【正文】 。激光源 種類較多，其中以氬激光器為最常用。在 X射線吸收 譜中，當(dāng)束縛電子被激發(fā)到第 一未被占據(jù)能級時(shí)，就會出現(xiàn) 吸收邊。在 XPS中，束縛電子如 K殼層電子背激發(fā)出樣品外， 成為自由電子。在 EELS譜中分辨不出多重散射，表明在 NiM邊緣前的 Ni低能損失區(qū)的背底，主要來自于等離子體激發(fā)峰的峰尾。 E?電子能量損失譜分析 圖中是 40nm厚的 NiSi2的電子能量損失譜，能量范圍從 0到 138V，最高峰為等離子體激子振蕩峰。在制備樣品方面，人們采用的不只是一種傳統(tǒng)底減薄技術(shù)，也可以制備橫截面 TEM樣品。對于 單晶衍射為斑點(diǎn)，精細(xì)多晶為 環(huán)，大晶粒多晶且包含織構(gòu)則 為環(huán)加斑點(diǎn)。 掠入射角 X射線衍射 圖中（ a）的衍射譜為純 Pd譜而沒有基底硅的反射，反射對應(yīng)于 Pd的點(diǎn)陣常數(shù)為(111)和(222).完全反應(yīng)后形成 Pd2Si層的衍射譜，圖（ b）中所示則顯示出立方結(jié)構(gòu)的衍射峰。圖中給出了立方晶體（ 100）表面的層結(jié)構(gòu)例子。結(jié)果是在原 來一組斑點(diǎn)之間出現(xiàn) 新的一組衍射斑，導(dǎo) 致周期性 “ 1/2級斑點(diǎn) ” 。相干干涉的條件是次波相長而非相消，因 此，它們必須同位相，即對于來自不同原子的波前沿散射方向波長差必須為整 數(shù)，這一相干干涉條件為： nλ ＝ asinθ 。 薄膜結(jié)構(gòu)表征 薄膜結(jié)構(gòu)表征手段 X射線衍射 (XRD) 低能電子衍射 (LEED) 掠入射角 XRD 透射電鏡 (TEM)中的選區(qū)電子衍射 (SAD) 低能電子衍射 (LEED) 考慮具有波長 λ 的電子垂直撞擊到原子間距為 a的一個(gè)周期排列的原子，如圖 所示，當(dāng)電子被散射時(shí)，從一個(gè)原子出來的次波與相鄰原子的次波相干涉。由電子 激發(fā)的樣品的體積為微米量級，因此分析 技術(shù)經(jīng)常稱為電子探針顯微分析或電子顯微 探針分析，電子束可以沿表面掃描以給出 電子組分的橫向分布圖樣。 電子顯微鏡顯微分析 電子顯微探針原理 由具有一定能量的電子所激發(fā)的特征 X射線 的檢測是電子顯微鏡分析組分的基礎(chǔ)。譜的尖峰對應(yīng)著從 固體中逃逸出來的特征 電子能量。同時(shí)也需要清潔真空 系統(tǒng)。 如圖所示，光電子譜需要單色輻射源和 電子譜儀。在這一過程中，入射光子將整個(gè) 能量轉(zhuǎn)移給束縛電子。 檢測系統(tǒng)對于來自于蝕刻 坑中心部位的離子設(shè)計(jì)了 電致入門。在一種操 作模式中，濺射離子束穿 過樣品并在樣品表面留下 蝕刻坑。 二次離子質(zhì)譜儀 二次離子進(jìn)入能量過濾器， 然后在質(zhì)譜儀中被收集和 分析，這便是二次粒子質(zhì) 譜儀。 薄膜組分表征 薄膜組分表征的手段 盧瑟福背散射 (RBS) 二次離子質(zhì)譜 (SIMS) X射線光電子能譜 (XPS) 俄歇電子能譜 (AES) 電鏡中的顯微分析 分析薄膜材料的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 盧瑟福背散射 RBS是基于中心力場的 經(jīng)典散射原理，除了為 提供能量為兆電子伏特 的粒子束準(zhǔn)值所需的加 速器外，儀器本身非常 簡單。 ??? ??圖 1 圖 2 探針法 金剛石探針沿膜表面移動(dòng)，而探針 在垂直方向上的位移通過電信號可 以被放大 1016倍并被記錄下來。 圖 1 圖 2 光學(xué)膜厚度確定 X射線干涉儀 當(dāng)掠入射時(shí)， X射線被平整表面反射和透過， Snell定律給出 ??? ?? 1s i n/s i n 39。 光學(xué)膜厚度確定 干涉儀測量膜厚方法可以使用 Fizeau盤來實(shí)現(xiàn)， Fizeau盤能夠發(fā)生多種反射導(dǎo)致 一尖銳的干涉現(xiàn)象，干涉強(qiáng)度為： ? ? ? ??????????????????? 2/s i n1111 2220 ?? FRTIIR上式給出總反射強(qiáng)度與膜表面和 Fizeau盤間距離的相干性。 