ОКСИДИРОВАНИЕ, создание оксидной пленки на поверхности изделия или заготовки в результате окислит.-восстановит. реакции. ОКСИДИРОВАНИЕ преимущественно используют для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования ди-электрич. слоев. Различают термодинамически, химический, электрохимический (или анодные) и плазменные методы ОКСИДИРОВАНИЕ

Термическое ОКСИДИРОВАНИЕ обычно осуществляют при нагревании изделий в атмосфере, содержащей О₂ или водяной пар. Например, термическое ОКСИДИРОВАНИЕ 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 поверхности. Легир. стали термически оксидируют при более высокой температуре (400-700 °C в течение 50-60 мин. Магнитные железоникелевые сплавы (пермаллои) оксидируют при 400-800 °С в течение 30-90 мин. Термическое ОКСИДИРОВАНИЕ-одна из важнейших операций пла-нарной технологии; создаваемые диэлектрическая пленки защищают готовые полупроводниковые структуры от внешний воздействий, изолируют активные области дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем. Наиб. часто термическое ОКСИДИРОВАНИЕ применяют при изготовлении кремниевых структур. При этом Si окисляется на глубину около 1 мкм при 700-1200 °С. С нач. 80-х гг. в производстве кремниевых больших интегральных схем ОКСИДИРОВАНИЕ проводят при повышенном (до 10⁷ Па) давлении О₂ или водяного пара (термокомпрессионное ОКСИДИРОВАНИЕ).

При химическом ОКСИДИРОВАНИЕ изделия обрабатывают растворами или расплавами окислителей (нитратов, хроматов и др.). Химическое ОКСИДИРОВАНИЕ используют для пассивации металлич. поверхностей с целью защиты их от коррозии, а также для нанесения декоративных покрытий на черные и цветные металлы и сплавы. В производстве электровакуумных приборов его применяют для чернения масок цветных кинескопов и др. деталей с целью получения поверхности с низким коэффициент отражения света и высоким коэффициент теплового излучения. Химическое ОКСИДИРОВАНИЕ черных металлов проводят в кислотных или щелочных составах при 30-100 °С. Обычно используют смеси соляной, азотной или ортофосфорной кислот с добавками соединение Мn, Ca(NO₃)₂ и др. Щелочное ОКСИДИРОВАНИЕ проводят в растворе щелочи с добавками окислителей при 30-180 °С. Оксидные пленки на поверхности черных металлов получают также в расплавах, состоящих из щелочи, NaNO₃ и NaNO₂, MnO₂ при 250-300 °С. После ОКСИДИРОВАНИЕ изделия промывают, сушат и иногда подвергают обработке в окислителях (К₂Сг₂О₇) или промасливают.

Химическое ОКСИДИРОВАНИЕ применяют для обработки некоторых цветных металлов. Наиб. широко распространено химическое ОКСИДИРОВАНИЕ изделий из магния и его сплавов в растворах на основе К₂Сг₂О₇. Медные или медненные изделия окисляют в составах, содержащих NaOH и K₂S₂O₈. Иногда химическое ОКСИДИРОВАНИЕ используют для ОКСИДИРОВАНИЕ алюминия и сплавов на его основе (дуралюми-нов). В состав раствора входят Н₃РО₄, СrО₃ и фториды. Однако по качеству оксидные пленки, полученные химическим ОКСИДИРОВАНИЕ, уступают пленкам, нанесенным методом анодирования.

Электрохимическое ОКСИДИРОВАНИЕ, или анодное ОКСИДИРОВАНИЕ (анодирова-ние; см. Электрохимическая обработка металлов), деталей проводят в жидких (жидкостное ОКСИДИРОВАНИЕ), реже в твердых электро литах. Пов-сть окисляемого материала имеет положит, потенциал. Жидкостное ОКСИДИРОВАНИЕ в водных и неводных растворах электролита применяют для получения защитных, декоративных покрытий и диэлектрическая слоев на поверхности 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 ОКСИДИРОВАНИЕ используют для нанесения оксидных слоев на конструкции из Al 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 основные растворы H₂SO₄ и CrO₃. Тонкие оксидные пленки получают в растворах на основе Н₃РО₄ и Н₃ВО₃. Цветное анодирование проводят в растворах, содержащих органическое кислоты (щавелевую, малеиновую, сульфосалициловую и др.). Эматалъ-покрытия получают в электролитах, содержащих, как правило, СrO₃. Анодирование магния и его сплавов осуществляют в растворах, содержащих NaOH, фториды, хрома-ты металлов. Анодное ОКСИДИРОВАНИЕ стали проводят в растворах щелочи или CrO₃. Методы анодного ОКСИДИРОВАНИЕ получают распространение в полупроводниковой технологии, особенно для получения оксидных слоев на полупроводниках типа A^IIIB^V, А^ПВ^VI и т. п.

Плазменное ОКСИДИРОВАНИЕ проводят в кислородсодержащей низкотемпературной плазме, образуемой с помощью разрядов постоянного тока, ВЧ и СВЧ разрядов. Таким способом получают оксидные слои на поверхности кремния, полупроводниковых соединений типа A^IIIB^V 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 ОКСИДИРОВАНИЕ-ионно-плазменное ОКСИДИРОВАНИЕ, проводимое в высокотемпературной кислородсодержащей плазме СВЧ или дугового разряда в вакууме (около 1 Па) и температуре обрабатываемой поверхности не выше 430 °С. При таком способе ОКСИДИРОВАНИЕ ионы плазмы достигают поверхности 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 ОКСИДИРОВАНИЕ, а по нек-рым параметрам превосходит их.

Литература: 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 пленоколо Справочник, пер. с англ., т. 1-2, М., 1977; Справочник по электрохимии, под ред. Л. М. Сухотина, Л., 1981. Ю.Н. Ивлиев.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей