- •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
6.5.2. Методы анализа органических загрязнений на поверхности пластин
Методы, основанные на смачиваемости поверхности пластин жидкостями, позволяют фиксировать физическую неоднородность поверхности, обнаруживать органические загрязнения с чувствительностью 10-5–10-8 г/см2. К этой группе методов относятся методы окунания, пульверизации воды, конденсации воды, запотевания. Указанным методам присущи недостатки: малая чувствительность при низких концентрациях загрязнений; отсутствие возможности контроля других типов загрязнений [40].
Существуют разновидности фотометрического метода: спектрофотометрический, нефелометрический и турбодиметрический, рефрактометрический анализы [40].
Современным методом контроля органических загрязнений является масс-спектрометрический с чувствительностью – 1010 1011 мол/см2.
6.5.3. Методы анализа металлических загрязнений на поверхности пластин
Электрохимические методы. В данную группу включают: электрогравиметрический, кулонометрический, полярографи-ческий, кондуктометрический анализы. Электрохимические методы контроля могут быть разделены на потенциометрические и вольтамперметрические. Методы предназначены в основном для анализа жидких технологических сред и исследования поверхностей на предмет содержания на них примесей ионов металлов [40].
Радиохимические методы. Радиохимические методы включают в себя нейтронно-активационный анализ, метод радиоактивных индикаторов и др. Приведенные методы не применяются из-за низкой чувствительности (до 10-10 г/см2) [40].
Электронная Оже-спектроскопия (ЭОС), метод локального рентгеновского анализа обеспечивают анализ поверхности с высокой чувствительностью (до 0,1 ат.%) [45].
Наиболее приемлемым для анализа распределения примесей по поверхности и глубине образцов является метод вторичной ионной масс-спектроскопии (ВИМС) с чувствительностью до 10-6 ат% [40,42,46].
6.5.4. Методы исследования рельефа поверхности подложек
Методом сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) исследуют свойства поверхностей материалов в диапазоне микронного, атомного уровней [28,29]. В СЗМ существует метод исследования поверхности полупроводниковых пластин с применением атомно-силовой микроскопии [30,47]. Этот метод весьма привлекателен низкими требованиями к подготовке образцов [48]. АСМ используется для контроля характеристик поверхности полупроводниковых пластин в процессе проведения процессов "жидкостных" химических обработок подложек [30]. Предполагается, что за этим методом будущее контроля характеристик поверхности подложек.
6.6. Технологические процессы очистки поверхности полупроводниковых пластин
Основные принципы, на которых базируется любая технология очистки поверхности подложек, заключаются в следующем.
Технологические процессы должны состоять из ряда последовательных операций, из которых каждая предназначена для удаления одного или нескольких видов загрязнений. Технологические процессы увязываются с общим технологическим маршрутом изготовления приборов.
Для химической очистки подложек следует применять вещества, у которых продукты взаимодействия с загрязнениями легко удаляются с поверхности при последующей обработке.
Поскольку в технологии микроэлектроники постоянно совершенствуются технологические методы и отдельные операции (например, для уменьшения минимального топологического размера) необходимо постоянно совершенствовать методы очистки [49].
Способы воздействия на поверхность пластин, применяемые в технологиях очистки, по характеру процесса делят на физические, химические, физико-химические. Так как процессы очистки полупроводниковой поверхности постоянно совершенствуются комбинированием и сочетанием различных методов, деление это условно. По агрегатному состоянию среды обработки методы очистки поверхности пластин подразделяются на "жидкостные" и "сухие" [50]. "Жидкостные" методы включают обработку в жидкостях и парах [51,52]. Обработка в газовой среде или в вакууме относится к "сухим" методам очистки поверхности пластин. Общая схема "жидкостной" химической очистки поверхности подложек выглядит следующим образом: обработка в химических растворах, отмывка в воде, сушка. Существуют различные разработки и модификации процессов очистки [53]. Основные будут рассмотрены подробнее.