氧化技术和薄膜制备技术
氧化物薄膜的制备和特性
氧化物薄膜的制备和特性氧化物薄膜，是一种薄而坚硬的材料，被广泛应用于半导体、光电设备等领域。
我们可以通过各种方法制备氧化物薄膜，然后通过对其特性进行研究，进一步了解其物理性质和应用能力。
一、氧化物薄膜的制备方法制备氧化物薄膜的方法有很多，其中最常见的是物理和化学方法。
物理方法包括干燥沉积、溅射沉积、分子束外延等。
其中，溅射法是最常用的制备氧化物薄膜的方法之一。
通过在高真空环境下，用离子轰击目标表面，使目标表面材料离开，然后在基底表面沉积，来制备氧化物薄膜。
化学方法包括原子层沉积、溶胶-凝胶法、水热法、氧化镁工艺等。
其中，原子层沉积法是一种较新的方法，可以在制备过程中控制膜的厚度和成分，得到高质量和高均匀性的膜。
二、氧化物薄膜的特性氧化物薄膜的特性包括化学成分、厚度、结构、物理和光学性质等。
这些特性对氧化物薄膜的性能和应用有很大的影响。
化学成分：氧化物薄膜的化学成分是了解其性质的重要指标。
不同的化学成分会影响薄膜的物理、化学和光学性质。
厚度：薄膜的厚度直接影响其电学性质、结构和光学性质等。
结构：薄膜的结构通常用X射线粉末衍射（XRD）等方法研究。
氧化物薄膜的结构对其性质和应用有重要影响。
物理性质：氧化物薄膜的物理性质包括电学性质、磁学性质、力学性质等。
这些性质决定了氧化物薄膜在不同领域的应用能力。
光学性质：氧化物薄膜的透过率、反射率和折射率等是其光学性质的重要指标。
这些性质对氧化物薄膜在光电器件等领域的应用有很大的影响。
三、氧化物薄膜的应用氧化物薄膜广泛应用于半导体、光电设备、传感器等领域。
在半导体领域，氧化物薄膜被用作电容、介质、隔离层等。
在光电设备领域，氧化物薄膜被用作光纤、液晶显示器等。
在传感器领域，氧化物薄膜被用作气敏元件、生物传感器等。
总之，氧化物薄膜具有多种特性，可以通过多种方法制备。
其应用范围广泛，可以满足不同领域的需求。
随着技术的进步，氧化物薄膜的应用前景也将越来越广阔。
氧化物薄膜的制备及性质研究
氧化物薄膜的制备及性质研究随着科技的不断进步和发展，氧化物薄膜作为一种新型材料逐渐受到广泛的关注和研究。
氧化物薄膜的制备及性质研究对于提高材料的性能，提高材料的应用领域具有非常重要的意义。
一、氧化物薄膜的制备方法1. 离子束溅射法离子束溅射法是一种常用的氧化物薄膜制备方法。
它通过向靶材表面激发离子束，使其释放出原子或者离子，经过究出形成薄膜。
由于其制备过程在真空环境中进行，保证了薄膜的纯度和致密性。
同时离子束溅射法还具有制备厚度均匀、成型精度高等优点。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种利用化学气相反应制备氧化物薄膜的方法。
在该方法中，经过适当的条件和参数设置，采用气相反应将沉积材料形成气态物质，随后气体混合并靠近底板，由于化学反应而产生激活，置于原始气氛中成为氧化薄膜。
化学气相沉积法具有原子淀积方便、生产效率高等特点，同时还具有全面性、可控性，以及利用多种成分淀积等优点。
3. 电化学沉积法电化学沉积法是利用电化学反应，在电极表面上沉积材料的方法。
这种方法是利用溶液中的离子作为沉积质，利用大量的原子或离子通过电导作用将溶解质沉积到电极上，形成氧化物薄膜。
电化学沉积法具有操作简单、制备容易、工艺成本低等优点。
二、氧化物薄膜的性质研究1. 光学特性氧化物薄膜的光学特性是其研究的重要方向之一。
光学特性的研究可以主要在薄膜的透射率、反射率、吸收率、电磁波障碍等特性进行分析。
