薄膜技术与薄膜材料
目 录内容简介
第1章 薄膜与高新技术
第2章 真空技术基础
2.1真空的基本知识22
2.1.1真空定义22
2.1.2真空度量单位24
2.1.3真空区域划分26
2.1.4气体与蒸气28
2.2真空的表征30
2.2.1气体分子运动论30
2.2.2分子运动的平均自由程32
2.2.3气流与流导35
2.3气体分子与表面的相互作用37
2.3.1碰撞于表面的分子数37
2.3.2分子从表面的反射38
2.3.3蒸发速率40
2.3.4真空在薄膜制备中的作用41
第3章 真空泵与真空规
3.1真空泵43
3.1.1油封机械泵45
3.1.2扩散泵50
3.1.3吸附泵56
3.1.4溅射离子泵57
3.1.5升华泵60
3.1.6低温冷凝泵61
3.1.7涡轮分子泵和复合涡轮泵63
3.1.8干式机械泵64
3.2真空测量仪器——总压强计66
3.2.1麦克劳真空规68
3.2.2热传导真空规69
3.2.3电离真空计——电离规71
3.2.4盖斯勒管78
3.2.5隔膜真空规79
3.2.6真空规的安装方法79
3.3真空测量仪器——分压强计80
3.3.1磁偏转型质谱计80
3.3.2四极滤质器（四极质谱计）81
第4章 真空装置的实际问题
4.1排气的基础知识84
4.2材料的放气86
4.3排气时间的估算89
4.4实用的排气系统90
4.4.1离子泵系统91
4.4.2扩散泵系统92
4.4.3低温冷凝泵分子泵系统92
4.4.4残留气体94
4.5检漏95
4.5.1检漏方法96
4.5.2检漏的实际操作98
4.6大气温度与湿度对装置的影响99
4.7烘烤用的内部加热器100
4.8化学活性气体的排气101
4.8.1主要装置及存在的问题102
4.8.2排气系统及其部件103
第5章 气体放电和低温等离子体
5.1带电粒子在电磁场中的运动106
5.1.1带电粒子在电场中的运动106
5.1.2带电粒子在磁场中的运动108
5.1.3带电粒子在电磁场中的运动109
5.1.4磁控管和电子回旋共振111
5.2气体原子的电离和激发112
5.2.1碰撞——能量传递过程113
5.2.2电离——正离子的形成117
5.2.3激发——亚稳原子的形成121
5.2.4回复——退激发光123
5.2.5解离——分解为单个原子或离子126
5.2.6附着——负离子的产生126
5.2.7复合——中性原子或原子团的形成127
5.2.8离子化学——活性粒子间的化学反应129
5.3气体放电发展过程132
5.3.1由非自持放电过渡到自持放电的条件132
5.3.2电离系数α和二次电子发射系数γ134
5.3.3帕邢定律及点燃电压的确定136
5.3.4气体放电伏安特性曲线138
5.4低温等离子体概述140
5.4.1等离子体的定义140
5.4.2等离子体的温度141
5.4.3带电粒子的迁移运动和扩散运动143
5.4.4等离子体的导电性145
5.4.5等离子体的集体特性146
5.4.6等离子体电位148
5.4.7离子鞘层149
5.5辉光放电150
5.5.1辉光放电外貌及两极间各种特性的分布150
5.5.2阴极位降区153
5.5.3正常辉光放电和异常辉光放电154
5.5.4其他类型的辉光放电155
5.6弧光放电157
5.6.1弧光放电类型157
5.6.2弧光放电的基本特性158
5.6.3自持热阴极弧光放电160
5.6.4自持冷阴极弧光放电164
5.7高频放电166
5.7.1高频功率的输入方法166
5.7.2离子捕集和电子捕集167
5.7.3自偏压168
5.8磁控放电170
5.9低压力、高密度等离子体放电170
5.9.1微波的传输及微波放电171
5.9.2微波ECR放电172
5.9.3螺旋波等离子体放电173
5.9.4感应耦合等离子体放电176
第6章 薄膜生长与薄膜结构
6.1薄膜生长概述177
6.2吸附、表面扩散与凝结178
6.2.1吸附178
6.2.2表面扩散185
6.2.3凝结187
6.3薄膜的形核与生长189
6.3.1形核与生长简介189
6.3.2毛吸理论（热力学界面能理论）192
6.3.3统计或原子聚集理论199
6.4连续薄膜的形成202
6.4.1奥斯瓦尔多（Ostwald)吞并过程203
6.4.2熔结过程204
6.4.3原子团的迁移204
6.4.4决定表面取向的Wullf理论205
6.5薄膜的生长过程与薄膜结构207
6.5.1薄膜生长的晶带模型207
6.5.2纤维状生长模型209
6.5.3薄膜的缺陷211
6.5.4薄膜形成过程的计算机模拟212
