Реферат: Акустические и капиллярные методы контроля РЭСИ. Электролиз (пузырьковый метод)

- слабый водный раствор KCL (3-10- процентный);

- раствор серной кислоты (2-3 процентный);

- ацетон или метиловый спирт;

- деионизованная вода, CuSO₄ и желатин.

Рисунок 3 – Виды включения измерительной ячейки электролит-пленка-подложка

а) без смещения; б) прямое смещение; в) обратное смещение.

Условием определения дефектности пленок с помощью данного метода яв­ляется проникновение раствора электролита в поры исследуемой пленки.

Такое проникновение возможно далеко не всегда: большое поверхностное натяжение на границе раствор-пленка, малый размер пор и отсутствие смеще­ния на ячейке препятствуют проникновению раствора к полупроводниковой пластине (см. рис.3,а)

При приложении напряжения определенной величины и полярности (« - » к кремниевой подложке, «+» к раствору электролита – рис. 3,б) наблюдается выделение пузырьков газа (водорода) и появляется электрический ток. Это объясняется тем, что на границе «раствор – диэлектрик» имеется двойной электрический слой, образованный адсорбированными ионами раствора элек­тролита.

Полярность этого слоя обычно определяется правилом Коэна: тела с боль­шей диэлектрической проницаемостью заряжаются положительно. Так как диэлектрическая проницаемость большинства пленок находится в пределах 4-10, а водных растворов электролитов до 81, то полярность двойного электри­ческого слоя на границе раствор-диэлектрик будет соответствовать положительному заряду раствора. На каплю раствора в этом случае будут действовать силы, стремящиеся затянуть ее в пору диэлектрика. Затягивание раствора в мелкие капилляры происходит только при достижении определенного напряжения (20 -50 В).

При приложении напряжения обратной полярности между подложкой и раствором будет происходить выталкивание капли раствора из поры (см. рис.3,в)

Процесс электролиза включает в себя следующие стадии:

-диссоциация молекул воды

(1)

-образование иона гидроксония

(2)

- дрейф иона гидроксония к катоду (исследуемой пластине кремния с пористым диэлектриком SiO₂ );

- нейтрализация иона гидроксония электроном

(3)

-образование молекулы водорода

(4)

-формирование из молекул Н₂ пузырька водорода и всплытие его в жидко­ сти под действием выталкивающей силы F , равной:

(5)

где

R – радиус пузырька;

р_ж – плотность жидкости;

g – ускорение свободного падения.

Ток в поре диэлектрика определяется по формуле: