《薄膜加工工艺》

第Ⅰ部分概论1

Ⅰ-1 本书的组织1

Ⅰ-2 其他薄膜沉积方法2

参考文献3

第Ⅱ部分沉积薄膜的物理方法6

Ⅱ-1辉光放电溅散沉积6

Ⅰ 概论6

Ⅱ离子轰击表面时的物理作用与化学作用8

A 中性粒子的发射——溅散率8

B 其他粒子的发射9

C 射线的辐射14

D 离子注入14

E 表层的变化与扩散14

F 离解过程16

G 化学溅散17

Ⅲ辉光放电17

A 直流辉光放电17

B 低频交流辉光放电21

C 射频辉光放电21

D 维持放电的方法24

Ⅳ装置的结构25

A 靶的装配25

B 功率源27

C 仪表与控制装置30

D 衬底加热31

E 壁损耗33

F 屏蔽与挡板33

G 偏置溅散与离子镀用的沉积源33

H 按比例扩大问题34

Ⅴ靶、衬底及薄膜沉积系统的预处理34

A 靶材料35

B 靶的预溅射35

C 衬底的溅散腐蚀36

Ⅵ溅散用气体39

A 气态物质、气压及气流的影响39

B 气体污染源41

C 溅散除气41

D 反应溅散42

Ⅶ离子轰击衬底与薄膜生长同时存在情况下的沉积47

A 等离子体，悬浮及偏置电位47

B 气体的结合与解吸53

C 膜的化学组分54

D 薄膜的物理性质55

Ⅷ 沉积速率与均匀度55

Ⅸ 结论56

参考文献56

Ⅱ-2圆柱形磁控溅散68

Ⅰ 概论68

Ⅱ工作原理72

A 辉光放电的基本参量72

B 单粒子运动73

C 迁移与扩散75

D 等离子体壳层76

E 等离子体波及其稳定性78

F 冷阴极放电79

G 轴向磁场中同轴圆筒间的放电80

H 电子阱的形成82

I 阳极的考虑82

Ⅲ圆柱形磁控装置83

A 圆柱形磁控器84

B 圆柱形空心磁控器85

C 尾部矫正86

D 磁性材料87

E 阴极制造87

Ⅳ 等离子体放电87

Ⅴ 射频工作91

Ⅵ腐蚀分布与沉积分布93

A 腐蚀分布93

B 沉积分布94

Ⅶ涂层沉积97

A 衬底环境97

B 工作参量对涂敷特性的影响99

Ⅷ 反应溅散100

Ⅸ 结论102

参考文献103

Ⅱ-3溅散枪与S枪磁控器107

Ⅰ 概论107

Ⅱ 描述107

Ⅲ 工作特性110

Ⅳ 偏置工作114

Ⅴ 薄膜沉积118

Ⅵ 结论121

参考文献121

Ⅱ-4平面磁控溅散122

Ⅰ 概论122

Ⅱ直流平面磁控溅散124

A 系统结构124

B 厚度均匀度控制133

C 电压、电流及压强的关系式139

D 沉积速率141

E 衬底上的各种效应147

F 电源151

G 其他技术153

Ⅲ射频平面磁控溅散154

A 射频与直流平面磁控溅散的比较155

B 功率密度，直流自偏置及压强之间的关系155

C 速率限制与速率控制156

D 电源与匹配网络157

E 沉积速率157

Ⅳ应用158

A 工业涂敷158

B 薄膜电子学158

C 其他应用161

V 结论162

参考文献162

Ⅱ-5离子束沉积165

Ⅰ 概论165

Ⅱ离子束产生167

A 离子的产生167

B 离子源167

C 束流的抽取与控制173

D 对系统的要求177

E 束性能测量179

Ⅲ二次离子束沉积179

A 源特性与束特性180

B 靶上的过程181

C 膜的性能184

D 反应离子束溅散187

Ⅳ一次离子束沉积190

A 沉积系统190

B 束的能量范围191

C 束的尺寸界限193

D 膜的性能193

Ⅴ 结论196

参考文献197

第Ⅲ部分沉积薄膜的化学方法200

Ⅲ-1无机膜的溶液沉积200

Ⅰ 概论200

Ⅱ化学反应沉积200

A 均相化学还原200

B 自催化化学还原(化学镀)203

C 非导体的自催化化学还原210

D 转化涂敷212

E 置换沉积218

Ⅲ电化学反应沉积221

A 电沉积221

B 法拉弟定律222

