硅加工中的表征 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 布伦德尔，埃文斯，斯特劳瑟 编

图书标签:

• 硅加工
• 半导体材料
• 材料表征
• 微电子
• 薄膜技术
• 表面分析
• 工艺控制
• 质量检测
• 集成电路
• MEMS

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560342801

版次：1

商品编码：11402700

包装：平装

丛书名： 材料表征原版系列丛书

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　This volume is one of a series originally issued under anotherimprint. The other volumes in this series are as follows：Characterization of Catalytic Materialsisrael E. Wachs；Characterization of Metals and AlloysPaul H. Holloway and P. N Vaidyanathan；Characterization of CeramicsRona/d E. Loehman；Characterization of PolymersNed J. Chou， Stephen R Kowalczyk， Ravi Saraf， and Ho—Ming Tong；Characterization in Compound Semiconductor ProcessingGary McGuire and Yale Strausser；Characterization of Integrated Circuit Packaging MaterialsThomas M. Moore and Robert G. McKenna；Characterization of Composite MaterialsHatsuo Ishida；Characterization of Tribological MaterialsWilliam A. Glaeser；Characterization of Optical MaterialsGregory J. Exarhos；Characterization of Organic Thin FilmsAbraham Ulman.

目录

Preface to the Reissue of the Materials Characterization Series ix
Preface to Series x
Preface to the Reissue of Characterization in Silicon Processing xi
Preface xii
Contributors xiv
APPLICATION OF MATERIALS CHARACTERIZATION TECHNIQUES TO SILICON EPITAXIAL GROWTH
1.1 Introduction 1
1.2 Silicon Epitaxial Growth 2
Basic Chemical Reactions 2， Precleaning Considerations 3，
Reactor Types 3
1.3 Film and Process Characterization 4
Crystal Quality 4， PrecleanQuality 6， Thickness 9， Dopant
Concentration and Dopant Profiling 12
1.4 Selective Growth 14
Basic Process Considerations 14， Defect Density and Growth
Morphology 15， Predean Quality 18， Thickness 18
1.5 Si1 _xGex Epitaxial Growth 18
Material Considerations 18， Reactor Types 19
1.6 Si1_ xGex Material Characterization 20
Composition and Thickness 20， Growth Morphology 22， Lattice
Strain and Critical Thickness 23， Relaxation Kinetics 24， Bandgap
Measurements 24， Interracial Abruptness and Outdiffusion 25，
Impurity Profiles 25
1.7 Summary 26
POLYSILICON CONDUCTORS
SILICIDES
ALUMINUM— AND COPPER—BASED CONDUCTORS
TUNGSTEN—BASED CONDUCTORS
BARRIER FILMS
APPENDIX： TECHNIQUE SUMMARIES