多种氧化物薄膜在短波长、长波长的光线下表现出不同的光学特性，光学特性的研究有助于探究氧化物薄膜的应用前景，以及材料特性的深入理解。
2. 电学性质电学性质一直是氧化物薄膜的研究热点之一。
氧化物薄膜在电学性质方面有很多优点，例如电介质的应用，金属/气体电场加速器中的电击穿特性等等。
不同的制备方法和制备成分都会影响电学性质的特征。
因此，研究氧化物薄膜的电学性质可以为其应用领域提供更广阔的发展空间。
3. 磁性特性氧化物薄膜的磁性特性是其研究的另一个方向。
材料科学中的金属氧化物薄膜制备技术
材料科学中的金属氧化物薄膜制备技术金属氧化物薄膜是一种重要的材料，在许多领域中具有广泛的应用。
例如，在半导体器件、太阳能电池、防反射涂层等方面，金属氧化物薄膜都是必不可少的材料。
金属氧化物薄膜的制备技术也是材料科学中的一个研究重点。
在这篇文章中，我们将探讨金属氧化物薄膜制备技术的一些基本原理和方法。
1. 溅射法溅射法是一种常见的金属氧化物薄膜制备技术。
在这种方法中，金属薄膜是通过在一个真空室内对目标金属进行溅射获得的。
在溅射过程中，目标材料表面被氩离子炸击，释放出来的原子在真空条件下穿过气体，最终沉积在衬底上形成薄膜。
溅射法优点在于可以获得结晶质量好、化学纯度高的薄膜。
此外，这种方法还可以通过控制溅射条件来调节薄膜的厚度和组成。
然而，溅射法的缺点在于对于目标材料的要求较高，同时还需要大型真空设备。
2. 气相沉积法气相沉积法是另一种常用的制备金属氧化物薄膜的方法。
在这种方法中，金属或金属氧化物的前体在适当的条件下分解成气体，穿过气体，在衬底上沉积形成薄膜。
与溅射法相比，气相沉积法的主要优点在于可以在较低的温度下进行，这样薄膜和衬底的热扩散差异就不会过大，从而减少了晶粒的生长。
此外，这种方法还可以通过易于反应的气体来控制薄膜成分。
缺点在于不能获得高质量的金属氧化物薄膜，并且金属氧化物薄膜成核和生长的机理有时也难以控制。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种新型的金属氧化物薄膜制备方法，它利用溶胶-凝胶反应将金属离子转化为凝胶，然后将凝胶烧结成薄膜。
在这种方法中，凝胶的成分和粒度可以通过反应条件来控制。
溶胶-凝胶法的主要优点在于可以获得高质量、光学和电学性质稳定的薄膜，其制备过程简单、成本低廉，可以适用于大规模生产。
缺点在于对反应条件和粒度的控制要求高，同时还存在凝胶形成的不确定性，制备薄膜的过程也比较复杂。
4. 光化学气相沉积法光化学气相沉积法是一种利用光化学反应制备金属氧化物薄膜的方法。
在这种方法中，通过在反应室中向衬底表面照射光源，使衬底表面发生化学反应，导致金属离子在衬底表面上沉积形成薄膜。
氧化物薄膜材料的制备及其应用前景
氧化物薄膜材料的制备及其应用前景随着科技进步和工业的发展，氧化物薄膜材料的使用越来越广泛。
氧化物薄膜材料是一种具有特殊结构的材料，其表面通常是非常平滑且质量较好的。
在许多领域中，氧化物薄膜材料都得到了广泛的应用。
本文将探讨氧化物薄膜材料的制备方法以及在不同领域中的应用前景。
一、氧化物薄膜材料的制备方法1、物理气相沉积法物理气相沉积法是一种常用的氧化物薄膜制备方法。
该方法通过蒸发源的加热、物质蒸发并再次凝结在基板表面生成氧化物薄膜。
物理气相沉积法的制备过程需要在真空环境下进行，通过调节沉积过程参数，如沉积物的温度、沉积时间、侵蚀速率等来控制氧化物薄膜的厚度、质量和结构。
该方法的优点是制备过程简单，制备的氧化物薄膜表面质量较好，但是缺点是制备周期长且不能在大规模工业应用中进行。
