薄膜制备技术基础 原著第4版PDF电子书下载

第1章 薄膜技术 1

1．1生物计算（bio-computing）和薄膜技术 1

1．2医用微型机械 5

1．3人工脑的实现（μ-Electronics） 8

1．4大型显示的实现 11

1．5原子操控 12

1．6薄膜技术概略 14

参考文献 18

第2章 真空的基础 20

2．1真空的定义 20

2．2真空的单位 22

2．3气体的性质 23

2．3．1平均速率va 24

2．3．2分子直径δ 25

2．3．3平均自由程L 25

2．3．4碰撞频率Z 26

2．4气体的流动和流导 27

2．4．1孔的流导 28

2．4．2长管的流导（L／a≥100） 28

2．4．3短管的流导 28

2．4．4流导的合成 29

2．5蒸发速率 29

参考文献 30

第3章 真空泵和真空测量 32

3．1真空泵 32

3．1．1油封式旋片机械泵 34

3．1．2油扩散泵 36

3．1．3吸附泵 39

3．1．4溅射离子泵 39

3．1．5升华泵 41

3．1．6冷凝泵 42

3．1．7涡轮泵（分子泵）和复合涡轮泵 44

3．1．8干式机械泵 45

3．2真空测量仪器——全压计 47

3．2．1热导型真空计 48

3．2．2电离真空计——电离规 49

3．2．3磁控管真空计 53

3．2．4盖斯勒（Geissler）规管 54

3．2．5隔膜真空计 55

3．2．6石英晶振真空计 56

3．2．7组合式真空规 57

3．2．8真空计的安装方法 58

3．3真空测量仪器——分压计 59

3．3．1磁偏转型质谱仪 59

3．3．2四极质谱仪 61

3．3．3有机物质质量分析IAMS法 62

参考文献 64

第4章 真空系统 66

4．1抽气的原理 66

4．2材料的放气 68

4．3抽气时间的推算 72

4．4用于制备薄膜的真空系统 73

4．4．1残留气体 74

4．4．2用于制备薄膜的真空系统 75

4．5真空检漏 77

4．5．1检漏方法 77

4．5．2检漏应用实例 79

参考文献 82

第5章 薄膜基础 83

5．1气体与固体 83

5．1．1化学吸附和物理吸附 84

5．1．2吸附几率和吸附（弛豫）时间 88

5．2薄膜的生长 90

5．2．1核生长 91

5．2．2单层生长 92

5．3外延-基板晶体和生长晶体之间的晶向关系 93

5．3．1外延生长的温度 94

5．3．2基板晶体的解理 94

5．3．3真空度的影响 96

5．3．4残留气体的影响 97

5．3．5蒸发速率的影响 97

5．3．6基板表面的缺陷——电子束照射的影响 97

5．3．7电场的影响 98

5．3．8离子的影响 98

5．3．9膜厚的影响 98

5．3．10晶格失配 98

5．4非晶膜层 98

5．4．1一般材料的非晶化（非薄膜） 99

5．4．2非晶的定义 100

5．4．3非晶薄膜 100

5．4．4非晶Si膜的多晶化 101

5．5薄膜的基本性质 102

5．5．1电导 102

5．5．2电阻率的温度系数（TCR） 103

5．5．3薄膜的密度 105

5．5．4时效变化 105

5．5．5电解质膜 106

5．6薄膜的内部应力 107

5．7电致徙动 108

本章小结 110

参考文献 112

第6章 薄膜的制备方法 114

6．1绪论 114

6．2源和膜的组分——如何获得希望的膜的组分 119

6．2．1蒸发和离子镀 119

6．2．2溅射法 120

6．3附着强度 122

6．3．1前处理 122

6．3．2蒸发时的条件 130

6．3．3蒸发法和溅射法的比较（基板不加热情况） 132

6．3．4蒸发、离子淀积、溅射的比较（加热、离子轰击等都进行情况） 133

6．4台阶覆盖率、绕进率、底部覆盖率——具有陡峭台阶的凹凸表面的薄膜制备 135

6．5高速热处理装置（Rapid Thermal Annealing， RTA） 137

6．6等离子体及其在膜质的改善、新技术的开发方面的应用 138

6．6．1等离子体 139

6．6．2等离子体的产生方法 141

6．6．3基本形式和主要用途 144

6．7基板传送机构 144

6．8针孔和净化房 146

参考文献 148

第7章 基板 150

7．1玻璃基板及其制造方法 150

7．2日常生活中的单晶制造及溶液中的晶体生长 152

7．3单晶提拉法——熔融液体中的晶体生长 154

7．3．1坩埚中冷却法 154

7．3．2区熔法（Zone Melting， Flot Zone， FZ法） 154

7．3．3旋转提拉法（切克劳斯基 Czochralski， CZ法） 156

7．4气相生长法 158

7．4．1闭管中的气相生长法 158

7．4．2其他气相生长法 159

7．5石英玻璃基板 159

7．6柔性基板（Flexible） 160

参考文献 161

第8章 蒸镀法 162

8．1蒸发源 162

8．1．1电阻加热蒸发源 162

8．1．2热阴极电子束蒸镀源 165

8．1．3中空阴极放电（HCD）的电子束蒸发源 166

8．2蒸发源的物质蒸气分布特性和基板的安置 167

8．3实际装置 171

8．4蒸镀时的真空度 172

8．5蒸镀实例 173

