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目录 1

第一章 概论 1

第二章 薄膜间的相互作用对硅元件工艺的影响 12

2.1 引言 12

2.2 肖特基势垒接触的不稳定性 13

2.2.1 纯铝肖特基势垒二极管 13

2.2.2 硅-掺杂铝肖特基势垒二极管 17

2.2.3 金属硅化物的形成 21

2.3 金属层之间的相互扩散 25

2.3.1 金——过渡族金属层 26

2.3.2 铝——多晶硅间的相互作用 28

2.3.3 扩散阻挡层 32

2.4.1 导体的冶金学 37

2.4 电迁移 37

2.4.2 接触的冶金学 40

2.5 铝合金薄膜在处理过程中的腐蚀 43

第三章 固体-固体界面的化学和物理学 49

3.1 引言 49

3.2 近理想表面 50

3.3 单晶薄膜 52

3.4 失配位错 52

3.5 复合界面相的热力学 54

3.6 形成界面相的动力学 58

3.7 垂直于界面的相互扩散 59

3.8 块体、表面和界面相图 59

3.9 结论 60

4.1 引言 62

第四章 半导体-导体间的界面 62

4.2 界面两侧的电位差 63

4.3 取决于半导体阴离子的势垒φp 65

4.4 理论探讨 66

4.5 扩展应用于半导体-电解质界面 69

4.6 能够达到的势垒φ值范围有多大 70

4.7 摘要 72

第五章 薄膜的沉积和特性 74

5.1 引言 74

5.2 薄膜微观结构的变化 75

5.2.1 外延生长单晶薄膜 75

5.2.2 双晶体金属薄膜 78

5.2.3 同晶轴织构薄膜 81

5.2.4 不规则取向的细晶粒薄膜 83

5.2.5 非晶态薄膜 84

5.2.6 人造超晶格薄膜 85

5.2.7 一维的金属薄膜导线 87

5.3 薄膜成分的改变 88

5.3.1 溅散沉积固定成分的合金薄膜 88

5.3.2 应用二个蒸发源控制沉积成分 89

5.3.3 汽相淬火形成的过饱和现象 90

5.3.4 用离子注入调节成分 91

5.3.5 薄膜反应形成的平衡和亚稳态相 92

5.4 薄膜沉积 93

5.4.1 引言 93

5.4.2 沉积可变参数 94

5.4.3 外电场对薄膜沉积的影响 95

5.4.4 沉积技术 96

5.5.1 用散射过程测定特性技术的引言 97

5.5 薄膜的特性测定 97

5.5.2 表面形态 98

5.5.3 内部的微观结构 100

第六章 深度剖析技术 112

6.1 引言 112

6.2 粒子能量损失分析技术 115

6.2.1 卢瑟福反向散射能谱 116

6.2.2 离子激发X射线，原子核反应和共振或非卢瑟福反向散射 125

6.3 溅射截取剖面 127

6.3.1 单种元素层 127

6.3.2 层状结构和界面效应 132

6.3.3 化合物和合金层 134

6.4.1 表面分析方法——AES和ISS 137

6.4 表面分析和溅射剖面的联用 137

6.4.2 检测被溅散物的方法——SIMS 141

6.5 既用能量损失又用溅射剖面的分析方法 143

6.5.1 反向散射和AES 143

6.5.2 反向散射和SIMS 145

6.6 横向面的不均匀性 146

6.7 辅助技术 147

6.8 结论 148

第七章 晶粒间界的扩散 153

7.1 引言 153

7.2 解析方法的评论 155

7.2.1 晶粒间界的扩散动力学 155

7.2.2 块体样品的解析 157

7.2.3 薄膜的解析 159

7.3 解析模型 161

7.3.1 孤立间界 162

7.3.2 平行间界 173

7.3.3 C类动力学 180

7.3.4 驱动力作用下的扩散 188

7.4 实验技术 192

7.4.1 放射性示踪原子剖析 194

7.4.2 横向弥散测量 199

7.4.3 表面技术 203

7.5 实验结果 218

7.5.1 示踪原子剖析的结果 218

7.5.2 其它技术测得的数据 227

7.6 溶解物质对晶粒间界扩散的影响 229

7.6.1 自体扩散和晶粒间界能之间的关系 230

7.6.2 因自体扩散派生的溶质对晶粒间界能的影响 234

7.6.3 溶质对晶粒间界扩散的各种效应 236

第八章 薄膜中的电迁移 241

8.1 引言 241

8.2 薄膜中电迁移现象概论 244

8.2.1 物质传输 244

8.2.2 流束离散 248

8.2.3 温度分布和电流挤集 251

8.3 测量技术 254

8.3.1 物质的累积或耗散测量 255

8.3.2 导线的寿命试验 256

8.3.3 电阻测量 256

8.3.5 移动速度的测量 260

8.4 纯金属薄膜的结果 262

8.4.1 铝 263

8.4.2 金 265

8.4.3 其他金属 268

8.5 合金化对物质传输的作用 269

8.6 失效模型 276

8.6.1 热学理论 277

8.6.2 热学模型 278

8.6.3 统计模型，几何结构和晶粒大小的作用 284

8.7 改进薄膜导体的方法 289

8.7.1 晶粒尺寸 289