2、化学气相沉积法化学气相沉积法是利用气体中的化学反应来实现物质沉积的一种方法。
该方法的制备过程需要在一定的温度和气压下进行，由于化学反应时间比物理沉积时间长，所以制备周期需要相对较长。
化学气相沉积法制备的氧化物薄膜可以具有非常好的化学性质和光学性质，用于制备一些电子元件、光电器件等。
但是，该方法也存在着一些缺点，如化学反应条件比较苛刻，较高的成本和复杂的工艺。
3、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种利用氧化物溶胶热凝胶化和后续的煅烧法制备氧化物薄膜的方法。
该方法通常具有较长的制备周期，但制备的氧化物薄膜具有较好的化学稳定性、物理性质和光学性质。
溶胶-凝胶法制备的氧化物薄膜，可以应用于激光器，太阳能电池，以及LED等领域。
由于该方法具有优越性能，因此在工业应用中受到了广泛关注。
二、氧化物薄膜材料在不同领域中的应用前景1、光电领域氧化物薄膜材料在光电领域具有较好的应用前景。
例如，氧化锌（ZnO）薄膜在太阳能电池中具有良好的光电特性。
氧化锌有非常好的光吸收性，可以将太阳光转换成电能，所以它成为太阳能电池制备的一种重要材料。
此外，氧化铝（Al2O3）薄膜也广泛应用于光电领域。
氧化锌薄膜制备
氧化锌薄膜制备氧化锌薄膜制备是一种常见的薄膜制备技术，它可以应用于多种领域，如光电子学、传感器、太阳能电池等。
本文将介绍氧化锌薄膜制备的原理、方法和应用。
一、原理氧化锌薄膜制备的原理是利用化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）等技术，在基底上沉积氧化锌薄膜。
其中，CVD是通过在高温下将氧化锌前体分解成氧化锌气体，然后在基底表面沉积形成氧化锌薄膜；PVD则是通过在真空环境下将氧化锌靶材蒸发，然后在基底表面沉积形成氧化锌薄膜。
二、方法氧化锌薄膜制备的方法有很多种，下面介绍两种常见的方法。
1. 热蒸发法热蒸发法是一种PVD方法，它是通过将氧化锌靶材加热到高温，使其蒸发并在基底表面沉积形成氧化锌薄膜。
这种方法可以在常温下进行，但需要真空环境。
2. 溅射法溅射法也是一种PVD方法，它是通过在氧化锌靶材表面轰击高能粒子，使其溅射出氧化锌原子，并在基底表面沉积形成氧化锌薄膜。
这种方法需要真空环境和高能粒子源。
三、应用氧化锌薄膜制备的应用非常广泛，下面介绍几个典型的应用。
1. 光电子学氧化锌薄膜可以用于制备光电子学器件，如LED、激光器、光电探测器等。
其中，氧化锌薄膜作为LED的透明电极，可以提高LED的光输出效率。
2. 传感器氧化锌薄膜可以用于制备传感器，如气敏传感器、湿敏传感器等。
其中，氧化锌薄膜作为传感器的敏感层，可以实现对气体、湿度等环境参数的检测。
3. 太阳能电池氧化锌薄膜可以用于制备太阳能电池，其中，氧化锌薄膜作为电池的透明电极，可以提高电池的光吸收效率和光电转换效率。
氧化锌薄膜制备是一种重要的薄膜制备技术，它可以应用于多种领域，具有广阔的应用前景。
氧化铝薄膜的制备方法
氧化铝薄膜的制备方法一、引言氧化铝薄膜是将氧化铝沉积到基材（PET、PE等）表面而制成的一种薄膜。
镀氧化铝薄膜技术最早起源于美国Dupon公司的蒸镀发明专利，后来日本三菱树脂、东洋株式会社和凸版印刷等公司也开始研究镀氧化铝薄膜技术，开发出透明的氧化物薄膜主要用于替代铝箔作为微波食品包装。
关于镀氧化铝薄膜制备技术主要有两种方法，一种是物理气相沉积（PVD），另一种是化学气相沉积（CVD）。
