Оксидування - створення оксидної плівки на поверхні виробу або заготовки в результаті окислювально-відновної реакції. Оксидування переважно використовують для отримання захисних і декоративних покриттів. а також для формування діелектричних шарів. Розрізняють термічні, хімічні, електрохімічні (або анодні) і плазмові методи оксидування.
види оксидування
Термічне оксидування зазвичай здійснюють при нагріванні виробів в атмосфері, що містить О2 або водяна пара. Наприклад, термічне оксидування заліза і низьколегованих сталей, зване воронінням, проводять в печах, нагрітих до 300-350 ° С, або при безпосередньому нагріванні виробів на повітрі, домагаючись необхідного кольору оброблюваної поверхні. Леговані стали термічно оксидируют при більш високій температурі (400-700 ° C протягом 50-60 хв. Магнітні железонікелевие сплави (пермаллои) оксидируют при 400-800 ° С протягом 30-90 хв. Термічне оксидування - одна з найважливіших операцій планарної технології ; створювані діелектричні плівки захищають готові напівпровідникові структури від зовнішніх впливів, ізолюють активні області дискретних напівпровідникових приладів і інтегральних схем. Найбільш часто термічне оксидування застосовують при виготовленні кремнієвих стру тур. При цьому Si окислюється на глибину близько 1 мкм при 700-1200 ° С. З початку 80-х рр. у виробництві кремнієвих великих інтегральних схем оксидування проводять при підвищеному (до 107 Па) тиску O2 або водяної пари (термокомпрессіонной оксидування).
При хімічному оксидуванні вироби обробляють розчинами або розплавами окисників (нітратів, хроматов і ін.). Хімічне оксидування використовують для пасивації металевих поверхонь з метою захисту їх від корозії, а також для нанесення декоративного покриття на чорні і кольорові метали і сплави. У виробництві електровакуумних приладів його застосовують для чорніння масок кольорових кінескопів та ін. Деталей з метою отримання поверхні з низьким коефіцієнтом відбиття світла і високим коефіцієнтом теплового випромінювання. Хімічне оксидування чорних металів проводять в кислотних або лужних складах при 30-100 ° С. Зазвичай використовують суміші соляної, азотної або ортофосфорної кислот з добавками з'єднань Mn, Ca (NO3) 2 та ін. Лужне оксидування проводять в розчині лугу з добавками окислювачів при 30-180 ° С. Оксидні плівки на поверхні чорних металів отримують також в розплавах, що складаються з лугу, NaNO3 і NaNO2. MnO2 при 250-300 ° С. Після оксидування вироби промивають, сушать і іноді піддають обробці в окислювачах (K2 Cr2 O7) або промаслюється. Хімічне оксидування застосовують для обробки деяких кольорових металів. Найбільш широко поширене хімічне оксидування виробів з магнію і його сплавів в розчинах на основі K2 Cr2 O7. Мідні або меднёние вироби окислюють в складах, що містять NaOH і K2 S2 O8. Іноді хімічне оксидування використовують для оксидування алюмінію і сплавів на його основі (дуралюмина). До складу розчину входять Н3 РО4. CrO3 і фториди. Однак за якістю оксидні плівки, отримані хімічним оксидуванням, поступаються плівкам, нанесеним методом анодування.
Електрохімічне оксидування. або анодне оксидування (анодування), деталей проводять в рідких (рідинне оксидування), рідше в твердих, електролітах. Поверхня окисляемого матеріалу має позитивний потенціал. Рідинне оксидування в водних і неводних розчинах електроліту застосовують для отримання захисних, декоративних покриттів і діелектричних шарів на поверхні металів, сплавів і напівпровідникових матеріалів при виготовленні приладів зі структурами метал-діелектрик-напівпровідник і НВЧ інтегральних схем, оксидних конденсаторів, комутаційних плат на основі алюмінію і інших металів. Найбільш широко анодне оксидування використовують для нанесення оксидних шарів на конструкції з Al і його сплавів. При цьому отримують захисні (товщиною 0,3-15 мкм), зносостійкі і електроізоляційні (2-300 мкм), кольорові і ематаль-покриття (емалеподобние), а також тонкошарові (0,1-0,4 мкм) оксидні плівки. Для освіти товстих оксидних шарів застосовують в основному розчинами H2 SO4 і CrO3. Тонкі оксидні плівки отримують в розчинах на основі Н3 РО4 і Н3 ВО3. Кольорове анодування проводять в розчинах, що містять органічні кислоти (щавлеву, малеїнову, сульфосаліцилову і ін.). Ематаль-покриття отримують в електролітах, що містять, як правило, CrO3. Анодування магнію і його сплавів здійснюють в розчинах, що містять NaOH, фториди, хромати металів. Анодне оксидування стали проводять в розчинах лугу або CrO3. Методи анодного оксидування набувають поширення в напівпровідниковій технології, особливо для отримання оксидних шарів на напівпровідниках типу AIIIBV, AIIBVI і т.п.
Плазмове оксидування проводять в кислородсодержащей низькотемпературної плазмі, утвореної за допомогою розрядів постійного струму, ВЧ і СВЧ розрядів. Таким способом одержують оксидні шари на поверхні кремнію, напівпровідникових сполук типу AIIIBV при виготовленні напівпровідникових приладів і інтегральних схем, при створенні тунельних переходів на основі плівок Nb і Pb в кріоелектронних інтегральних схемах, а також для підвищення світлочутливості срібно-цезієвих фотокатодов. Різновид плазмового оксидування - іонно-плазмове оксидування, що проводиться в високотемпературної кислородсодержащей плазмі НВЧ або дугового розряду в вакуумі (близько 1 Па) і температурі оброблюваної поверхні не вище 430 ° С. При такому способі оксидування іони плазми досягають поверхні виробу з енергіями, достатніми для їх проникнення в поверхневий шар і часткового його розпилення. Якість оксидних плівок, отриманих цим методом, можна порівняти з якістю плівок, вирощених при термічному оксидуванні, а за деякими параметрами перевершує їх.