电子薄膜技术PPT课件

绪论1课程性质: 微电子制造方向专业课课程特点: 内容丰富、概念性记忆性强；理论与实践 相结合通过对本课程的学习，能够掌握电子薄膜的主要制备技术及相关知识，为从事微电子、固体电子薄膜及相关领域的研究、设计和生产打下基础。 课 程 简 介第1页/共37页绪论2总学时：48学时周学时：4学时课时安排：1-12周；周一5-6节、周四 1-2节学 分：3学分课外学时：12学时（6次课下作业）课 程 概 况第2页/共37页绪论3教材： 薄膜材料制备原理、技术及应用 唐伟忠 著，冶金工业出版社，2003参考书：1. 薄膜技术与薄膜材料田民波，清华大学出版社2. 薄膜材料与薄膜技术郑伟涛，化学工业出版社3. 半导体薄膜技术与物理叶志镇等，浙江大学出版社4. Material Science of Thin FilmsDeposition & Structure M. Ohring，世图影印版教材及参考书第3页/共37页绪论4第一堂课主要内容 课程情况介绍 课程考核方式 薄膜材料的定义 薄膜技术的发展 课程教学内容 第4页/共37页绪论51、上课时必须将手机关机或静音；2、上课不允许讲话，不允许做与本课程无关的事；3、有事提前向老师请假（开假条），课上随机点名；4、上课请杜绝睡觉；5、如果出现破坏教学恶劣的行为立即上报系或者学校给予处理；6、上课不需要带电脑！7、请每人准备一个作业本！（笔记）课堂要求希望：积极思考、踊跃发言意见要求及时反馈第5页/共37页绪论6类别类别考核项目考核项目考核主要内容考核主要内容所占权重所占权重形成性考核平时成绩日常表现：迟到、旷课、纪律、态日常表现：迟到、旷课、纪律、态度、协作、交流度、协作、交流迟到、早退一次扣2分，旷课一次扣4分。积极思考，踊跃回答问题，给予加分-作业满分为满分为3030分分。共6次书面作业，每次作业满分为5分。30%期中考试满分为满分为2020分分。考察范围：第1-4章知识点。限制性开卷考试限制性开卷考试20%终结性考核期末考试满分为满分为100100分分。考察范围：课程全部知识点。限制性开卷考试限制性开卷考试！50%成绩评定 作业成绩按作业上交的数量和质量进行计分。 考试时间：期中：第7周；期末：第14或15周学院组织考试第6页/共37页绪论7学习方法：以教材和课件内容为主，做好笔记，认真完成作业，养成良好的学习习惯：预习和复习。考试范围：教材相应内容 + 课件内容 + 部分补充知识！限制性开卷考试：每人只允许带一单张A4的辅助材料，要求全部手写，加贴、复印、缩印均无效第7页/共37页绪论8第一堂课主要内容 课程情况介绍 课程考核方式 薄膜材料的定义 薄膜技术的发展 课程教学内容 第8页/共37页绪论9Q：为什么要学习这么课程？ 薄膜材料应用的必要性 了解薄膜的制备方法、生长机理、性能表征等1. 什么是薄膜材料？2. 薄膜材料的特殊性？3. 薄膜材料科学成为材料科学中发展最迅速分支的原因？第9页/共37页绪论10 由单个的原子、离子、原子团无规则地入射到基板表面，经表面附着、迁徙、凝结、成核、核生长等过程而形成的一薄层固态物质。 VacuumSubstratesurfaceAtomThin Film薄膜的定义第10页/共37页绪论11 薄膜材料是采用特殊的方法，在体材料的表面沉积或制备的一层性质与体块材料性质完全不同的物质层。 薄膜材料往往具有特殊的材料性能或性能组合。 当固体或液体的一维线性尺度远远小于它的其它二维尺度时，我们将这样的固体或液体称为膜。 通常把膜层无基片而能独立成形的厚度作为薄膜厚度的一个大致的标准，约在1m左右。 厚膜：厚度大于1m ，薄膜：厚度小于1m关注：固态基片（衬底、基底）上的固态薄膜。第11页/共37页绪论12薄膜材料的特殊性 ： 1. 与体相材料相比，由于薄膜材料的厚度很薄，很容易产生尺寸效应； 2. 由于薄膜材料的比表面积很大，所以表面效应很显著； 3. 在薄膜材料中还包含有大量的表面晶粒间界和缺陷态，对电子输运性能也影响较大。Back第12页/共37页绪论13第一堂课主要内容 课程情况介绍 课程考核方式 薄膜材料的定义 薄膜技术的发展 课程教学内容 第13页/共37页绪论14190019502008Computing power has increaseddramatically over the last century.The world has changedWhy do we need thin films？在材料科学的各分支中，薄膜材料科学发展的地位极为重要。第14页/共37页15Devices become much more complexly!The world has changed1971200819473cm第15页/共37页绪论16微电子芯片生产：1.P-N结、绝缘层、导线，并由此构成二极管、三极管、电阻、电容等电子元件2.是薄膜技术的最主要推动力3.