二、物理气相沉积物理气相沉积方法是通过高温使物质蒸发，或利用电子、离子、光子等荷能离子的能力使靶材物质（铝）发生溅射，在基材上形成所需要的薄膜。
PVD制备的过程可大致分为三个阶段：第一阶段为粒子的发射，而根据粒子发射的不同形式，出现了蒸镀、电弧离子镀、溅射、离子束等工艺；第二阶段为粒子的输送过程；第三阶段为薄膜的形成。
真空蒸镀、电弧离子镀和溅射镀膜是目前实验室及工业生产应用最为广泛的方法。
在使用金属、合金作为靶材时，传统PVD可以较快的速率沉积相应的薄膜；当涉及到化学反应时还可以沉积如陶瓷半导体或化合物薄膜等。
由于氧化铝的熔点很高，难以蒸发，目前适用于沉积氧化铝薄膜的PVD方法主要为电弧离子镀和磁控溅射两种。
2.1蒸镀法蒸镀法根据蒸发加热源不同分为电阻、电感（高频感应）和电子束等方式。
其中，电阻蒸发源以电阻丝方式加热，温度可达1700℃；电子束加热能量较高，达20kw/cm3，温度可达3000-6000℃；电感加热可达3000℃以上；而电子束蒸镀法能获得比电阻加热源更大的能量密度，热量可直接到蒸镀材料的表面，所以，其蒸发温度高、热效率高、蒸发速度快，从而沉积效果好，特别适合制作高熔点薄膜材料和高纯薄膜材料。
因此，氧化物蒸镀薄膜普遍采用电子束蒸镀法。
表1镀膜加热方式比较加热方式沉积膜装置成本沉积速度电阻（舟状）AL较低普通电阻（坩埚）AL、SiOx、AlOx较低普通电感AL、SiOx、AlOx较低普通电子束AL、SiOx、AlOx、AlOx/Si高高速2.2磁控溅射法磁控溅射法是基于磁控溅射技术，即通过离子轰击靶材后，产生溅射粒子，这些粒子再沉积到基材表面。
氧化锌薄膜的合成与表征
氧化锌薄膜的合成与表征氧化锌薄膜是一种具有重要应用价值的材料，在光电子、传感器等领域具有广泛的应用。
如何高效地制备氧化锌薄膜并准确地表征其结构和性质，一直是当前研究重点之一。
本文将介绍氧化锌薄膜的制备方法和表征技术，以期更好地理解并应用该材料。
一、氧化锌薄膜的合成方法1. 真空蒸发法真空蒸发法是一种通过高温下蒸发金属来制备薄膜的方法。
通常，锌金属片被置于真空漏斗内加热，在漏斗的上部有一块玻璃基板直接对接。
锌金属加热后开始蒸发，氧性的基板表面吸收这些蒸发物后，化学反应形成氧化锌薄膜。
这种方法制备所得氧化锌薄膜的厚度通常为几十纳米，对于一些特定应用而言，薄膜的厚度并不能完全满足需求；同时，真空蒸发法的操作条件相对苛刻，同时背景气压的影响也需要特别注意。
2. 溅射法溅射法是在真空环境中利用阴极等离子体产生的离子将靶材上的原子或原子团射向基板表面，最终形成薄膜的制备方法。
通常，气体靶在真空腔中被激光离子激发产生等离子体，产生的等离子体会扫面过整个靶材表面，将原子射到基板表面形成薄膜。
相对于真空蒸发法而言，溅射法所制备氧化锌薄膜的厚度范围更加广泛，可从几纳米到数百纳米，制备比较方便，同时膜的质量也相对较高。
3. 气相沉积法气相沉积法是利用高温气相反应使气体中的原子通过活性自由基中间体沉积到基板表面，最终形成薄膜的方法。
常见的有热CVD法、PECVD法、晶粒增大法等。
其中，热CVD法通常是在真空中通过高温热解锌源和氧源来制备氧化锌薄膜的方法，制备过程中需要精确控制反应条件，如锌源和氧源的速率、反应时间和反应温度等。
而PECVD法则是利用激发的等离子体化学反应制备氧化锌薄膜，制备过程相对比较复杂，但制备的氧化锌薄膜结构密度高、耐久性好。
四、氧化锌薄膜的表征技术1. X射线衍射(XRD)XRD是一种常见的固体材料结构分析技术，它通过对材料的衍射效应进行定量分析，来确定一个样品的晶体结构、晶格参数、非晶态和有序材料的结构等。