前言/序言

《材料表征科学：从基础到前沿》 书籍简介 在材料科学与工程的广阔领域中，理解材料的微观结构、化学成分、物理性能以及它们之间错综复杂的关系，是驱动技术创新和解决实际问题的基石。无论是开发更坚固的合金，设计更高效的半导体器件，还是创造具有特定生物相容性的医用材料，对材料进行精确、全面的表征都是不可或缺的关键环节。《材料表征科学：从基础到前沿》一书，旨在系统地梳理和深入剖析当前材料表征领域的核心原理、先进技术及其在各个学科分支中的广泛应用，为研究人员、工程师、学生以及所有对材料科学感兴趣的读者提供一本全面、权威的参考指南。 本书的编排逻辑清晰，从最基础的材料科学概念出发，逐步深入到各种先进的表征技术及其背后的物理原理。开篇章节将详细阐述材料科学的基本要素，例如原子结构、晶体学、相图、缺陷类型以及不同材料类别（金属、陶瓷、聚合物、复合材料、半导体等）的宏观及微观特性。在此基础上，本书将系统介绍一系列至关重要的表征技术，并根据其作用原理和应用领域进行分类阐述。 一、 结构表征 材料的微观结构，包括晶体结构、晶粒尺寸、晶界、位错、孪晶、孔隙率等，直接决定了材料的力学、电学、磁学和光学性能。本书将重点介绍以下结构表征方法： X射线衍射（XRD）： 详尽解释布拉格定律、衍射峰的形成机理、如何通过XRD确定晶体结构、晶格常数、织构、相组成以及估算微晶尺寸和晶格应变。本书将涵盖粉末XRD、单晶XRD、薄膜XRD等不同模式的应用，并讨论 Rietveld精修等定量分析技术。 电子显微学（SEM & TEM）： 扫描电子显微镜（SEM）： 深入介绍二次电子、背散射电子、俄歇电子、X射线等信号的产生机制及其在观察样品表面形貌、成分分布（通过EDX/WDS）、颗粒大小和形态方面的应用。本书将详述不同探测器的功能，以及在低真空、高真空、环境SEM等特殊模式下的应用。 透射电子显微镜（TEM）： 重点阐述电子束与样品的相互作用、衍衬成像、明场/暗场成像的原理，如何获得高分辨率的晶体结构信息、缺陷像、相界信息。将详细介绍高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、扫描透射电子显微镜（STEM）及其结合能量色散X射线谱（EDX）或电子能量损失谱（EELS）进行纳米尺度成分和化学态分析的能力。 原子力显微镜（AFM）： 讲解AFM的工作原理，包括接触模式、非接触模式和轻敲模式，如何获得纳米级的三维表面形貌、表面粗糙度、高度信息，以及在测量表面硬度、摩擦力、导电性、磁性等方面的应用。 衍射技术（中子衍射、电子衍射）： 介绍中子衍射在探测轻元素、磁结构以及深层结构信息方面的优势，以及电子衍射在TEM中的应用，用于精细结构分析。 二、 成分与化学态表征 理解材料的化学组成和原子间的化学键合状态，是掌握其性能与行为的关键。本书将系统介绍多样的化学表征技术： 能量色散X射线谱（EDX/EDS）与波长色散X射线谱（WDS）： 详细解释X射线激发原子产生特征X射线及能量/波长与元素种类、含量相关的原理，介绍EDX和WDS在SEM/TEM中的联用，进行元素定性与定量分析，以及其空间分辨率和探测极限。 X射线光电子能谱（XPS）： 深入阐述光电效应，介绍XPS如何通过分析光电子的脱出能量，确定样品表面的元素组成、化学态（氧化态、配位环境、化学键合）和分子结构。讨论其在薄膜、表面改性、催化等领域的重要应用，以及深度剖析技术。 俄歇电子能谱（AES）： 解释俄歇效应，并将其与XPS进行对比，阐述AES在表面成分分析方面的优势，尤其是在高空间分辨率和表面敏感性方面。 二次离子质谱（SIMS）： 介绍SIMS的原理，包括离子轰击、二次离子产生和质谱分析，重点阐述其极高的灵敏度，能够检测痕量元素，并进行深度剖析和二维/三维化学成像。 傅里叶变换红外光谱（FTIR）与拉曼光谱： 讲解分子振动与红外/拉曼光相互作用的原理，介绍FTIR和拉曼光谱如何用于识别有机物、聚合物、无机物中的官能团和化学键，进行成分鉴定和结构分析。特别关注共聚焦显微拉曼光谱在空间分辨化学成分分析中的应用。 