схем. Наиб. часто термическое О. применяют при изготовлении
кремниевых структур. При этом Si окисляется на глубину ок. 1 мкм при 700-1200
°С. С нач. 80-х гг. в произ-ве кремниевых больших интегральных схем О. проводят
при повышенном (до 107 Па) давлении О2 или водяного пара
(термокомпрессионное О.).
При химическом О. изделия
обрабатывают р-рами или расплавами окислителей (нитратов, хроматов и др.). Химическое
О. используют для пассивации металлич. пов-стей с целью защиты их от коррозии,
а также для нанесения декоративных покрытий на черные и цветные металлы и сплавы.
В произ-ве электровакуумных приборов его применяют для чернения масок цветных
кинескопов и др. деталей с целью получения пов-сти с низким коэф. отражения
света и высоким коэф. теплового излучения. Химическое О. черных металлов проводят
в кислотных или щелочных составах при 30-100 °С. Обычно используют смеси
соляной, азотной или ортофосфорной к-т с добавками соед. Мn, Ca(NO3)2
и др. Щелочное О. проводят в р-ре щелочи с добавками окислителей при 30-180
°С. Оксидные пленки на пов-сти черных металлов получают также в расплавах,
состоящих из щелочи, NaNO3 и NaNO2, MnO2 при
250-300 °С. После О. изделия промывают, сушат и иногда подвергают обработке
в окислителях (К2Сг2О7) или промасливают.
Химическое О. применяют
для обработки нек-рых цветных металлов. Наиб. широко распространено химическое
О. изделий из магния и его сплавов в р-рах на основе К2Сг2О7.
Медные или медненные изделия окисляют в составах, содержащих NaOH и K2S2O8.
Иногда химическое О. используют для О. алюминия и сплавов на его основе (дуралюми-нов).
В состав р-ра входят Н3РО4, СrО3 и фториды.
Однако по качеству оксидные пленки, полученные химическим О., уступают пленкам,
нанесенным методом анодирования.
Электрохимическое О., или
анодное О. (анодирова-ние; см. Электрохимическая обработка металлов), деталей
проводят в жидких (жидкостное О.), реже в твердых электролитах.
Пов-сть окисляемого материала имеет положит, потенциал. Жидкостное О. в водных
и неводных р-рах электролита применяют для получения защитных, декоративных
покрытий и диэлектрич. слоев на пов-сти металлов, сплавов и полупроводниковых
материалов при изготовлении приборов со структурами металл-диэлектрик-полупроводник
и СВЧ интегральных схем, оксидных конденсаторов, коммутац. плат на основе алюминия
и др. Наиб. широко анодное О. используют для нанесения оксидных слоев на конструкции
из А1 и его сплавов. При этом получают защитные (толщиной 0,3-15 мкм), износостойкие
и электроизоляционные (2-300 мкм), цветные и эматаль-покрытия (эмалеподобные),
а также тонкослойные (0,1-0,4 мкм) оксидные пленки. Для образования толстых
оксидных слоев применяют в осн. р-ры H2SO4 и СгО3.
Тонкие оксидные пленки получают в р-рах на основе Н3РО4
и Н3ВО3. Цветное анодирование проводят в р-рах, содержащих
орг. к-ты (щавелевую, малеиновую, сульфосалициловую и др.). Эматалъ-покрытия
получают в электролитах, содержащих, как правило, СrO3. Анодирование
магния и его сплавов осуществляют в р-рах, содержащих NaOH, фториды, хрома-ты
металлов. Анодное О. стали проводят в р-рах щелочи или СгО3. Методы
анодного О. получают распространение в полупроводниковой технологии, особенно
для получения оксидных слоев на полупроводниках типа AIIIBV,
АПВVI и т. п.
Плазменное О. проводят
в кислородсодержащей низкотемпературной плазме, образуемой с помощью разрядов
постоянного тока, ВЧ и СВЧ разрядов. Таким способом получают оксидные слои на
пов-сти кремния, полупроводниковых соед. типа AIIIBV при
изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем, при создании туннельных
переходов на основе пленок Nb и Pb в крио-электронных интегральных схемах, а
также для повышения светочувствительности серебряно-цезиевых фотокатодов. Разновидность
плазменного О.-ионно-плазменное О., проводимое в высокотемпературной кислородсодержащей
плазме СВЧ или дугового разряда в вакууме (ок. 1 Па) и т-ре обрабатываемой пов-сти
не выше 430 °С. При таком способе О. ионы плазмы достигают пов-сти изделия
с энергиями, достаточными для их проникновения в поверхностный слой и частичного
его распыления. Качество оксидных пленок, полученных этим методом, сравнимо
с качеством пленок, выращенных при термическом О., а по нек-рым параметрам превосходит
их.
Лит.: Донован Р.-П.,
Смит А.-М., Берри Б.-М., Основы технологии кремниевых интегральных схем. Окисление,
диффузия - эпитаксия, пер. с англ., М., 1969; Лайнер В. И., Защитные покрытия
металлов, М., 1974; Технология тонких пленок. Справочник, пер. с англ., т. 1-2,
М., 1977; Справочник по электрохимии, под ред. Л. М. Сухотина, Л., 1981. Ю.Н.
Ивлиев.
|