6.6非晶态薄膜216
6.7薄膜的基本性质218
6.7.1导电性218
6.7.2电阻温度系数（TCR）220
6.7.3薄膜的密度221
6.7.4经时变化221
6.7.5电介质膜222
6.8薄膜的粘附力和内应力223
6.8.1薄膜的粘附力223
6.8.2薄膜的内应力224
6.8.3提高粘附力的途径226
6.9电迁移227
第7章 表面结构与薄膜的外延生长
7.1理想表面结构231
7.1.1二维结晶学基本概念231
7.1.2二维倒易点阵235
7.2清洁表面结构241
7.2.1表面结构的表述方法241
7.2.2再构表面及其倒易点阵的矩阵元素244
7.2.3表面原子弛豫246
7.2.4表面再构模型248
7.3实际表面结构253
7.3.1表面吸附类型254
7.3.2吸附覆盖层255
7.3.3吸附表面层结构255
7.3.4半导体材料的表面吸附258
7.4薄膜的外延生长260
7.4.1液相外延261
7.4.2气相外延261
7.4.3分子束外延262
7.4.4有机金属化学气相沉积263
7.4.5同质外延和异质外延263
7.5影响薄膜外延的因素266
7.5.1外延温度266
7.5.2基片晶体的解理267
7.5.3压强的影响269
7.5.4残留气体的影响269
7.5.5蒸镀速率的影响269
7.5.6基板表面的缺陷——电子束照射的影响270
7.5.7电场的影响270
7.5.8离子的影响270
7.5.9膜厚的影响270
7.5.10失配度的影响271
第8章 薄膜沉积的共性问题
8.1成膜工艺与膜材料简介272
8.1.1薄膜与厚膜272
8.1.2各种成膜方法的比较273
8.1.3薄膜的气相沉积法276
8.1.4薄膜的液相沉积法281
8.1.5厚膜技术和电子浆料288
8.1.6电路图形的形成方法295
8.1.7膜材料简介299
8.2源和膜的成分——如何得到所需要的膜成分299
8.2.1真空蒸镀和离子镀299
8.2.2溅射镀膜300
8.3附着强度——如何提高膜层的附着强度301
8.3.1预处理302
8.3.2蒸镀工艺参数的影响304
8.3.3蒸镀与溅射镀膜的比较——基板不加热的情况307
8.3.4真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜的比较——基板加热、离子轰击都可进行的情况308
8.4台阶涂敷，绕射着膜率，孔底涂敷——如何在大凹凸表面沉积厚度均匀的膜层309
8.5等离子体及其在薄膜沉积中的作用——膜质的改善、新技术的开发312
8.5.1等离子体312
8.5.2等离子体的形成方法315
8.5.3等离子体基本形成方式的主要应用317
8.6基板的传输机构319
8.7膜层中的针孔和超净工作间322
8.7.1关于人体沾污324
8.7.2净化间标准的发展324
8.7.3净化间级别的公制定义325
第9章 真空蒸镀
9.1概述327
9.2镀料的蒸发329
9.2.1饱和蒸气压329
9.2.2蒸发粒子的速度和能量333
9.2.3蒸发速率和沉积速率334
9.3蒸发源336
9.3.1电阻加热蒸发源336
9.3.2电子束蒸发源343
9.3.3高频感应蒸发源346
9.4蒸发源的蒸气发射特性与基板配置348
9.4.1点蒸发源348
9.4.2小平面蒸发源349
9.4.3实际蒸发源的发射特性及基板配置351
9.5蒸镀装置及操作355
9.6合金膜的蒸镀357
9.6.1合金蒸发分馏现象357
9.6.2瞬时蒸发（闪烁蒸发）法358
9.6.3双源或多源蒸发法359
9.7化合物膜的蒸镀359
9.7.1透明导电膜（ITO）——In2O3SnO2系薄膜359
9.7.2反应蒸镀法360
9.7.3三温度法363
9.7.4热壁法363
9.8脉冲激光熔射（PLA）364
9.8.1脉冲激光熔射的原理364
9.8.2脉冲激光熔射设备365
9.8.3脉冲激光熔射制作氧化物超导膜367
9.9分子束外延技术369
9.9.1分子束外延的原理及特点369
9.9.2分子束外延设备370
9.9.3分子束外延技术的发展动向373
9.9.4分子束外延的应用374
第10章 离子镀和离子束沉积
10.1离子镀的原理377
10.1.1不同的离子镀方式377
10.1.2离子轰击在离子镀过程中的作用382
10.1.3离子镀过程中的离化率问题387
10.1.4离子镀的蒸发源389
10.2离子镀的类型及特点391
10.2.1直流二极型391
10.2.2三极型和多阴极方式的离子镀392