阳极氧化法制备TiO2薄膜及其超疏水改性
阳极氧化法制备TiO2薄膜及其超疏水改性随着纳米技术的发展，纳米材料在各个领域展现出了广阔的应用前景。
其中，氧化钛（TiO2）作为一种重要的纳米材料，在光催化、电化学和生物医学等领域具有广泛的应用。
然而，由于其表面能较高，TiO2薄膜往往具有亲水性，限制了其在一些特殊应用中的使用。
为了克服这一问题，研究人员们通过改性方法，将其表面改变为超疏水性，以提高其特殊应用的效果。
阳极氧化法是一种常用的制备TiO2薄膜的方法。
该方法通过在金属钛表面形成氧化层，然后经过热处理和酸洗等工艺，得到具有一定厚度和结构的TiO2薄膜。
这种方法制备的TiO2薄膜具有良好的结晶性和致密性，适用于各种改性处理。
超疏水性是指材料表面具有极高的接触角，使水滴在其表面上呈现出较大的接触角，从而实现水滴的快速滚落，表现出良好的自清洁性。
在TiO2薄膜的超疏水改性中，常常采用改变薄膜表面形貌和增加表面能的方法。
改变薄膜表面形貌是实现超疏水性的一种常见方法。
通过调控阳极氧化过程中的电压、时间和电解液成分等参数，可以改变薄膜的孔洞形貌和粗糙度，从而改变其表面的接触角。
研究发现，当薄膜表面具有一定的微纳米结构时，可以增加其表面积，提高接触角，实现超疏水性。
增加表面能是另一种常用的超疏水改性方法。
通过在阳极氧化后，在薄膜表面进行各种化学处理，使其表面形成亲水性或疏水性的功能基团。
例如，可以利用硅烷偶联剂在薄膜表面形成疏水性基团，从而实现超疏水性。
综上所述，阳极氧化法制备TiO2薄膜并进行超疏水改性是一种有效的方法。
通过调控阳极氧化过程和后续的化学处理，可以获得具有超疏水性的TiO2薄膜，从而拓展其在各个领域的应用。
未来的研究可以进一步深入探究薄膜的制备工艺和改性方法，提高其超疏水性能，并探索其在自清洁、防污染和抗菌等方面的应用潜力。
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水汽氧化的示意图
较高的水温只增大通过硅片附近的蒸汽流量，并不改变 水汽的浓度大小。
干氧氧化
干氧氧化是在高温下，氧分子与硅直接反应生成二氧化硅
反应方程式为：
高温
Si O2 SiO2
干氧氧化速率小于水汽氧化速率，这是由于O2 在SiO2中扩 散系数通常小于H2O 在SiO2 中的扩散系数
湿氧氧化
➢在干氧接触在高温下生成SiO2 ➢在水汽或湿氧中生成SiO2 ➢在液态介质中加电场进行阳极氧化 ➢利用热分解法在衬底上淀积二氧化硅 ➢可用蒸发法、溅射法获得二氧化硅薄膜
水汽氧化
利用水汽在高温下与硅形成二氧化硅
其反应方程式为：
高温
Si 2H2O SiO2 2H2
当氧化温度在1000℃以上时，水或硅烷醇在二氧化硅层中的 扩散速率起主要作用，呈抛物线关系。
确定氧化层中可动电荷密度N Na+
N Na
C0 q
[(VFB
) BT
(VFB )BT ]
确定氧化层厚度
d= 0A
Cmax
真空的介电常数， 二氧化硅的介电常数， 0
d-氧化层厚度，C 单位面积电容 0
确定等效的界面电荷密度Qss
Qss
/
q
C0 q
[VFB
MS
]
q
电子电荷1.6
19
10
库仑
• 测量精度高，可达几个纳米，是一种非破坏性的
测量方法，不仅可以同时测量出膜厚和折射率， 还可以测量非硅衬底上的各种透明膜和半透明膜 的厚度与折射率。另外，还可以用来检验膜层厚 度的均匀性。
高频C-V测试
利用金属－氧化物－半导体结构，测量其电 容－电压关系曲线 ，由于C-V曲线与氧化层 的厚度及膜中含有的杂质，电荷和能级状 态有关。