8.7.2 介质覆盖层 290

8.7.3 合金 292

第九章 金属-金属间的相互扩散 304

9.1 引言 304

9.2 固溶体 305

9.2.1 可相互溶混的单晶薄膜 305

9.2.2 部分溶混的单晶薄膜 310

9.2.3 多晶薄膜（Ag-Au,Pd-Au） 312

9.2.4 相互渗透和晶粒增大 324

9.3 化合物相 327

9.3.1 单晶薄膜 327

9.3.2 多晶薄膜 331

9.3.3 晶粒增大 332

9.3.4 实例 334

9.4 氧化作用和化学效应 342

9.5 扩散阻挡层 344

9.6 金属-金属薄膜间相互作用的数据概述 345

8.3.4 交叉条状样品实验 357

第十章 硅化物的形成 362

10.1 引言 362

10.2 硅化物形成过程的分析 366

10.2.1 样品制备 366

10.2.2 实验分析技术 366

10.2.3 形成硅化物的例子 371

10.2.4 硅化物形成过程的综述 376

10.2.5 实际应用中的问题 379

10.3.1 理想的标识物 383

10.3 标识物的移动 383

10.3.2 界面吸引力 384

10.3.3 实际使用的实验方法 386

10.3.4 扩散的物质 390

10.3.5 标识物的解析 391

10.4 形成硅化物的机理 395

10.4.1 绪言 395

10.4.2 金属-硅系统的热力学数据 398

10.4.3 形成硅化物的动力学原理 403

10.4.4 第一相成核过程的预测 405

10.5 结论 406

第十一章 金属-化合物半导体之间的反应 410

11.1 引言 410

11.2.1 冶金学 413

11.2 向外扩散的效应 413

11.2.2 电学效应 417

11.3 化合物的形成 420

11.3.1 化学学 420

11.3.2 动力学 425

11.3.3 电学效应 427

11.4 比较惰性的界面 429

11.5 应用 431

11.5.1 肖特基势垒 431

11.5.2 欧姆接触 434

第十二章 固相外延 438

12.1 引言 438

12.1.1 基本概念 438

12.1.2 需要传输媒介质的固相外延 438

12.2 需要传输媒介质的固相外延 440

12.2.1 金属-半导体间的反应；一般原理 440

12.1.3 不用金属传输媒介质的固相外延 440

12.2.2 Al-Ge系统 441

12.2.3 Al-Si系统 446

12.2.4 Si-Ag系统 453

12.2.5 Si-Au系统 454

12.2.6 单纯共晶体系统的固相外延概论 455

12.2.7 Pd-Si系统 456

12.2.8 Ni-Si系统 473

14.4.4 催化 474

12.2.9 关于在形成化合物的体系中固相外延的讨论 474

12.3.1 绪言 475

12.3 不用传输媒介质的固相外延 475

12.3.2 Si上的固相外延 476

12.3.3 Ge上的固相外延 484

12.4 结论 485

13.1.1 引言 488

13.1 肖特基和巴丁势垒 488

第十三章 界面反应对金属-半导体接触电学特性的影响 488

13.1.2 界面态 490

13.1.3 半导体-真空界面 492

13.1.5 势垒高度的一般表达式 493

13.1.4 半导体-金属界面（弱化学键合） 493

13.1.6 φB、φ0和Nss的实验数据 497

13.1.7 界面态对反向饱和电流的影响 499

13.1.8 半导体-金属界面（强化学键合） 499

13.2 插入的氧化物层 501

13.2.1 引言 501

13.2.2 氧化物势垒接触中的反常现象 504

13.2.3 氧化物势垒接触的实验研究 504

13.2.4 少数载流子的高密度注入模型 506

13.2.5 界面电荷的测量 508

13.2.6 电流流通造成的界面陷阱密度的变化 513

13.2.7 脉冲电流-电压特性 518

13.3.1 耗尽层的电容-电压特性 525

13.3 肖特基-巴丁势垒接触的电学特性 525

13.3.2 镜象力效应 526

13.3.3 正向电导 527

13.3.4 反向电导 534

13.4 隧道效应和热电子-场发射 536

13.4.1 热电子-场发射理论 537

13.4.2 接触电阻 540

13.5 和半导体的欧姆接触 541

第十四章 离子注入的金属层 547

14.1 引言 547

14.2 实验技术 549

14.2.1 注入方法 549

14.2.2 分析技术 553

14.3 离子注入金属的一般性质 558

14.3.1 原子的位移 559

14.3.2 晶格中的位置 560

14.3.3 热效应 562

14.3.4 扩散的增加 564

14.3.5 析出过程 566

14.4 应用 568

14.4.1 超导性 568

14.4.2 腐蚀 571

14.4.3 机械性能 573

14.4.5 磁性 574

14.4.6 亚稳态合金的冶金学 575

14.4.7 平衡态合金的冶金学 577

14.5 结论 580