10.2.3活性反应蒸镀（ARE）394
10.2.4空心阴极放电离子镀（HCD）401
10.2.5射频放电离子镀（RFIP）410
10.2.6多弧离子镀413
10.2.7电弧放电型高真空离子镀420
10.3离子束沉积421
10.3.1离子束沉积的原理421
10.3.2直接引出式和质量分离式423
10.3.3离化团束沉积427
10.3.4离子束辅助沉积432
10.4离子束混合436
10.4.1离子束混合原理436
10.4.2静态混合437
10.4.3动态混合438
第11章 溅射镀膜
11.1离子溅射442
11.1.1荷能粒子与表面的相互作用442
11.1.2溅射产额及其影响因素445
11.1.3选择溅射现象456
11.1.4溅射原子的能量分布和角分布462
11.1.5反应溅射467
11.2溅射镀膜方式472
11.2.1直流二极溅射476
11.2.2三极和四极溅射480
11.2.3射频溅射481
11.2.4磁控溅射——低温高速溅射484
11.2.5溅射气压接近零的零气压溅射498
11.2.6自溅射——深且超微细孔中的埋入501
11.2.7RF-DC结合型偏压溅射508
11.2.8ECR溅射509
11.2.9对向靶溅射510
11.2.10离子束溅射沉积512
11.3磁控溅射源516
11.3.1磁控溅射源简介516
11.3.2内圆柱状和外圆柱状磁控溅射源518
11.3.3溅射枪（S-枪）磁控溅射源521
11.3.4平面磁控溅射源523
11.3.5合金靶、复合靶及多靶溅射524
11.4溅射镀膜的实例528
11.4.1Ta及其化合物膜的溅射沉积528
11.4.2Al及Al合金膜的溅射沉积532
11.4.3氧化物的溅射沉积：超导膜和ITO透明导电膜535
11.4.4溅射镀膜的应用539
第12章 化学气相沉积（CVD）
12.1热氧化、氮化543
12.1.1反应方式544
12.1.2热氧化装置545
12.1.3其他氧化装置547
12.1.4氮化、碳化表面改性548
12.2热CVD549
12.2.1主要的生成反应550
12.2.2热CVD的特征556
12.2.3热CVD装置559
12.2.4反应器560
12.2.5常压CVD（NPCVD）560
12.2.6减压CVD（LPCVD）562
12.3等离子体CVD（PCVD）564
12.3.1PCVD的特征及应用564
12.3.2PCVD装置569
12.3.3高密度等离子体（HDP）CVD575
12.4光CVD（photo CVD）576
12.4.1激光化学气相沉积577
12.4.2光化学气相沉积578
12.5有机金属CVD（MOCVD）581
12.6金属CVD585
12.6.1W-CVD585
12.6.2Al-CVD586
12.6.3Cu-CVD588
12.6.4阻挡层——TiNCVD589
12.7半球形晶粒多晶SiCVD（HSGCVD）591
12.8铁电体的CVD592
12.9低介电常数薄膜的CVD594
第13章 干法刻蚀
13.1干法刻蚀与湿法刻蚀596
13.1.1刻蚀技术简介596
13.1.2湿法刻蚀600
13.1.3干法刻蚀603
13.2等离子体刻蚀——激发反应气体刻蚀607
13.2.1原理607
13.2.2装置609
13.3反应离子刻蚀（RIE）610
13.3.1原理及特征610
13.3.2各种反应离子刻蚀方法613
13.3.3装置619
13.3.4软件620
13.3.5Cu的刻蚀625
13.4反应离子束刻蚀（RIBE）626
13.4.1聚焦离子束（FIB）设备及刻蚀加工627
13.4.2束径1mm左右的离子束设备及RIBE630
13.4.3大束径离子束设备及RIBE632
13.5气体离化团束（GCIB）加工技术635
13.5.1GCIB加工原理635
13.5.2GCIB设备636
13.5.3GCIB加工的优点637
13.5.4GCIB在微细加工中的应用638
13.6微机械加工641
13.7干法刻蚀用离子源的开发644
第14章 平坦化技术
14.1平坦化技术的必要性646
14.2平坦化技术概要648
14.3不发生凹凸的薄膜生长649
14.3.1选择生长649
14.3.2回流埋孔（溅射平坦化）650
14.3.3通过埋入氧化物实现平坦化650
14.4沉积同时进行加工防止凹凸发生的薄膜生长652
14.4.1偏压溅射652
14.4.2去除法（liftoff)653
14.5薄膜生长后经再加工实现平坦化653
14.5.1涂布平坦化653
