- •Введение
- •1. Основы молекулярно- кинетической теории (мкт).
- •1.1 Количественное выражение элементов системы.
- •1.2 Мкт газов.
- •1.3 Изопроцессы
- •1.4 Закон Авагадро.
- •1.5 Закон Дальтона.
- •1.6 Вероятный характер скорости хаотического движения.
- •1.7 Реальные газы
- •2 Термодинамика
- •2.1 Основные понятия и определения термодинамики.
- •2.2 Понятие о тд системах.
- •2.3 Законы начала термодинамики. Их использование.
- •2.4 Термохимия. Использование первого закона тд.
- •2.5 Закон Гесса.
- •2.6 Теплота образования
- •2.7. Теплота растворения
- •2.8 Теплота нейтрализации
- •2.9 Зависимость тепловых эффектов от температуры.
- •3 Второй закон термодинамики
- •3.1 Обратимые и необратимые процессы.
- •3.2 Характеристические функции тд систем.
- •3.3 Направление протекания процессов.
- •3.4 Химический потенциал
- •4.1 Закон действия масс. Константа равновесия.
- •4.2 Правило фаз
- •4.3 Общие представления о диаграммах состояния.
- •4.4 Однокомпонентные системы
- •4.5 Двухкомпонентные системы
- •4.6 Основные виды диаграмм состояния двухкомпонентных систем.
- •4.7 Термический анализ.
- •4.8 Фазовые переходы
- •5 Закон Рауля.
- •6 Физико-химические особенности процессов подготовки подложек при получении эс и микроэлектронных изделий
- •6.1 Поверхностные явления при изготовлении ис, эс
- •6.2. Технология очистки подложек для производства микроэлектронных изделий
- •6.2.1. Важность снижения уровня загрязнений
- •6.2.2. Классификация загрязнений
- •6.2.3. Источники загрязнений
- •6.3. Влияние загрязнений на характеристики микроэлектронных изделий
- •6.3.1. Механические загрязнения
- •6.3.2. Металлические загрязнения
- •6.3.3. Микронеровности поверхности
- •6.3.4. Кристаллические дефекты
- •6.4. Механические загрязнения на поверхности полупроводниковых пластин
- •6.4.1. Адгезия механических частиц на поверхность полупроводниковых пластин
- •6.4.2. Удаление загрязнений с поверхности пластин в процессах химической обработки
- •6.4.3. Очистка поверхности подложек в перекисно-аммиачном растворе
- •6.5. Методы исследования состояния и характеристик поверхности подложек
- •6.5.1. Методы анализа частиц на поверхности пластин
- •6.5.2. Методы анализа органических загрязнений на поверхности пластин
- •6.5.3. Методы анализа металлических загрязнений на поверхности пластин
- •6.5.4. Методы исследования рельефа поверхности подложек
- •6.6. Технологические процессы очистки поверхности полупроводниковых пластин
- •6.6.1. "Жидкостная" химическая обработка
- •6.6.2. Методы проведения "жидкостной" химической обработки
- •6.6.3. "Сухая" химическая обработка
- •6.7. Проблемы очистки поверхности полупроводниковых пластин
- •6.7.1. Влияние химической обработки на шероховатость поверхности Si пластин
- •6.7.2. Проблемы нежелательного формирования слоев оксида на поверхности кремниевых пластин
- •6.7.3. Органические загрязнения на поверхности полупроводниковых пластин
- •7. Физико-химические аспекты получения многослойных структур
- •7.1. Имплантация ионов водорода в кремниевые пластины
- •7.2. Особенности технологии прямого сращивания подложек
- •7.3. Сращивание пластин, покрытых SiO2
- •7.4. Состояние сращенных пластин
- •7.5. Плоскостность пластин
- •7.6. Утончение сращенных пластин
- •7.7. Микродефекты сращенных структур
- •7.8. Радиационные свойства многослойных структур
- •7.9. Движение и залечивание пор на границе сращивания стандартных пластин кремния
- •7.9.1. Скорость движения пор, связанных с диффузионными потоками в объеме матрицы, в поле температурного градиента
- •7.9.2. Скорость перемещения пор за счет диффузии атомов на ее поверхности в поле температурного градиента
- •7.9.3. Скорость перемещения пор за счет диффузии атомов в объеме в поле температурного градиента
- •7.9.4. Скорость движения пор в неоднородном поле напряжений при разных механизмах перемещения
- •7.9.5. Диффузионное движение пор вблизи границы кристалла, обусловленное поверхностной диффузией
- •7.9.6. Диффузионное движение пор под действием сил со стороны дислокаций
- •7.9.7. Рекристаллизация, спекание и залечивание пор
- •7.10. Пористый кремний в технологии прямого соединения
- •7.10.1. Теория и экспериментальные исследования заращивания пористых слоев
- •7.10.2 Осаждение слоев кремния на стенках пор и капилляров из парогазовых смесей
- •8. Исследование физико-химических свойств многослойных структур
- •8.1. Определение энергии связи прямого связывания пластин кремния методом генерации трещины между поверхностями сращивания
- •8.2. Исследование многослойных структур и материалов, используемых в процессе их производства эс, методами позитронной аннигиляционной спектроскопии
- •8.2.1. Сущность и особенности методов позитронной аннигиляционной спектроскопии
- •8.2.2. Теория метода ураф и результаты исследований
- •8.2.3. Определение концентрации электронов np в зоне проводимости металлов
- •8.2.4. Исследование полупроводников методом пас
- •8.3. Исследование поверхности пластин
- •8.3.1. Метод масс-спектрометрического исследования процесса термодесорбции с поверхности кремниевых пластин
- •8.3.2. Измерения контактной разности потенциалов подложек
- •8.3.3. Влияние адсорбции на электронные свойства поверхности твердых тел
- •Список литературы к главе 8
1. Основы молекулярно- кинетической теории (мкт).
