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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va24

2．3．2分子直径δ25

2．3．3平均自由程L25

2．3．4碰撞频率Z26

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CVD234

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CVD251

10．6．1钨CVD251

10．6．2 Al-CVD253

10．6．3 Cu-CVD254

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CVD260

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