14.5.2激光平坦化654
14.5.3回流平坦化654
14.5.4蚀刻平坦化654
14.5.5阳极氧化与离子注入654
14.6埋入技术实例655
14.7化学机械研磨（CMP）技术656
14.8气体离化团束（GCIB）加工平坦化658
14.9镶嵌法布线及平坦化659
14.10平坦化技术与光刻制版术660
第15章 薄膜材料
15.1金属薄膜材料664
15.1.1结构性金属薄膜材料664
15.1.2功能性金属薄膜材料668
15.2无机、陶瓷薄膜材料678
15.2.1无机、陶瓷薄膜简介679
15.2.2陶瓷薄膜的形成方法679
15.2.3结构性陶瓷薄膜材料686
15.2.4功能性陶瓷薄膜材料695
15.3有机、聚合物薄膜材料713
15.3.1有机、聚合物薄膜材料的形成方法713
15.3.2有机、聚合物薄膜材料719
15.4半导体薄膜材料727
15.4.1半导体材料与薄膜727
15.4.2各种功能的半导体薄膜材料734
15.4.3大禁带宽度半导体薄膜材料：在“硬电子学”中的应用756
第16章 薄膜材料的应用
16.1表面改性763
16.1.1何谓表面改性763
16.1.2表面改性的手段765
16.1.3表面改性的应用769
16.2超硬膜用于切削刀具774
16.2.1超硬膜的获得及应用774
16.2.2如何选择镀层基体系统779
16.2.3超硬镀层改善刀具切削性能的机理783
16.2.4TiN镀层对各种刀具切削性能的改善787
16.3能量变换薄膜与器件792
16.3.1光电变换薄膜材料794
16.3.2光热变换薄膜材料797
16.3.3热电变换薄膜材料799
16.3.4热电子发射薄膜材料802
16.3.5固体电解质薄膜材料803
16.3.6超导薄膜器件804
16.4传感器806
16.4.1传感器的种类及材料806
16.4.2薄膜传感器举例811
16.5半导体器件815
16.5.1MOS器件及晶圆的大型化815
16.5.2化合物半导体器件820
16.6记录与存储821
16.6.1光盘823
16.6.2磁盘826
16.6.3磁头827
16.7平板显示器831
16.7.1液晶显示器832
16.7.2等离子体平板显示器850
16.7.3有机电致发光显示器859
16.8金刚石薄膜的应用864
16.8.1金刚石薄膜的开发现状865
16.8.2三极管及二极管866
16.8.3传感器867
16.8.4声表面波器件868
16.8.5场发射平板显示器869
16.9太阳能电池873
16.9.1太阳能电池的原理及材料873
16.9.2硅系薄膜太阳能电池876
16.9.3化合物薄膜太阳能电池（CIS和CIGS）880
16.10发光器件884
16.10.1发光器件的基础——发光过程884
16.10.2发光二极管885
16.10.3激光二极管887
第17章 薄膜材料的评价表征及物性测定
17.1薄膜材料评价表征的特殊性890
17.2薄膜材料评价表征方法及其选择891
17.2.1评价表征目的891
17.2.2评价表征内容891
17.2.3评价表征手段选择892
17.3薄膜材料的评价表征900
17.3.1表面形貌900
17.3.2结晶状态和晶体结构901
17.3.3微观组织和结构903
17.3.4元素分析904
17.3.5化学结合状态分析910
17.4相关技术和装置910
17.4.1输出信息及显示910
17.4.2装置的复合化911
17.4.3成膜后测试和在线测试912
17.4.4关联技术要素913
17.5薄膜材料评价表征举例915
17.5.1TiN薄膜的评价表征915
17.5.2磁性多层膜的评价表征920
17.6薄膜材料的物性测定924
附录A 各种元素的温度—蒸气压特性929
附录B 元素的电离电位934
附录C 物理常数表936
附录D （新旧）常用计量单位对照与换算937
附录E 能量换算表、压力换算表及气体的性质表940
附录F 半导体大规模集成电路的发展预测942
附录G 显示屏的图像分辨率等级、图像分辨率（像素数）和宽高比943
附录H 元素周期表944
附录I 薄膜技术与薄膜材料领域常用缩略语注释946
参考文献959
第2章 真空技术基础
2.1真空的基本知识22
2.1.1真空定义22
2.1.2真空度量单位24
2.1.3真空区域划分26
2.1.4气体与蒸气28
2.2真空的表征30
2.2.1气体分子运动论30
2.2.2分子运动的平均自由程32
2.2.3气流与流导35
2.3气体分子与表面的相互作用37
