- •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
1.2 Мкт газов.
Газ будучи заключенным в оболочку давит на нее. Давление объясняется ударениями движущихся молекул о стенки сосуда, с передачей импульса p=mv. Хаотическое движение приводит к тому, что давление газа одинаково во всех направлениях, для объяснения свойств используют модель идеального газа.
Газ считается идеальным, если:
Между молекулами отсутствуют силы притяжения, т.е. молекулы ведут себя, как абсолютно упругие тела.
Газ очень разряжен, т.е. расстояние между молекулами много больше, чем размеры самих молекул.
Тепловое равновесие достигается мгновенно по всему объему.
Эти условия выбраны, т.к. они могут осуществляться в некоторых случаях для реальных газов. Т.о. при соответствующем разряжении, комнатной температуре и атмосферном давлении, реальные газы слабо отличаются от идеальных. Основное уравнение МКТ газа выглядит следующим образом:
P=(1/3)nm0v2 (1.6)
Где p- давление, m0- масса молекулы, n- концентрация молекул, v2- среднеквадротичная скорость. Т.к. классическая энергия равна mv2/2, то подставив ее в выражение давления получим уравнение МКТ идеального газа:
P=(2/3)nEкин (1.7)
Определив давление нельзя узнать кинетическую энергию и концентрацию, т.к. их нахождение связано с физической величиной, называемой температурой. Температура описывает состояние термодинамического равновесия, такое состояние при котором не происходит изменения микроскопических параметров. Т.о. температура, как ТД параметр характеризует тепловые состояния системы и измеряется степенью отклонения принятой за ноль. Температура, как МК величина, характеризует интенсивность хаотичного движения молекул, оцениваемого их средней кинетической энергией:
Екин=(3/2)kT (1.8)
Где k- постоянная Больцмана, равная отношению универсальной газовой постоянной к числу Авогадро, равна 1,38*10-23 Дж/К. а универсальная газовая постоянная равна Rm=RM (1.9)
где Rm=8,31 [Дж/мольК], R=[Дж/кгК] справочная величина зависит от природы газов. Универсальная газовая постоянная показывает, какую работу совершает 1 моль идеального газа при нагревании на 1 K.
В ТЭФ вводиться понятие среднеквадратичной скорости частиц:
v2=nk=1vк2/N (1.10)
v2=3RT/M (1.11)
Однако более вероятная квадротичная скорость равна 2RT/M.
Состояние системы можно полностью определить, зная параметры (основные параметры состояния):
Давление (p)
Температура (T)
Объем (V).
Уравнения, связывающие эти 3 параметра, являются результатом обобщения опытных данных, и их следует принимать следующим образом: при переходе данной массы газа из одного состояния в другое произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру, есть величина постоянная:
(p1V1)/T1=(p2V2)/T2 pV=const (1.12)
(14) - уравнение состояния идеального газа.
Для произвольной массы газа единичное состояние описывается уравнением Менделеева-Клапейрона:
pV=(m/M)RT (1.13)
уравнение Менделеева-Клапейрона показывает, что для данной массы какого-либо газа, возможно изменение трех параметров характеризующих состояние идеального газа. Однако многие процессы в производстве и природе происходят так, что достаточно изменить 2 параметра из 5. особую роль в технологии играют 3 изопроцесса., изопроцесс происходящий с данной массой газа при одном постоянном параметре из трех. Используя уравнение состояния можно получить законы для изопроцессов.