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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑薄膜材料与薄膜技术复习资料全 . . . 薄膜材料与薄膜技术 第一章 1.真空度划分： 粗真空：105-102Pa 接近大气状态热运动为主 低真空：102-10-1Pa 高真空：10-1-10-6Pa 超高真空：500）、冷壁（LTCVD） 发生的典型化学回响（记住四条）：分解回响、恢复回响、氧化回响、氮化回响、碳化回响按照不同激活方式分类： 激光化学气相沉积（LCVD） 定义：利用激光源产生出来的激光束实现化学气相沉积的一种方法（激光加热分外局域化）光化学气相沉积（PCVD） 定义：高能光子有选择性地激发外观吸附分子或气体分子而导致键断裂、产生自由化学粒子
2、形成膜或在相邻的基片上形成化学物 等离子体巩固化学气相沉积（PECVD） 定义：在等离子体中电子平均能量足以使大多数气体电离或分解 优点：比传统的化学气相沉积低得多的温度下获得单质或化合物薄膜材料 缺点：由于等离子体轰击，使沉积膜外观产生缺陷，回响繁杂，也使薄膜的质量有所下降。应用：用于沉积各种材料，包括SiO2、Si3N4，非晶Si：H、多晶Si、SiC等介电和半导体膜。分类：射频（R-PECED）、高压电源（PECVD）、微波（m-PECVD）、旋绕电子加速微波（mECR-PECVD）辨析PCVD 、LCVD 、PECVD？ 4.电镀 定义：电流通过导电液中的滚动而产生化学回响最终在阴极上
3、（电解）沉积某一物质的过程。 5.化学镀 定义：不加任何电场、直接通过化学回响而实现薄膜沉积的方法 6.阳极沉积回响 定义：不需采用外部电流源，在待镀金属盐类的溶液中，靠化学置换的方法在基体上沉积出该金属的方法。（凭借阳极回响） 7.辨析电镀、化学镀、阳极沉积回响： 化学镀、阳极沉积回响不成单独作为镀膜技术，一般作为前驱镀处理衬底或后续镀做养护层。电镀可单独作为镀膜技术。 阳极沉积回响与化学镀的识别在于无需在溶液中参与化学恢复剂，由于基体本身就是恢复剂。化学镀需添加恢复剂。两者都不需要外加电场。 8.LB技术 定义：利用分子活性气体在气液界面上凝聚成膜，将该膜逐次叠积在基片上形成分子层。应用：
4、应用这一技术可以生长有序单原子层、高度有序多原子层，其介电强度较高。 过程： . . . . . 第三章 1.PVD 与CVD 相比优缺点： 优点：化学气相沉积对于回响物和生成物的选择，且基片需要处在较高温度下，薄膜制备有确定的局限性。物理气相沉积对沉积材料和基片没有限制。 缺点：速率慢、对真空度要求高 2.PVD 三个过程： 从源材料放射粒子、粒子输运到基片、粒子在基片上凝聚、成核、长大、成膜。 3.真空蒸发 定义：将待成膜的物质置于真空中举行蒸发或升华，使之在工件或基片外观析出的过程。 优点（相对于其他物理制备）：简朴便利、操作轻易、成膜速度快、效率高、广泛使用。 缺点：薄膜与基片结合较差
5、、工艺重复性不好。 六种技术： 电阻加热法 定义：将支撑加热材料做成适当外形，装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料，使其蒸发。 闪烁蒸发 定义：把合金做成粉末或微细颗粒，在高温加热器或坩锅蒸发源中，使一个一个的颗粒瞬间完全蒸发。 激光蒸发 定义：激光作为热源使蒸镀材料蒸发。 电子束蒸发 定义：把被加热的物质放置在水冷坩锅中，利用电子束轰击其中很小一片面，使其熔化蒸发，而其余片面在坩锅的冷却作用下处于很低的温度。 电弧蒸发 定义：属于物理气相沉积，有等离子体产生。 射频蒸发（f13.6MHz ） 定义：通过射频线圈的适当安置，可以使待镀材料蒸发。 优缺点：蒸发速度快，本金高，设备繁杂。 辨
6、析电阻蒸发、电子束蒸发： 电子束蒸发可以直接对蒸发材料加热；可制止材料与容器的回响（制止污染） 和容器材料 LB . . . 的蒸发；可蒸发高熔点材料。 电阻蒸发难加到高温度，需要蒸发源材料低熔点和高蒸气压；加热时容器（如坩埚）易产生污染。 电子束蒸发需要靶材导电，装置繁杂，只适合于蒸发单质元素；剩余气体分子和蒸发材料的蒸气会片面被电子束电离。 电阻蒸发装置相对简朴。 4.溅射 定义：溅射是指荷能粒子(如正离子)轰击靶材，使靶材外观原子或原子团逸出的现象。逸出的原子在工件外观形成与靶材外观成分一致的薄膜。 溅射与蒸发的异同点 同：在真空中举行 异：蒸发制膜是将材料加热汽化 溅射制膜是用离子轰击