光學(xué)監(jiān)測 圖 1 圖 2 這一方法是基于生長膜會產(chǎn)生光學(xué)干涉現(xiàn)象，因此只用于透明膜的測量，用于濺射系統(tǒng)的光學(xué)監(jiān)測的例子如圖 1所示。圖中所示的是 一電流敏感儀，在其指針處安 置很輕的基片。當(dāng)離化檢測計(jì)暴露 于蒸氣中時(shí)，氣相原子首先 由于熱離化產(chǎn)生電子，然后 這些電子被加速到陽極，離 子移向收集極，在收集極離 子被離化，相應(yīng)的電流正比 于離子的數(shù)量和離化電子電 流。 集 。 。 。N/N++ N/N+/N++ ≤177。 P/N/N+ 3100μm ≤177。 4% 4 外延層厚度 外延爐 直徑 類型 外延片厚度 均勻性 FTIR ASTM F95 批式 100mm 125mm 150mm P/P++。 N/N++ N/N+/N++ ≤177。 5% 301000 ≤177。 P/N/N+ 4 103（ P:1 102）3 ≤177。 硅外延材料技術(shù)規(guī)范 序號 特征 參數(shù) 測試方法 1 外延層摻雜劑 P,P+:Boron N,N+:Phosphorus, Arsine 2 外延層晶向 100,111 3 外延層電阻率 外延爐 直徑 類型 外延片電阻率 均勻性 ASTM F723 F1392 批式 100mm 125mm 150mm P/P+。對于 (111)晶片取向2~5186。計(jì)算厚度時(shí)，應(yīng)考慮腐蝕對厚度的影響。不能選擇靠近外延層邊緣的圖形。 ? 體內(nèi)缺陷： 層錯(cuò) 位錯(cuò) 線缺陷 外延層 （ 111）襯底 劃痕 點(diǎn)缺陷 角錐體 層錯(cuò) 霧狀表面缺陷 ① 霧圈 ② 白霧 ③ 殘跡 ④ 花霧 ① 霧圈 ② 白霧 ③ 殘跡 ④ 花霧 角錐體 ? 星形線（滑移線） 劃痕：由機(jī)械損傷引起 層錯(cuò) （堆積層錯(cuò)），它是外延層中最常見的內(nèi)部缺陷，層錯(cuò)本身是一種面缺陷，是由原子排列次序發(fā)生錯(cuò)亂所引起的。通常體內(nèi)缺陷會顯現(xiàn)在表面。 分子束外延的特點(diǎn)是： ，因此雜質(zhì)氣體不易進(jìn)入薄膜，薄 膜的純度高； ； ； ，從而可以嚴(yán)格控制薄膜的生 長及結(jié)構(gòu)。熱壁外延 (HWE)。 、外延生長 外延是指生長層與基片在結(jié)構(gòu)上有著嚴(yán)格的晶體學(xué)關(guān)系 ,外延生長就是在基片上取向或單晶生長確定的薄膜材料 . 同質(zhì)外延 :生長外延層和襯底是同一種材料 異質(zhì)外延 :外延生長 的 薄膜材料 和襯底材料不同， 或者說生長化學(xué)組分、甚至是 物理結(jié)構(gòu) 和襯底完全不同的外延層，相應(yīng)的工藝就叫做異質(zhì)外延 主要的外延生長技術(shù) :分子束外延 (MBE)。離子鍍集氣體輝 光放電、等離子體技術(shù)、真空蒸發(fā)技術(shù)于一身， 大大改善了薄膜的性能。實(shí)驗(yàn)裝置如左圖，實(shí)驗(yàn)條件如下表。離子束濺射沉積 ZnTe的實(shí)驗(yàn)條件如下表所示。 Takeuchi等人用上面裝置濺射沉積了 Cu和 RuO2膜。 離子束濺射的特點(diǎn) 相對于傳統(tǒng)濺射過程 ,離子束濺射具有如下優(yōu)點(diǎn)： . . . 離子束濺射的主要缺點(diǎn)：濺射面太小導(dǎo)致沉積速率過低 . 離子束濺射 (I) 制備碳膜的濺射條件： Kitabatake和 Wasa使用左圖 中所示的裝置沉積了碳膜， 也研究了氫離子轟擊效應(yīng)。 對靶濺射實(shí)例 Hoshi等人研制出的這套系統(tǒng)可以獲得高沉積率的磁性膜且不必大幅升高基片溫度。 磁控濺射實(shí)例 Yoshimoto等人用以上裝置制備了 BiSr CaCuO膜。 磁控濺射實(shí)例 Kobayashi等人用以上裝置制備了具有高沉積 率的難熔金屬硅酸鹽膜。 通過電極加上 1～ 5kV的直流電壓，充入 到真空室的中性氣體如 Ar便會開始輝光 放電。 濺射裝置 根據(jù)濺射裝置中電極的特點(diǎn) ,其種類可以分為： 1. 直流濺射 : 靶材是良導(dǎo)體 . 2. 射頻濺射 : 靶材可以是導(dǎo)體 ,半導(dǎo)體和絕緣體 . 3. 磁控濺射 : 通過磁場約束電子的運(yùn)動(dòng)以增強(qiáng)電子對 工作氣體的電離效率。 ，濺射