2.3.1碰撞于表面的分子数37
2.3.2分子从表面的反射38
2.3.3蒸发速率40
2.3.4真空在薄膜制备中的作用41
第3章 真空泵与真空规
3.1真空泵43
3.1.1油封机械泵45
3.1.2扩散泵50
3.1.3吸附泵56
3.1.4溅射离子泵57
3.1.5升华泵60
3.1.6低温冷凝泵61
3.1.7涡轮分子泵和复合涡轮泵63
3.1.8干式机械泵64
3.2真空测量仪器——总压强计66
3.2.1麦克劳真空规68
3.2.2热传导真空规69
3.2.3电离真空计——电离规71
3.2.4盖斯勒管78
3.2.5隔膜真空规79
3.2.6真空规的安装方法79
3.3真空测量仪器——分压强计80
3.3.1磁偏转型质谱计80
3.3.2四极滤质器（四极质谱计）81
第4章 真空装置的实际问题
4.1排气的基础知识84
4.2材料的放气86
4.3排气时间的估算89
4.4实用的排气系统90
4.4.1离子泵系统91
4.4.2扩散泵系统92
4.4.3低温冷凝泵分子泵系统92
4.4.4残留气体94
4.5检漏95
4.5.1检漏方法96
4.5.2检漏的实际操作98
4.6大气温度与湿度对装置的影响99
4.7烘烤用的内部加热器100
4.8化学活性气体的排气101
4.8.1主要装置及存在的问题102
4.8.2排气系统及其部件103
第5章 气体放电和低温等离子体
5.1带电粒子在电磁场中的运动106
5.1.1带电粒子在电场中的运动106
5.1.2带电粒子在磁场中的运动108
5.1.3带电粒子在电磁场中的运动109
5.1.4磁控管和电子回旋共振111
5.2气体原子的电离和激发112
5.2.1碰撞——能量传递过程113
5.2.2电离——正离子的形成117
5.2.3激发——亚稳原子的形成121
5.2.4回复——退激发光123
5.2.5解离——分解为单个原子或离子126
5.2.6附着——负离子的产生126
5.2.7复合——中性原子或原子团的形成127
5.2.8离子化学——活性粒子间的化学反应129
5.3气体放电发展过程132
5.3.1由非自持放电过渡到自持放电的条件132
5.3.2电离系数α和二次电子发射系数γ134
5.3.3帕邢定律及点燃电压的确定136
5.3.4气体放电伏安特性曲线138
5.4低温等离子体概述140
5.4.1等离子体的定义140
5.4.2等离子体的温度141
5.4.3带电粒子的迁移运动和扩散运动143
5.4.4等离子体的导电性145
5.4.5等离子体的集体特性146
5.4.6等离子体电位148
5.4.7离子鞘层149
5.5辉光放电150
5.5.1辉光放电外貌及两极间各种特性的分布150
5.5.2阴极位降区153
5.5.3正常辉光放电和异常辉光放电154
5.5.4其他类型的辉光放电155
5.6弧光放电157
5.6.1弧光放电类型157
5.6.2弧光放电的基本特性158
5.6.3自持热阴极弧光放电160
5.6.4自持冷阴极弧光放电164
5.7高频放电166
5.7.1高频功率的输入方法166
5.7.2离子捕集和电子捕集167
5.7.3自偏压168
5.8磁控放电170
5.9低压力、高密度等离子体放电170
5.9.1微波的传输及微波放电171
5.9.2微波ECR放电172
5.9.3螺旋波等离子体放电173
5.9.4感应耦合等离子体放电176
第6章 薄膜生长与薄膜结构
6.1薄膜生长概述177
6.2吸附、表面扩散与凝结178
6.2.1吸附178
6.2.2表面扩散185
6.2.3凝结187
6.3薄膜的形核与生长189
6.3.1形核与生长简介189
6.3.2毛吸理论（热力学界面能理论）192
6.3.3统计或原子聚集理论199
6.4连续薄膜的形成202
6.4.1奥斯瓦尔多（Ostwald)吞并过程203
6.4.2熔结过程204
6.4.3原子团的迁移204
6.4.4决定表面取向的Wullf理论205
6.5薄膜的生长过程与薄膜结构207
6.5.1薄膜生长的晶带模型207
6.5.2纤维状生长模型209
6.5.3薄膜的缺陷211
6.5.4薄膜形成过程的计算机模拟212
6.6非晶态薄膜216
6.7薄膜的基本性质218
6.7.1导电性218
6.7.2电阻温度系数（TCR）220
6.7.3薄膜的密度221
6.7.4经时变化221
6.7.5电介质膜222
6.8薄膜的粘附力和内应力223
6.8.1薄膜的粘附力223
6.8.2薄膜的内应力224
6.8.3提高粘附力的途径226
6.9电迁移227
