硅片表面是硅晶体的一个断面 , 由结晶学可知 , 这个表面所有的晶格都处于破坏状态 ,即有一层或多层硅原子的键被打开 , 呈现一层到几层的悬挂键 , 又称之为不饱和键。由物化性质可知 , 非饱和化学键化学活性高 , 处于不稳定状态 , 极易与周围的分子或原子结合起来 , 这就是所谓的“吸附”。被吸附的杂质粒子并不是固定不动的 , 而是在其平衡位置附近不停地振动着 , 其中一些被吸附的杂质粒子由于获得较大的动能而脱离硅片表面 , 重新回到周围介质 ( 如空气 ) 中去 , 这种现象称为“解吸”。与此同时 , 在介质中的另一些粒子又会在硅片表面上重新被吸附。在一般情况下 , 硅片表面层所吸附的杂质粒子处于动态平衡状态。
对于硅片表面来说 , 吸附是一种放热过程 ,而解吸是一种吸热过程。升高温度有利于硅片表面杂质粒子的解吸。而以各种手段提供杂质粒子解吸所需要的能量 , 也就构成了不同名目的清洗。
吸附可分为物理吸附和化学吸附 , 二者的区别主要在于吸附力的产生形式和大小的不同。对于物理吸附 , 其吸附力来自于固体和被吸附分子间的范德瓦斯引力 , 而化学吸附则是靠化学键力结合 , 这种成键的力在一定情况下是共价键力 , 但也或多或少地混合着离子的相互作用力。化学吸附的吸附热比物理吸附要大得多 , 且化学吸附具有小得多的平衡间距 , 所以要使化学吸附的杂质解吸需要更大的能量。
化学吸附时 , 吸附层内被吸附的原子数等于硅片表面原子数 , 因为硅在不同晶面的原子数是不同的 , 所以各面吸附层内被吸附的原子数也不同。物理吸附时 , 吸附层内的原子数取决于以液相或固相状态存在于表面上的被吸附分子的大小 , 即不取决于物质表面性质而取决表面面积和分子吸着面积 , 不同气体分子的吸着面积是不同的。
由于吸附的不可避免性 , 造成了洁净表面概念的相对性。目前大多数处理方法都是希望硅片表面以氢原子为终端 , 其优点是具有很小的表面态密度 , 可使器件的电结构特性稳定。