C 电镀参量223

D 电极电位226

E 电极动力学231

F 主要工艺参量总结234

G 合金镀原理235

H 电沉积涂层及其用途238

I 非水溶液电沉积242

J 阳极氧化244

Ⅳ 结论248

参考文献249

Ⅲ-2无机薄膜的化学气相沉积251

Ⅰ 概论251

ⅡCVD的基本问题252

A CVD化学252

B CVD热力学257

C CVD动力学260

D CVD内的输运现象264

E 低气压CVD原理267

F 薄膜生长方面的问题269

ⅢCVD反应器系统271

A 一般要求271

B 低温CVD反应器272

C 高温CVD反应器276

D 低气压CVD反应器280

E CVD工艺的控制282

Ⅳ绝缘体的CVD284

A 概论284

B 单一氧化物285

C 混合氧化物与硅酸盐玻璃289

D 氮化物与氮氧化物293

E 一种CVD工艺的实例298

Ⅴ半导体的CVD306

A 概论306

B Ⅳ族半导体307

C Ⅲ—V族化合物半导体309

D Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体310

E 各种化合物半导体311

Ⅵ导体的CVD313

A 金属与合金的一般性反应313

B 钨膜313

C 其他金属与合金膜314

D 超导体315

E 透明导电体315

Ⅶ 其他材料的CVD316

Ⅷ 结论318

参考文献318

第Ⅳ部分沉积薄膜的物理化学方法331

Ⅳ-1无机薄暎的等离子体沉积331

Ⅰ 概论331

Ⅱ实验装置与技术332

A 等离子体的主要参量332

B 对沉积系统的要求333

Ⅲ无机薄膜的沉积338

A 氮化硅338

B 氧化硅与氮氧化硅346

C 碳化硅350

D 硅与锗351

E 其他氧化物352

F 其他薄膜353

Ⅳ 结论，应用与前景354

参考文献355

Ⅳ-2辉光放电聚合357

Ⅰ 概论357

Ⅱ辉光放电聚合的特征358

A 辉光放电聚合358

B 辉光放电中形成聚合物的各种机构359

Ⅲ辉光放电聚合的工艺因素363

A 放电模式364

B 气流速率365

C 系统压强366

D 放电功率368

E 反应器的几何因子372

Ⅳ有机化合物的辉光放电聚合374

A 碳氢化物374

B 含氮化合物375

C 含氟化合物376

D 含氧化合物376

E 含Si化合物376

F 含其他元素的化合物377

Ⅴ辉光放电聚合与工艺因素的关系377

A 聚合物沉积的速率377

B 沉积的聚合物的分布379

C 聚合物的性质387

参考文献392

第Ⅴ部分腐蚀工艺395

Ⅴ-1化学腐蚀395

Ⅰ 概论395

Ⅱ腐蚀原理与技术396

A 腐蚀过程中的化学396

B 影响腐蚀反应的各种因素397

C 腐蚀技术与腐蚀工艺398

D 薄膜图形轮廓腐蚀401

E 表面污染与表面洁净技术404

Ⅱ特种材料的化学腐蚀407

A 绝缘体与电介质407

B 半导体423

C 导体429

D 其他材料430

Ⅳ腐蚀剂与腐蚀条件一览表430

A 使用下列表格的规定430

B 绝缘体与电介质432

C 元素半导体435

D 化合物半导体450

E 导体462

F 其他材料479

Ⅴ 结束语481

参考文献481

Ⅴ-2为图形刻蚀用的等离子体辅助腐蚀技术496

Ⅰ 概论496

Ⅱ低压等离子体内的物理现象与化学现象497

A 概论497

B 等离子体产生法499

C 分子态气体放电中的化学反应499

Ⅲ 腐蚀装置设计(等离子体腐蚀系统)505

Ⅳ工艺参数511

A 控制离子腐蚀速率的各种因素511

B 控制等离子体腐蚀速率的各种因素525

Ⅴ图形边缘的剖面轮廓537

A 离子腐蚀539

B 等离子体腐蚀544

Ⅵ 等离子体辅助腐蚀的优缺点549

参考文献555