第7章 表面结构与薄膜的外延生长
7.1理想表面结构231
7.1.1二维结晶学基本概念231
7.1.2二维倒易点阵235
7.2清洁表面结构241
7.2.1表面结构的表述方法241
7.2.2再构表面及其倒易点阵的矩阵元素244
7.2.3表面原子弛豫246
7.2.4表面再构模型248
7.3实际表面结构253
7.3.1表面吸附类型254
7.3.2吸附覆盖层255
7.3.3吸附表面层结构255
7.3.4半导体材料的表面吸附258
7.4薄膜的外延生长260
7.4.1液相外延261
7.4.2气相外延261
7.4.3分子束外延262
7.4.4有机金属化学气相沉积263
7.4.5同质外延和异质外延263
7.5影响薄膜外延的因素266
7.5.1外延温度266
7.5.2基片晶体的解理267
7.5.3压强的影响269
7.5.4残留气体的影响269
7.5.5蒸镀速率的影响269
7.5.6基板表面的缺陷——电子束照射的影响270
7.5.7电场的影响270
7.5.8离子的影响270
7.5.9膜厚的影响270
7.5.10失配度的影响271
第8章 薄膜沉积的共性问题
8.1成膜工艺与膜材料简介272
8.1.1薄膜与厚膜272
8.1.2各种成膜方法的比较273
8.1.3薄膜的气相沉积法276
8.1.4薄膜的液相沉积法281
8.1.5厚膜技术和电子浆料288
8.1.6电路图形的形成方法295
8.1.7膜材料简介299
8.2源和膜的成分——如何得到所需要的膜成分299
8.2.1真空蒸镀和离子镀299
8.2.2溅射镀膜300
8.3附着强度——如何提高膜层的附着强度301
8.3.1预处理302
8.3.2蒸镀工艺参数的影响304
8.3.3蒸镀与溅射镀膜的比较——基板不加热的情况307
8.3.4真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜的比较——基板加热、离子轰击都可进行的情况308
8.4台阶涂敷，绕射着膜率，孔底涂敷——如何在大凹凸表面沉积厚度均匀的膜层309
8.5等离子体及其在薄膜沉积中的作用——膜质的改善、新技术的开发312
8.5.1等离子体312
8.5.2等离子体的形成方法315
8.5.3等离子体基本形成方式的主要应用317
8.6基板的传输机构319
8.7膜层中的针孔和超净工作间322
8.7.1关于人体沾污324
8.7.2净化间标准的发展324
8.7.3净化间级别的公制定义325
第9章 真空蒸镀
9.1概述327
9.2镀料的蒸发329
9.2.1饱和蒸气压329
9.2.2蒸发粒子的速度和能量333
9.2.3蒸发速率和沉积速率334
9.3蒸发源336
9.3.1电阻加热蒸发源336
9.3.2电子束蒸发源343
9.3.3高频感应蒸发源346
9.4蒸发源的蒸气发射特性与基板配置348
9.4.1点蒸发源348
9.4.2小平面蒸发源349
9.4.3实际蒸发源的发射特性及基板配置351
9.5蒸镀装置及操作355
9.6合金膜的蒸镀357
9.6.1合金蒸发分馏现象357
9.6.2瞬时蒸发（闪烁蒸发）法358
9.6.3双源或多源蒸发法359
9.7化合物膜的蒸镀359
9.7.1透明导电膜（ITO）——In2O3SnO2系薄膜359
9.7.2反应蒸镀法360
9.7.3三温度法363
9.7.4热壁法363
9.8脉冲激光熔射（PLA）364
9.8.1脉冲激光熔射的原理364
9.8.2脉冲激光熔射设备365
9.8.3脉冲激光熔射制作氧化物超导膜367
9.9分子束外延技术369
9.9.1分子束外延的原理及特点369
9.9.2分子束外延设备370
9.9.3分子束外延技术的发展动向373
9.9.4分子束外延的应用374
第10章 离子镀和离子束沉积
10.1离子镀的原理377
10.1.1不同的离子镀方式377
10.1.2离子轰击在离子镀过程中的作用382
10.1.3离子镀过程中的离化率问题387
10.1.4离子镀的蒸发源389
10.2离子镀的类型及特点391
10.2.1直流二极型391
10.2.2三极型和多阴极方式的离子镀392
10.2.3活性反应蒸镀（ARE）394
10.2.4空心阴极放电离子镀（HCD）401
10.2.5射频放电离子镀（RFIP）410
10.2.6多弧离子镀413
10.2.7电弧放电型高真空离子镀420
10.3离子束沉积421
10.3.1离子束沉积的原理421
10.3.2直接引出式和质量分离式423
10.3.3离化团束沉积427
10.3.4离子束辅助沉积432
