- •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
2.4 Термохимия. Использование первого закона тд.
Большинство технологических операций при изготовлении электронных устройств (ЭУ) осуществляется при температуре гораздо выше комнатной и часто с протеканием химических реакций. При протекании хим. реакций происходит глубокое изменение вещества, сопровождающееся поглощением или выделением тепла. Знание тепловых эффектов сопровождающих химические реакции позволяет сознательно управлять ими. Меняя соответствующим образом внешние условия, окружающие объект производства среды.
Термохимия (ТХ) занимается экспериментальным изучением тепловых эффектов при химических превращениях, включая агрегатные превращения. Ранее отмечалось, что многообразие химических превращений по тепловому балансу можно разделить на 2 группы:
Экзотермическая (с выделением тепла)
Эндотермическая (с поглощением тепла).
К экзотермическим относится большинством реакций образования, соединения простых веществ.
Пример:
С(графит) + O2 = СO2 + 94,05 ккал
С(алмаз) + O2 = СO2 + 94,5 ккал
Pb + S(ромб) = PbS + 22,54 ккал
К эндотермическим относится большинство реакций диссоциаций (разделение, распадание) химических соединений на простые вещества.
Пример:
2Н2O(ж) = 2Н2 +О2 – 136,64 ккал
кроме того С(алмаз) + 2S(ромб) = СS(ж) – 21,0 ккал
2С(графит) + Н2 = С2Н2 – 54,19 ккал
Существуют реакции сопровождающиеся поглощением или выделением очень малого количества тепла. При некоторых условиях тепловой эффект близок к нулю.
KI + I2 = KI3 + 0,8 ккал
В реакциях образования соединений из простых веществ тепловые эффекты обычно рассчитываются на один моль продукта реакции и коэффициенты подбираются с таким расчетом, чтобы у формулы главного продукта записанного в правой части уравнения коэффициент был равен единице.
Пример:
Zn(твердый) + ½*O2(газ) = ZnО(твердый) + 83 ккал
Переход реагирующих веществ из одного агрегатного состояния в другое связан так же с выделением или поглощением тепла, поэтому ТХ уравнения должны содержать указание на агрегатное состояние продуктов реакций. А для кристаллических веществ указания их модификации, если возможно их существование в нескольких модификациях.
Пример:
С(алмаз) = С(графит) + 0,45 ккал
С ТХ уравнениями можно производить алгебраические действия. Если рассмотреть изопроцессы с учетом ТХ, то при постоянном объеме, выделяемая системой теплота, равно убыли внутренние энергии. При постоянном давлении Qp= -∆H, т.е. система переходит в состояние с меньшей энтальмией. Если учесть уравнение Менделеева-Клайперона, то соотношение между QV и QP можно представить формулой:
Qp = QV - ∆nRT (2.26)
следовательно ∆H = ∆U + ∆nRT. Т.е. тепловой эффект при постоянном давлении отличается от теплового эффекта при постоянном объеме на величину работы, совершаемой за счет изменения числа молей газообразных участков реакции при постоянном давлении.
Пример.
СОГАЗ + Н2ОГАЗ = СО2ГАЗ + Н2ГАЗ + Q
При реакции не происходит изменения числа молей ∆n=0 и Qp = QV.
N2ГАЗ + 3Н2ГАЗ = 2NH3ГАЗ + Q
∆n=2-4 = -2 т.е. число молей уменьшилось, поэтому реакция сопровождается уменьшением объема, сопровождаемая при этом работа будет отрицательной, поэтому Qp больше QV. При реакции ZnТВ + H2SO4Ж = ZnSO4Ж + H2 + Q возникает один моль газа, т.е. ∆n=1 т.е. происходит увеличение объема, а сопровождающаяся работа расширение положительно и Qp меньше QV . Т.е. в системе состоящей только из жидкости или твердых веществ изменения объема очень малы, поэтому для них Qp примерно равно QV