Объектом изучения МКТ является вещество во всех состояниях (твердом, жидком, газообразном). Основные исходные положения МКТ:
Атомы простого химического вещества абсолютно одинаковы. (Вещество – простейший вид материи с ненулевой массой покоя. Материал – одно или несколько веществ созданных для целенаправленного применения).
Атомы находятся в непрерывном, хаотическом движении (абсолютного нуля в природе нет).
Между атомами действуют силы притяжения, но на очень малых расстояниях действуют силы отталкивания.
Мельчайшие частицы вещества, состоящие из двух или более числа атомов, называются молекулами, их движение описывается законами механики в первом приближении.
Тепловое движение атомов и молекул в твердых, жидких и газообразных телах имеет различия. В твердых телах атомы совершают беспорядочные колебания относительно положения, в котором силы притяжения и отталкивания со стороны других атомов уравновешены. В жидких телах атомы и молекулы находятся друг относительно друга в таких же положениях, но кроме колебаний относительно положения равновесия они свободно могут перемещаться и друг относительно друга. В газообразном состоянии наблюдается хаотическое движение атомов и молекул ни чем не ограниченное.
Хаотическое движение называется тепловым (броуновским). Эйнштейн показал (1905), что при хаотическом движении и бесконечно большом времени наблюдается средний квадрат проекции движения x2 на какую-либо ось в отсутствии внешней энергии и с учетом сил, действующих внутри самой системы, пропорционален времени t и коэффициенту диффузии частиц D. D зависит от k – постоянная Больцмана, - вязкость среды, a – радиус частоты,
D=(kT)/(6a) (1.1)
x2=2Dt (1.2)
(1.2) - соотношение Эйнштейна.
Законы движения броуновских частиц носят вероятностный характер, и пока известен только один способ уменьшения интенсивности броуновского движения.
1.1 Количественное выражение элементов системы.
Любое вещество состоит из частиц структурных элементов. Основные частицы: молекулы, атомы, ионы. Молекула - это мельчайшая частица вещества, сохраняющая химические свойства этого вещества. Атом – это мельчайшая частица, которая является носителем химических свойств вещества, но не сохраняющая их. Ионы – это атомы или молекулы, у которых имеется избыток или недостаток электронов (избыток “-“, недостаток “+” ион). Ион не нейтральная величина в отличии от молекул и атомов.
Для определения количества частиц, из которых состоят вещества, используют физическую величину количества вещества. - количество вещества пропорционально числу частиц, т.е. структурных элементов содержащихся в теле, независимо от агрегатного состояния. Единицей количества вещества является [моль]. Моль – это количество вещества, содержащее столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в 12 граммах изотопа углерода C12. Изотопы – это вещества, имеющие одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.
Отношение числа молекул вещества N к количеству вещества называется числом Авогадро.
Na=N/=6,02*1023 [моль-1]
Оно показывает, сколько атомов или молекул содержится в одном моле вещества. Т.о. в 12 граммах C12 содержится 6,02*1023 атомов. Масса одного моля вещества называется молярной массой M. Она определяется, как отношение:
M=m/ [г/моль] (1.3)
Зная молекулярную массу можно определить массу 1 молекулы:
m0=m/N=m/(Na)=M/Na [г] (1.4)
Т.о. масса 1 моля углерода C12 равна 12 граммам. Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением:
Mr=m0/((1/12)m0C12) (1.5)
Все эти параметры, а также скорость частиц и кинетическая энергия поступательного движения и т.д., относятся к микроскопическим параметрам. К макропараметрам вещества, как физического тела, относятся объем, давление, температура и другие, не зависящие от природы частиц. Задачей МКТ является выявление связи между микро- и макроскопическими параметрами.