8．5．1透明导电膜In2 O3 -SnO2系列 173

8．5．2分子束外延（MBE） 174

8．5．3合金的蒸镀——闪蒸 177

8．6离子镀 177

8．6．1离子镀的方式 177

8．6．2对薄膜的影响 180

8．7离子束辅助蒸镀 181

8．8离子渗，离子束表面改性法 182

8．9激光烧蚀法（PLA） 183

8．10有机电致发光，有机（粉体）材料的蒸镀 185

参考文献 187

第9章 溅射 189

9．1溅射现象 189

9．1．1离子的能量和溅射率，出射角分布 190

9．1．2溅射率 191

9．1．3溅射原子的能量 193

9．2溅射方式 193

9．2．1磁控溅射 193

9．2．2 ECR溅射 198

9．2．3射频溅射 198

9．3大电极磁控溅射 199

9．4 “0”气压溅射的期待——超微细深孔的嵌埋 200

9．4．1准直溅射 201

9．4．2长距离溅射 202

9．4．3高真空溅射 203

9．4．4自溅射 205

9．4．5离子化溅射 208

9．5溅射的实例 210

9．5．1钽（Ta）的溅射 210

9．5．2 Al及其合金的溅射（超高真空溅射） 214

9．5．3氧化物的溅射：超导电薄膜和ITO透明导电薄膜 216

9．5．4磁性膜的溅射 220

9．5．5光学膜的溅射（RAS法） 224

参考文献 225

第10章 气相沉积CVD和热氧化氮化 229

10．1热氧化 229

10．1．1处理方式 230

10．1．2热氧化装置 231

10．1．3其他氧化装置 233

10．2热CVD 234

10．2．1主要的生成反应 235

10．2．2热CVD的特征 238

10．2．3热CVD装置 239

10．2．4反应炉 240

10．2．5常压CVD （Normal Pressure CVD， NPCVD） 240

10．2．6减压CVD （Low Pressure CVD， LPCVD） 242

10．3等离子体增强CVD （Plasma Enhanced CVD， PCVD） 244

10．3．1等离子体和生成反应 245

10．3．2装置的基本结构和反应室的电极构造 245

10．4光CVD （Photo-CVD） 247

10．5 MOCVD （Metalorganic CVD） 249

10．6金属CVD 251

10．6．1钨CVD 251

10．6．2 Al-CVD 253

10．6．3 Cu-CVD 254

10．6．4金属阻挡层（TiN-CVD） 257

10．7半球状颗粒多晶硅CVD （HSG-CVD） 258

10．8高介电常数薄膜的CVD 260

10．9低介电常数薄膜 262

10．10高清晰电视机的难关，低温多晶硅膜（Cat-CVD） 265

10．11游离基喷淋-CVD （Radical Shower CVD， RS-CVD） 267

参考文献 268

第11章 刻蚀 274

11．1湿法刻蚀 274

11．2等离子体刻蚀，激发气体刻蚀（圆筒型刻蚀） 277

11．2．1原理 277

11．2．2装置 278

11．2．3配套工艺 279

11．3反应离子刻蚀、溅射刻蚀（平行平板型，ECR型，磁控型刻蚀） 280

11．3．1原理和特征 280

11．3．2装置 284

11．3．3配套工艺 285

11．3．4 Cu和低介电材料（low K）的刻蚀 291

11．4大型基板的刻蚀 292

11．5反应离子束刻蚀，溅射离子束刻蚀（离子束型刻蚀） 292

11．5．1极细离子束设备（聚焦离子束：Focused Ion Beam， FIB） 293

11．6微机械加工 294

11．7刻蚀用等离子体源的开发 297

11．7．1等离子体源 297

11．7．2高密度等离子体（HDP）刻蚀 299

参考文献 301

第12章 精密电镀 304

12．1电镀 304

12．2电镀膜的生长 305

12．3用于制作电子元器件方面的若干方法 307

12．4用于高技术的铜电镀 309

12．5实用的电镀装置示例 311

参考文献 313

第13章 平坦化技术 314

13．1平坦化技术的必要性 314

13．2平坦化技术概要 316

13．3平坦薄膜生长 317

13．3．1选择性生长 317

13．3．2利用回填技术的孔内嵌埋（溅射） 318

13．3．3利用氧化物嵌埋技术的平坦化 319

13．4薄膜生长过程中凹凸发生的防止 320

13．4．1偏压溅射法 320

13．4．2剥离法 321

13．5薄膜生长后的平坦化加工 322

13．5．1涂覆 322

13．5．2激光平坦化 322

13．5．3回填法 323

13．5．4回蚀法 323

13．5．5阳极氧化和离子注入 324

13．6嵌埋技术示例 324

13．7化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）技术 326

13．8嵌刻法 328

13．9平坦化新技术展望 329

13．9．1使用超临界流体的超微细孔的嵌埋技术 330

13．9．2用STP （Spin Coating Film Transfer and Pressing）法的嵌埋技术 332

13．10高密度微细连接 334

参考文献 335