10.4离子束混合436
10.4.1离子束混合原理436
10.4.2静态混合437
10.4.3动态混合438
第11章 溅射镀膜
11.1离子溅射442
11.1.1荷能粒子与表面的相互作用442
11.1.2溅射产额及其影响因素445
11.1.3选择溅射现象456
11.1.4溅射原子的能量分布和角分布462
11.1.5反应溅射467
11.2溅射镀膜方式472
11.2.1直流二极溅射476
11.2.2三极和四极溅射480
11.2.3射频溅射481
11.2.4磁控溅射——低温高速溅射484
11.2.5溅射气压接近零的零气压溅射498
11.2.6自溅射——深且超微细孔中的埋入501
11.2.7RF-DC结合型偏压溅射508
11.2.8ECR溅射509
11.2.9对向靶溅射510
11.2.10离子束溅射沉积512
11.3磁控溅射源516
11.3.1磁控溅射源简介516
11.3.2内圆柱状和外圆柱状磁控溅射源518
11.3.3溅射枪（S-枪）磁控溅射源521
11.3.4平面磁控溅射源523
11.3.5合金靶、复合靶及多靶溅射524
11.4溅射镀膜的实例528
11.4.1Ta及其化合物膜的溅射沉积528
11.4.2Al及Al合金膜的溅射沉积532
11.4.3氧化物的溅射沉积：超导膜和ITO透明导电膜535
11.4.4溅射镀膜的应用539
第12章 化学气相沉积（CVD）
12.1热氧化、氮化543
12.1.1反应方式544
12.1.2热氧化装置545
12.1.3其他氧化装置547
12.1.4氮化、碳化表面改性548
12.2热CVD549
12.2.1主要的生成反应550
12.2.2热CVD的特征556
12.2.3热CVD装置559
12.2.4反应器560
12.2.5常压CVD（NPCVD）560
12.2.6减压CVD（LPCVD）562
12.3等离子体CVD（PCVD）564
12.3.1PCVD的特征及应用564
12.3.2PCVD装置569
12.3.3高密度等离子体（HDP）CVD575
12.4光CVD（photo CVD）576
12.4.1激光化学气相沉积577
12.4.2光化学气相沉积578
12.5有机金属CVD（MOCVD）581
12.6金属CVD585
12.6.1W-CVD585
12.6.2Al-CVD586
12.6.3Cu-CVD588
12.6.4阻挡层——TiNCVD589
12.7半球形晶粒多晶SiCVD（HSGCVD）591
12.8铁电体的CVD592
12.9低介电常数薄膜的CVD594
第13章 干法刻蚀
13.1干法刻蚀与湿法刻蚀596
13.1.1刻蚀技术简介596
13.1.2湿法刻蚀600
13.1.3干法刻蚀603
13.2等离子体刻蚀——激发反应气体刻蚀607
13.2.1原理607
13.2.2装置609
13.3反应离子刻蚀（RIE）610
13.3.1原理及特征610
13.3.2各种反应离子刻蚀方法613
13.3.3装置619
13.3.4软件620
13.3.5Cu的刻蚀625
13.4反应离子束刻蚀（RIBE）626
13.4.1聚焦离子束（FIB）设备及刻蚀加工627
13.4.2束径1mm左右的离子束设备及RIBE630
13.4.3大束径离子束设备及RIBE632
13.5气体离化团束（GCIB）加工技术635
13.5.1GCIB加工原理635
13.5.2GCIB设备636
13.5.3GCIB加工的优点637
13.5.4GCIB在微细加工中的应用638
13.6微机械加工641
13.7干法刻蚀用离子源的开发644
第14章 平坦化技术
14.1平坦化技术的必要性646
14.2平坦化技术概要648
14.3不发生凹凸的薄膜生长649
14.3.1选择生长649
14.3.2回流埋孔（溅射平坦化）650
14.3.3通过埋入氧化物实现平坦化650
14.4沉积同时进行加工防止凹凸发生的薄膜生长652
14.4.1偏压溅射652
14.4.2去除法（liftoff)653
14.5薄膜生长后经再加工实现平坦化653
14.5.1涂布平坦化653
14.5.2激光平坦化654
14.5.3回流平坦化654
14.5.4蚀刻平坦化654
14.5.5阳极氧化与离子注入654
14.6埋入技术实例655
14.7化学机械研磨（CMP）技术656
14.8气体离化团束（GCIB）加工平坦化658
14.9镶嵌法布线及平坦化659
14.10平坦化技术与光刻制版术660
第15章 薄膜材料
15.1金属薄膜材料664