当氧化温度低于1000℃或时间很短时，呈线性关系。
生长SiO2的重量 ＝ PSiO2 X 0 A 消耗掉的Si重量 PSi X Si A
X SiO 层的厚度; X 消耗掉Si的厚度
0
2
Si
P SiO 的密度; P Si的密度
SiO
2
Si
2
生长1μm的氧化层要消耗掉0.46μm厚的Si层，二氧 化硅的体积比消耗掉的硅膨胀一倍
256M
最小电源电压（V）
1.8-2.5
等效的栅氧化层厚度 Tox(nm)
厚度控制3σ（％）
4-5 ±4
4-5 等效的最大电场强度（MV cm-1）
<0.01 栅氧化层漏电流（DRAM） （pAμm-2）
隧穿氧化层厚度（nm） 8.5
最多的布线层数
6
用于层间绝缘层的介电常 数K
3-4.1
1999 180 1G 1.5-1.8 3-4 ±4 5 <0.01 8 6-7 2.5-3
热分解常用的烷氧基硅烷
材料名称 化学式
分子量 沸点（℃） 蒸汽分解温度 最佳分解温度
（℃）
（℃）
四乙氧基硅 Si(OC2H5)4 208
107
728-840
750
烷（正
硅酸乙
脂）
乙基三乙氧 (C2H5)Si(O 192
161
650-750
700
基硅烷
C2H5)3
戊基三乙氧 C5H11Si(OC 234
高压水汽氧化
高压氧化方法主要的优点是可以比常压时用更低的温度，更 少的时间得到相同的厚度
高压水汽氧化时，以氮化硅为氧化掩蔽层。这是超大规模集 成电路制造中进行等平面工艺的理想方法
同时高压氧化也同样与衬底Si 材料的晶向有关
硅氧化所需的水汽是由氢气与氧气燃烧产生的
热分解淀积二氧化硅
• 热分解淀积是利用硅的化合物热分解，在衬底上淀积一层
不同氧化层厚度的干涉色彩
颜色
灰色 黄褐色 蓝色 紫色 深蓝色 绿色 黄色 橙色 红色
氧化层厚度（×10-8cm） 第一周期 第二周期 第三周期
100
300
800
1000 1500 1850 2100 2250
2750 3000 3300 3700 4000
4650 4900 5200 5600 6000
氧化技术和薄膜制备技术
氧化层的用途
• 二氧化硅对杂质有掩蔽扩散作用，能实现
定域扩散掺杂
• 器件表面的保护和钝化膜 • 器件的电隔离（绝缘）作用 • 电容的介电材料 • 作MOS 管的绝缘栅材料
氧化层的结构
• 二氧化硅有两种结构：结晶型和非结晶型。 • 结晶型的二氧化硅如各种石英；非结晶型的
如石英玻璃、无定形二氧化硅。
✓而当温度较高或时间较长时，由于化学反应速率更迅速 地增加，使得化学反应速率比扩散速率大得多，氧化处于 扩散控制。
压力对氧化机理的影响：
➢在高压下，由于氧化剂的扩散流密度大大增加，所以界 面反应常常成为控制因素，氧化层厚度与时间成正比;
➢在低压下，则处于扩散控制。
氧化气氛：
一定的温度下，水汽氧化速率常数仍比干氧的 在掺氯氧化时，其氧化速率会比普通干氧氧化要快
• 半导体器件生产中制备的SiO2 薄膜属于无定
形结构(俗称为SiO2 玻璃)。
结晶型的二氧化硅网络结构致密，密度高，为2.65g/cm3
而无定形二氧化硅的密度为2.20g/cm3 左右，视结构的致密程 度而不同
二氧化硅的基本结构单元都是由硅氧组成的硅氧四 面体，硅在硅氧四面体的中心，四个氧在四面体 的顶角上，为两个硅原子所共用，四面体只在顶 角上相互连接，不共面不共边。
氧化剂是氧和“水”的混合物，在给定的温度和时间下，携 带气体氧中水的含量是决定氧化层厚度的主要因素
一般湿氧氧化是由携带气体通过水浴后，含有水汽的氧气进入石英管对 硅片进行氧化，而水汽的多少由水浴的温度控制，同时水浴的质量也将 影响氧化层质量的好坏。