莫尔定律：每1.5年，更新1代：线宽缩小为上一代的0.7倍第16页/共37页绪论17Oceans and space are no longer sufficient defensive barriers; wars no longer have front linesThe world has changed第17页/共37页绪论18Changes brings challenges:Safer, easier, more comfortable,more economy, more happiness. 第18页/共37页绪论19How can we make devices morepowerful, lighter, smaller, cheaper?Lets do it with thin films.Challenge means opportunity第19页/共37页绪论20薄膜材料迅速发展的原因：1. 现代科学技术的发展，特别是微电子技术的发展，过去需要众多材料组合才能实现的功能，现在仅仅需要少数几个器件或一块集成电路板就可以完成。薄膜技术正是实现器件和系统微型化的最有效的技术手段。2.器件的微小型化不仅可以保持器件原有的功能并使之更加强化，而且随着器件的尺寸减小并接近了电子或其他粒子量子化运动的微观尺度，薄膜材料或其器件将显示出许多全新的物理现象。薄膜技术作为器件微型化的关键技术，是制备这类具有新型功能器件的有效手段。3.薄膜技术作为材料制备的有效手段，可以将各种不同材料灵活地复合在一起，构成具有优异特性的复杂材料体系，发挥每种材料各自的优势，避免单一材料的局限性薄膜材料学在科学技术以及国民经济的各个领域发挥着越来越大的作用。第20页/共37页绪论21薄膜材料的分类u化学组成： 无机膜、有机膜、复合膜；u相组成： 固体薄膜、液体薄膜、气体薄膜、胶体薄膜；u晶体形态： 单晶膜、多晶膜、微晶膜、 纳米晶膜、超晶格膜等；u功能及其应用领域： 电学薄膜、光学薄膜、硬质膜、耐蚀膜、润滑膜、有机分子薄膜、装饰膜 、包装膜。 第21页/共37页绪论22电子薄膜材料的类别半导体器件与集成电路中使用的导电材料与介质薄膜材料 Al、Cr、Pt、Au、多晶硅、硅化物、SiO2、Si3N4、Al2O3等的薄膜。第22页/共37页绪论23超导薄膜 YBaCuO系稀土元素氧化物超导薄膜； BiSrCaCuO系和TlBaCuO系非稀土元素氧化物超导薄膜。YBa2Cu3O7-x Film 第23页/共37页绪论24光电子器件中使用的功能薄膜 GaAs/GaAlAs、HgTe/CdTe、-Si：H、-SiGe：H、-SiC：H、-SiN：H、-Si/-SiC等一系列晶态与非晶态超晶格薄膜。第24页/共37页绪论25薄膜敏感元件与固态传感器 薄膜可燃气体传感器、薄膜氧敏传感器、薄膜应变电阻与压力传感器、薄膜热敏电阻和薄膜离子敏传感器等。薄膜压力传感器 金刚石薄膜UV传感器 第25页/共37页绪论26薄膜电阻、薄膜电容、薄膜阻容网络与混合集成电路第26页/共37页绪论27薄膜太阳能电池 非晶硅、CuInSe2和CdSe薄膜太阳电池。第27页/共37页绪论28 平板显示器件 液晶显示、等离子体显示和电致发光显示三大类平板显示器件所用的透明导电电极（ITO薄膜）。 电致发光多层薄膜（包括ITO膜，ZnS：Mn等发光膜，Al电极膜等）组成的全固态平板显示器件及OLED显示器件。第28页/共37页绪论29 用ZnO、AlN等薄膜制成的声表面波滤波器。 磁记录薄膜与薄膜磁头 高质量和录象的磁性材料薄膜录音带与录象带； 计算机数据存储的CoCrTa、CoCrNi等的薄膜软盘和硬盘； 垂直磁记录中FeSiAl薄膜磁头等。 静电复印鼓用Se-Te、SeTeAs合金薄膜及非晶硅薄膜。第29页/共37页绪论30铁电存储器铁电存储器第30页/共37页绪论31第一堂课主要内容 课程情况介绍 课程考核方式 薄膜材料的定义 薄膜技术的发展 课程教学内容 第31页/共37页绪论32淀积法渗入法化合法、扩散法、离子注入法气相法液相法化学镀、电镀、Sol-Gel、MOD、液相外延、水热法、喷雾热解、喷雾水解、LB膜PVDCVD常压CVD、低压CVD、金属有机物CVD、等离子体CVD、光CVD、热丝CVD真空蒸发 Evaperation溅射 Sputtering离子镀 Ion plating薄膜制备方法的分类第32页/共37页绪论33第一章 真空技术基础第二章薄膜的物理气相沉积（I）- 蒸发法第三章薄膜的物理气相沉积（II）溅射法及其他PVD方法第四章薄膜的化学气相沉积第五章化学溶液沉积法制备薄膜第六章 薄膜生长过程和薄膜结构第七章 薄膜材料的表征方法第八章 薄膜材料及其应用课程教学内容第33页/共37页绪论34YBCO 薄膜形貌第34页/共37页绪论35小结 在材料科学的各分支中，薄膜材料科学发展的地位极为重要。 通过本课程的学习，认识薄膜材料应用的必要性，掌握薄膜的制备方法、生长机理、性能表征等。 几点希望：1. 意见要求及时反馈2. 认真听讲、完成作业、积极思考、踊跃发言3. 严谨求实、诚信正直4. 师生共同努力、共同进步，圆满愉快地完成本课程的教学！第35页/共37页绪论36第36页/共37页绪论37感谢您的观看！第37页/共37页