介質(zhì)薄膜ppt課件(已修改)
2025-05-17 22:55 本頁面
【正文】 介質(zhì)薄膜材料 要求： ? 初步認識介質(zhì)薄膜材料； ? 了解介質(zhì)薄膜的分類； ? 熟悉典型介質(zhì)薄膜的制備、性質(zhì)及 應(yīng) 用； 第一節(jié) 概述 一、介質(zhì)薄膜簡介 介質(zhì)薄膜以其優(yōu)良的絕緣性能和介電性能 在半導(dǎo)體集成電路、薄膜混合集成電路以及一 些薄膜化元器件中得到廣泛應(yīng)用。 長期以來，人們對介質(zhì)薄膜進行了較深入 研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對某些介質(zhì) 材料中的新效應(yīng)，如壓電效應(yīng)、電致伸縮效 應(yīng)、熱釋電效應(yīng)、光電效應(yīng)等的研究和應(yīng)用更 為關(guān)注。 現(xiàn)在所謂的 介質(zhì)薄膜 ，其含義已遠超出單 純的電容器介電膜的范圍， 而是把它作為一類 重要的功能薄膜材料或復(fù)合材料。 二、相關(guān)概念 介電功能材料： 是以電極化為基本電學(xué)特 征的功能材料。所謂電極化就是指在電場 （包括光頻電場）作用下，正、負電荷中心 相對移動從而出現(xiàn)電矩的現(xiàn)象。電極化隨材 料的組分和結(jié)構(gòu)、電場的頻率和強度以及溫 度、壓強等外界條件的改變而發(fā)生變化，所以 介電功能材料表現(xiàn)出多種多樣的、有實用意 義的性質(zhì)，成為電子和光電子技術(shù)中的重要 材料。 分類 （ 1）按化學(xué)分類：無機材料、有機材料、無 機和有機的復(fù)合材料； （ 2）按形態(tài)分類：三維（塊體）材料、二維 （薄膜）材料和一維（纖維）材料； （ 3）按結(jié)晶狀態(tài)：單晶、多晶和非晶材料； （ 4）按物理效應(yīng)：見表 1。 表 1 介電功能材料按物理效應(yīng)分類及其主要應(yīng)用 三、本章主要內(nèi)容 1. 下面介紹的介質(zhì)薄膜材料指介電功能薄膜 材料。 2. 介質(zhì)薄膜按物理效應(yīng)也可分成很多類， 如電介質(zhì)薄膜、鐵電薄膜、壓電薄膜和熱釋 電薄膜等。 3. 主要介紹 電介質(zhì)薄膜、鐵電薄膜以及壓電薄膜的 制備、性質(zhì)和應(yīng)用 。 第二節(jié) 電介質(zhì)薄膜及應(yīng)用 此處電介質(zhì)薄膜是指集成電路和薄膜元 器件制造中所用的介電薄膜和絕緣體薄膜。 電介質(zhì)薄膜按照主要用途來分類：介電性 應(yīng)用類和絕緣性應(yīng)用類。前者主要用于各種 微型薄膜電容器和各種敏感電容元件，常用 的有 sio、 sio Al2O3等；后者主要用于各種 集成電路和各種金屬 氧化物 半導(dǎo)體器件， 如 sio2等。 一、氧化物電介質(zhì)薄膜的制備及應(yīng)用 制備 氧化物介質(zhì)薄膜在集成電路和其他薄膜器件中 有著廣泛應(yīng)用。 制備方法： （ 1） SiO2 ：除電子束蒸發(fā)、濺射等方法外，還 經(jīng)常用硅單晶表層氧化的方法生長這種薄膜。（是一種反應(yīng)擴散過程） SiO2薄膜的氧化生長是平面工藝的基礎(chǔ)，氧化法 主要有 3種：陽極氧化（室溫）、等離子體陽極氧 化（ 200800℃ ）和熱氧化（ 7001250 ℃ ）。 （ 2） Si3N4薄膜：在集成電路中起鈍化作用。 最成熟的制備方法是 CVD方法，例如用硅烷和氨熱 分解形成 Si3N4薄膜。 （ 3）其他用作電容器材料的氧化物介質(zhì)薄膜： SiO、 Ta2O Al2O3薄膜等。 1） SiO的蒸氣壓很高，可以用通常的熱蒸發(fā)方法 制備； 2） Ta2O Al2O3主要用濺射等方法制備，也用低成本的陽極氧化方法制備。 應(yīng)用： （ 1）用作電容器介質(zhì) 在薄膜混合集成電路中，用作薄膜電容器介質(zhì)的主 要有 SiO、 SiO2 、 Ta2O5以及 Ta2O5 SiO（ SiO2 ） 復(fù)合薄膜等。這些薄膜用作薄膜電容器介質(zhì)對其電 性能和穩(wěn)定性均有較嚴格的要求。 按照應(yīng)用場合，介質(zhì)薄膜分為低損耗低介電常 數(shù)薄膜和高介電常數(shù)薄膜。在生產(chǎn)上采用的前一類 薄膜主要是 SiO和 SiO2 ，高介電常數(shù)薄膜是鉭基質(zhì) 薄膜。
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