一种新的湿氧氧化方法，它是依靠高纯的氢气和氧气在石英管中按比例 混合燃烧成水，氢和氧的比例为2:1 时为水汽氧化，小于这比例为湿氧 氧化，当氢气为零时，为干氧氧化。
二氧化硅，衬底本身不参加反应，因此淀积温度比热生长 二氧化硅要低得多。
• 作为淀积二氧化硅的主要化合物是烷氧基硅烷和硅烷。
正硅酸乙脂，其热分解式如下
正硅酸乙脂 720-7500C气态有机原子团＋SiO2 (SiO C)
硅烷SiH4 在氧气中热分解反应如下： SiH4 +2O2 —→ SiO2 +2H2O, 反应温度一般选在300℃左右
氧化层针孔的产生：
1，硅片表面质量不好，有一定的位错和层错，而位错和层错 处又集聚了快扩散杂质
2，硅片不干净，有残留的杂质，或者光刻胶沾有杂质，光刻 腐蚀后在二氧化硅层上产生针孔
显示针孔的方法
1，电学写真法－利用联苯胺的盐酸溶液在电化学作用后有 无色液体变为蓝色产物
2，化学腐蚀法－利用对硅和二氧化硅腐蚀不同的腐蚀液进 行选择腐蚀
3，自愈合击穿技术－涂极薄的金属铝，在MOS结构上加电 压，使电容击穿
4，染色法－利用电解液，以铜做阳极，硅片做阴极 5，液晶探测真空－通过真空引起液晶分子的扰动 6，铝的氧化－只能显示有无针孔，对小针孔无能为力
硅工艺技术的未来发展路线
第一个DRAM上市年份
1997
最小特征尺寸（nm）
250
DRAM位/芯片
Hale Waihona Puke 198600-740
650
基硅烷
2H5)3
苯基三乙氧 C6H5Si(OC2 240
234
610-750
700
基硅烷
H5)3
二甲基二乙 (CH3)2Si(O 148
111
氧基硅
C2H5)2
烷
760-900
800
氧化层机理
根据热力学计算，氧化只取决于氧化剂在SiO2 中的 扩散及在硅表面上的氧化反应两个过程，其中较 慢者控制着氧化层的生长。
氧化层质量检测
氧化层的膜厚测量
比色法：
不同厚度的氧化层，呈现出不同的颜色，随厚度的增加，颜色从灰色逐步 变到红色，当厚度继续增加时，氧化层颜色从紫色到红色周期性变化
这种方法仅适用于100-700纳米之间的氧化层。
注意二点：
1，观察时也应成垂直角度； 2，首先要确定要测的氧化层是属于第几周期，然后再观察氧化层的颜色。
1015-1017 3.2
6.8-9 7-9
热分解淀积 2.09-2.15 1.43-1.45
107-108
外延淀积
2.3
1.46-1.47
7×1014- 3.54
5-6
8×1014
二氧化硅与硅的界面性质
+：离子陷阱； ×：界面态； 田：固定电荷； Na+外加圈：可动正离子。
二氧化硅的制备
硅表面形成二氧化硅的方法很多：
• 当氧化层的厚度与氧化时间成正比时，氧化层的生长主要取决于在硅
表面上的氧化反应的快慢，称为表面反应控制。
• 当氧化层厚度与氧化时间的平方根成正比时，氧化层的生长主要取决
于氧化剂在SiO2 层扩散的快慢，称为扩散控制。
氧化温度和时间对氧化机理的影响：
✓氧化温度较低或时间较短时，常常化学反应速率远远低 于扩散速率，氧化处于表面反应控制;
二氧化硅在高温下被活泼金属或非金属还原：
高温
SiO2 2Mg＝Si 2MgO
高温
＝ 3SiO2 2Al 3Si 2Al2O3
二氧化硅与碳放入电炉内加热到1800℃时，能生成碳化硅 ：
1800C
SiO 3C ＝ 2CO SiC 空气较少
不同方法制备的二氧化硅薄膜的物理参数
氧化方法
干氧 湿氧
密度
折射率λ＝546nm 电阻率
介电常数
（g/cm3）