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 О 2 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 О 2 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 (К 2 Сг 2 О 7) 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 К 2 Сг 2 О 7. 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 Н 3 РО 4, СrО 3 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 СгО 3. Тонкие оксидные пленки получают в р-рах на основе Н 3 РО 4 и Н 3 ВО 3. 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 СгО 3. Методы анодного О. Получают распространение в полупроводниковой технологии, особенно для получения оксидных слоев на полупроводниках типа AIIIBV, А П В VI 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.