15.1.1结构性金属薄膜材料664
15.1.2功能性金属薄膜材料668
15.2无机、陶瓷薄膜材料678
15.2.1无机、陶瓷薄膜简介679
15.2.2陶瓷薄膜的形成方法679
15.2.3结构性陶瓷薄膜材料686
15.2.4功能性陶瓷薄膜材料695
15.3有机、聚合物薄膜材料713
15.3.1有机、聚合物薄膜材料的形成方法713
15.3.2有机、聚合物薄膜材料719
15.4半导体薄膜材料727
15.4.1半导体材料与薄膜727
15.4.2各种功能的半导体薄膜材料734
15.4.3大禁带宽度半导体薄膜材料：在“硬电子学”中的应用756
第16章 薄膜材料的应用
16.1表面改性763
16.1.1何谓表面改性763
16.1.2表面改性的手段765
16.1.3表面改性的应用769
16.2超硬膜用于切削刀具774
16.2.1超硬膜的获得及应用774
16.2.2如何选择镀层基体系统779
16.2.3超硬镀层改善刀具切削性能的机理783
16.2.4TiN镀层对各种刀具切削性能的改善787
16.3能量变换薄膜与器件792
16.3.1光电变换薄膜材料794
16.3.2光热变换薄膜材料797
16.3.3热电变换薄膜材料799
16.3.4热电子发射薄膜材料802
16.3.5固体电解质薄膜材料803
16.3.6超导薄膜器件804
16.4传感器806
16.4.1传感器的种类及材料806
16.4.2薄膜传感器举例811
16.5半导体器件815
16.5.1MOS器件及晶圆的大型化815
16.5.2化合物半导体器件820
16.6记录与存储821
16.6.1光盘823
16.6.2磁盘826
16.6.3磁头827
16.7平板显示器831
16.7.1液晶显示器832
16.7.2等离子体平板显示器850
16.7.3有机电致发光显示器859
16.8金刚石薄膜的应用864
16.8.1金刚石薄膜的开发现状865
16.8.2三极管及二极管866
16.8.3传感器867
16.8.4声表面波器件868
16.8.5场发射平板显示器869
16.9太阳能电池873
16.9.1太阳能电池的原理及材料873
16.9.2硅系薄膜太阳能电池876
16.9.3化合物薄膜太阳能电池（CIS和CIGS）880
16.10发光器件884
16.10.1发光器件的基础——发光过程884
16.10.2发光二极管885
16.10.3激光二极管887
第17章 薄膜材料的评价表征及物性测定
17.1薄膜材料评价表征的特殊性890
17.2薄膜材料评价表征方法及其选择891
17.2.1评价表征目的891
17.2.2评价表征内容891
17.2.3评价表征手段选择892
17.3薄膜材料的评价表征900
17.3.1表面形貌900
17.3.2结晶状态和晶体结构901
17.3.3微观组织和结构903
17.3.4元素分析904
17.3.5化学结合状态分析910
17.4相关技术和装置910
17.4.1输出信息及显示910
17.4.2装置的复合化911
17.4.3成膜后测试和在线测试912
17.4.4关联技术要素913
17.5薄膜材料评价表征举例915
17.5.1TiN薄膜的评价表征915
17.5.2磁性多层膜的评价表征920
17.6薄膜材料的物性测定924
附录A 各种元素的温度—蒸气压特性929
附录B 元素的电离电位934
附录C 物理常数表936
附录D （新旧）常用计量单位对照与换算937
附录E 能量换算表、压力换算表及气体的性质表940
附录F 半导体大规模集成电路的发展预测942
附录G 显示屏的图像分辨率等级、图像分辨率（像素数）和宽高比943
附录H 元素周期表944
附录I 薄膜技术与薄膜材料领域常用缩略语注释946
参考文献959
目 录内容简介
薄膜及微细加工技术的应用范围极为广泛，从大规模集成电路、电子元器件、平板显示器、信息记录与存储、MEMS、传感器、太阳能电池，到材料的表面改性等，涉及高新技术产业的各个领域。本书内容包括真空技术基础、薄膜制备、微细加工、薄膜材料及应用、薄膜成分与结构分析等5大部分，涉及薄膜技术与薄膜材料的各个方面，知识全面，脉络清晰。全书共17章，文字通俗易懂，并配有大量图解，有利于对基本知识的理解、掌握与运用。对于从事相关行业的科技工作者与工程技术人员，本书具有极为难得的参考价值，同时也是其他感兴趣读者了解薄膜材料与技术在高新技术中应用的一本很好的入门书籍。
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