硅工艺第5章 物理气相淀积习题参考答案

2. 真空蒸发法制备薄膜为何应在高真空度下进行？ 真空蒸发法制备薄膜为何应在高真空度下进行？
答：淀积高纯薄膜需在高真空度系统中进行的原因如下 1）真空度高，保证被蒸发原子或分子在真空中的输运为直 ）真空度高， 线，可有效淀积在衬底上； 可有效淀积在衬底上； 2）真空度低，则残余气体中的氧和水汽会使金属原子或分 ）真空度低， 子在输运过程中发生氧化， 子在输运过程中发生氧化，同时也将使加热的衬底表面 发生氧化； 发生氧化； 3）真空度低，则系统中残余气体及所含的杂质原子或分子 ）真空度低， 也会淀积在衬底上，影响淀积薄膜的质量。 也会淀积在衬底上，影响淀积薄膜的质量。
3. 什么等离子体？解释等离子鞘层的成因。 什么等离子体？解释等离子鞘层的成因。
放电击穿之后具有一定的导电性的气体称为等离子体， 答：放电击穿之后具有一定的导电性的气体称为等离子体， 它是一种由正离子、 电子、光子以及原子、原子团、分 它是一种由正离子、电子、 光子以及原子、 原子团、 正离子 子和它们的激发态所组成的混合气体 所组成的混合气体， 子和它们的激发态所组成的混合气体，宏观上呈现电中 性的物质存在形态。 性的物质存在形态。
第五章 物理气相淀积习题参考答案
1.物理气相淀积最基本的两种方法是什么？用一句 物理气相淀积最基本的两种方法是什么？ 物理气相淀积最基本的两种方法是什么 话概括这两种方法制备薄膜的过程。 话概括这两种方法制备薄膜的过程。
答：两种基本的物理气相淀积方法为真空蒸发法与溅射法。 两种基本的物理气相淀积方法为真空蒸发法与溅射法。 真空蒸发 在真空条件下，加热蒸发源，Байду номын сангаас在真空条件下，加热蒸发源，使原子或分子从蒸发源表 面逸出，形成蒸气流并入射到硅片（衬底）的表面， 面逸出，形成蒸气流并入射到硅片（衬底）的表面，凝结成 固态薄膜。 固态薄膜。 溅射 具有一定能量的入射离子在对固体表面轰击时， 具有一定能量的入射离子在对固体表面轰击时，入射离 能量和动量的转移， 子在与固体表面原子的碰撞过程中发生能量和动量的转移 子在与固体表面原子的碰撞过程中发生能量和动量的转移， 并将固体表面的原子溅射出来， 并将固体表面的原子溅射出来，溅射原子沿一定方向射向衬 实现薄膜淀积。 底，实现薄膜淀积。
1）与入射离子能量的关系 ） 入射离子能量超过溅射阈值，发生溅射； 入射离子能量超过溅射阈值，发生溅射； 入射离子能量增加，溅射率增加； 入射离子能量增加，溅射率增加； 入射离子能量继续增加，溅射率下降， 入射离子能量继续增加，溅射率下降，发生离子注入现 象。
2）与入射离子种类的关系 ） – 原子量越大，溅射率越高； 原子量越大，溅射率越高； – 电子壳层填满的元素作为入射离子，则溅射率最大。 电子壳层填满的元素作为入射离子，则溅射率最大。 故惰性气体的溅射率可取到极大值。 故惰性气体的溅射率可取到极大值。 3）与被溅射物质种类的关系 ） – 一般规律：随靶元素原子序数增加而增大。 一般规律：随靶元素原子序数增加而增大。 4）与离子入射角的关系 ） – 入射角：离子入射方向与被溅射靶材料表面法线之间 入射角： 的夹角。 的夹角。 – S随入射角的增加，以正切规律增加； 随入射角的增加，以正切规律增加； 随入射角的增加 – 当入射角接近 °时，溅射率迅速下降。 当入射角接近80° 溅射率迅速下降。
等离子鞘层的成因： 等离子鞘层的成因： • 处在等离子体中的物体受到等离子体中各种粒子的轰击， 处在等离子体中的物体受到等离子体中各种粒子的轰击， 因电子和离子速度不同，则轰击物体表面的电子数目将远 因电子和离子速度不同， 大于离子数目。 大于离子数目。 • 若初始时刻物体表面没有静电荷的积累，则物体表面将剩 若初始时刻物体表面没有静电荷的积累， 而呈现负电位。 余负电荷而呈现负电位 余负电荷而呈现负电位。 • 负电位的建立将排斥电子、吸引离子，使得达到物体表面 负电位的建立将排斥电子、吸引离子， 的电子数目减少，正离子数目增加， 的电子数目减少，正离子数目增加，直到到达物体表面的 电子、离子数目相等时，物体表面电位达到平衡。 电子、离子数目相等时，物体表面电位达到平衡。 • 这样，处于等离子体中的阴极、阳极都会在其表面形成一 这样，处于等离子体中的阴极、阳极都会在其表面形成一 阴极 个排斥电子的等离子鞘层，且相对于等离子体处于负电位。 个排斥电子的等离子鞘层，且相对于等离子体处于负电位。 • 若加上外电场，则阴极鞘层加大，阳极鞘层减小。 若加上外电场， 阴极鞘层加大，阳极鞘层减小。 外电场
4. 什么是溅射率？简述溅射率与入射离子能量、离 什么是溅射率？简述溅射率与入射离子能量、 子种类、靶材种类及离子入射角度的关系。 子种类、靶材种类及离子入射角度的关系。
溅射率也称溅射产额， 也称溅射产额 答：溅射率也称溅射产额，表示正离子轰击作为阴极材料的 靶材时，平均每个正离子能从靶材上打出的原子数目。 靶材时，平均每个正离子能从靶材上打出的原子数目。