7、靶材，将其原子打出。 优点和缺点 参数操纵较蒸发困难 但不存在分馏，不需加热至高温等 直流辉光放电伏安特性曲线： A-B:电流小，主要是游离状态的电子，离子导电；电子原子碰撞为弹性碰撞； B-C: 增加电压，粒子能量增加，达成电离所需能量；碰撞产生更多的带电粒子；电源的输出阻抗限制电压(类似稳压源)。 C-D: 起辉（雪崩）；离子轰击产生二次电子，电流急速增大，极板间压降突然减小(极板间电阻减小从而使分压下降)； D-E: 电流与极板外形、面积、气体种类相关，与电压无关；随电流增大，离子轰击区域增大；极板间电压几乎不变；可在较低电压下维持放电； E-F: 奇怪辉光放电区；电流随电压增大而增大；
8、电压与电流、气体压强相关（可操纵区域，. . . . 溅射区域）； F-G: 弧光放电过渡区；击穿或短路放电； 对比DE、EF区（正常辉光放电和奇怪辉光放电） 辉光放电：真空度为10-110-2 Torr，两电极间加高压，产生辉光放电。电流电压之间不是线性关系，不按照欧姆定律。 DE段：电流增大电压不变。EF段：电压增大电流增大 DE段不成控，EF段可控 辉光放电时明暗场分布： 阿斯顿暗区：慢电子区域； 阴极辉光：激发态气体发光； 克鲁克斯暗区：气体原子电离区，电子离子浓度高； 负辉光：电离；电子离子复合；正离子浓度高(阴极位降区) 基片所在位置。 法拉第暗区：慢电子区域，压降低，电子不易加速
9、； 溅射六种装置： 辉光放电直流溅射 三级溅射 射频溅射：射频溅射是利用射频放电等离子体中的正离子轰击靶材、溅射出靶材原子从而沉积在接地的基板外观的技术。 磁控溅射 离子束溅射 交流溅射 速度：射频磁控交流三级直流离子束 还有几种：对靶溅射回响溅射热溅射校准溅射 磁控溅射：磁力线延迟到衬底，对衬底举行适当溅射，通过在靶阴极外观引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。 优点：可在较低工作压强下得到较高的沉积率，可在较低基片温度下获得高质量薄膜。 . . . . 缺点：靶材利用率低，外观不平匀溅射、非平匀腐蚀及内应力 不适用于强磁体 磁控热回响溅射：加热衬底。到达衬底前靶
10、材粒子与回响气体发生化学回响形成化合物。（先解释溅射，再解释磁控溅射，再解释热回响溅射） 非平衡磁控溅射： 靶材非平衡使用 磁线外延到靶材时，少量外延到衬底，可以对衬底举行预清洗。 靶材中毒： 判断依据：溅射速率急速下降枪内真空度下降 理由：化学回响没有发生在衬底上，发生在靶材上，使靶材钝化，产额下降。 辨析直流、交流、三极溅射？ 直流溅射：施加直流电压，使真空室内中性气体辉光放电，正离子打击靶材，使靶材外观中性原子溢出。 交流溅射：施加交流电压。 三极溅射：采用直流电源，将一个独立的电子源（热阴极）中的电子注入到放电系统中，而不是从靶阴极获得电子。 5.离子镀 定义：真空条件下，利用气体放电
11、使气体或被蒸发物片面离化，产生离子轰击效应，最终将蒸发物或回响物沉积在基片上。 优点：结合蒸发与溅射两种薄膜沉积技术。膜与基片结合好，离子镀的粒子绕射性，沉积率高，对环境无污染。 6.离子束沉积（IBD） 在离子束溅射沉积过程中，高能离子束直接打向靶材，将后者溅射并沉积到相邻的基片上。离子助沉积（IAD） 7.外延生长 分子束外延(MBE) 定义：在超高真空条件下精确操纵原材料的中性分子束强度，并使其在加热的基片上举行外延生长的一种技术。 优点：超高真空、可以实现低温过程、原位监控、严格操纵薄膜成分及掺杂浓度 液相外延生长(LPE) 定义：从液相中生长膜，溶有待镀材料的溶剂是液相外延生长所必需
12、的。 热壁外延生长(HWE) 定义：一种真空沉积技术，在这一技术中外延膜几乎在接近热平衡条件下生长，通过加热源材料与基片材料间的容器壁实现的。 有机金属化学气相沉积(MOCVD) 定义：采用加热方式将化合物分解而举行外延生长半导体化合物的方法。原料含有化合物半导体组分。 特点：可对多种化合物半导体举行外延生长。 优点（相对于其他几种外延生长）： 回响装置较为简朴，生长温度较宽 . . . . 可对化合物的组分举行精确操纵，膜的平匀性和膜的电化学性质重复性好 原料气体不会对生长膜产生刻蚀作用。 只通过变更原材料即可以生长出各种成分的化合物 缺点：所用的有机金属原料一般具有自燃性。原料气体具有剧毒。 对比MBE、LPE、MOCVD 温度/生长速率/膜纯度：液相外延生长（LPE）有机金属化学气相沉积（MOPVD）分子束外延（MBE） 辨析溅射、蒸发、离子镀 类型粒子荷电性能量沉积速率绕射性基片负荷 蒸发中性0.1-0.3 高差接0 溅射中性 3 -10 低差接正 离子镀带正电10-100 高好接负 第四章 1.薄膜形成：凝聚过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程 2.凝结过程（前提是形成原子对） 吸附原子结合成原子对及其以后的过程。必要条件是吸附原子在基体外观的分散运动。 吸附-分散-凝聚 11