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）与荧光光谱： 阐述电子跃迁与吸收/发射光的关系，介绍UV-Vis光谱在分析具有特定发色团的物质、量化浓度方面的应用，以及荧光光谱在探测荧光物质、研究分子环境和能量转移过程中的重要性。 三、 物理性能表征 材料的物理性能，如力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能、光学性能等，是评价其应用价值的直接依据。本书将围绕这些性能的测量技术展开： 力学性能测试： 详细介绍拉伸、压缩、弯曲、硬度（洛氏、维氏、努氏）、冲击（夏比、伊佐德）、疲劳、蠕变等经典力学性能测试方法，以及纳米压痕、微拉伸等微观力学测试技术。讨论应力-应变曲线的解读，以及断裂韧性、屈服强度、杨氏模量等关键参数的意义。 热学性能测试： 阐述差示扫描量热法（DSC）在测量相变温度（熔点、玻璃化转变温度）、热容、反应热等方面的应用；热重分析（TGA）在研究材料的热稳定性、分解行为、挥发物分析中的作用；热膨胀系数的测量（如热膨胀仪）；导热系数的测量（如激光闪光法）。 电学性能测试： 介绍四探针法、范德华法在测量材料电阻率、电导率方面的应用；霍尔效应测量载流子浓度和迁移率；介电性能测试（介电常数、损耗）；半导体PN结特性测试；铁电、压电性能的测量。 磁学性能测试： 讲解振动样品磁力计（VSM）和超导量子干涉仪（SQUID）在测量材料磁化强度、磁滞回线、居里温度等方面的原理和应用；磁畴成像技术。 光学性能测试： 介绍折射率、透射率、反射率的测量；全息成像；光致发光（PL）谱的测量与分析。 四、 前沿与综合表征技术 随着材料科学的飞速发展，一系列更先进、更精密的表征技术应运而生，为深入理解材料的复杂行为提供了可能。本书将介绍： 同步辐射光源的应用： 阐述同步辐射光源在X射线衍射（高能量、高亮度）、X射线吸收光谱（EXAFS, XANES）、X射线成像（微焦点、纳米焦点）等方面的独特优势，以及其在材料研究中的前沿应用。 原位表征技术： 强调在材料服役或反应过程中进行原位表征的重要性，例如在特定温度、气氛、电场、应力等条件下进行的XRD、TEM、XPS、拉曼等原位测试，以揭示动态过程和真实结构-性能关系。 三维表征技术： 介绍X射线计算机断层扫描（Micro-CT, Nano-CT）在无损获取材料内部三维结构信息方面的应用；聚焦离子束（FIB）与SEM/TEM联用进行三维纳米结构重构。 计算材料学与表征的结合： 探讨密度泛函理论（DFT）计算、分子动力学模拟等计算方法如何与实验表征相互印证，预测材料性能、解释实验现象、指导实验设计。 五、 应用案例与学科交叉 本书的最后部分将通过具体的应用案例，展示上述表征技术在不同学科领域的强大作用。例如： 半导体与微电子： 利用TEM、XPS、SIMS等表征技术，优化器件结构、分析界面缺陷、研究掺杂过程。 新能源材料： 通过XRD、SEM、XPS、电化学测试等，开发高性能锂离子电池正负极材料、燃料电池催化剂、太阳能电池。 生物材料与医学工程： 使用AFM、SEM、FTIR等，研究生物相容性、细胞与材料的相互作用、药物载体。 先进结构材料： 结合力学测试、XRD、SEM、TEM等，设计和开发高强度、高韧性的金属合金、陶瓷和复合材料。 催化与表面科学： 运用XPS、AES、SIMS、原位FTIR/拉曼等，研究催化剂的表面结构、活性位点和反应机理。 《材料表征科学：从基础到前沿》不仅仅是一本技术的罗列，更注重于揭示不同表征技术背后的科学原理，强调选择合适的表征手段解决特定材料问题的重要性，并引导读者理解如何将多种表征技术有机结合，从而获得对材料最全面、最深刻的认识。本书的目标是赋能每一位读者，使其能够以更精准、更高效的方式探索材料世界的奥秘，为科学研究和技术创新贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对科技史和材料科学的交叉领域有着浓厚兴趣的业余爱好者，偶然间看到了《硅加工中的表征》这本书。虽然我并非直接从事硅加工行业，但“表征”这个词本身就勾起了我的好奇心。阅读过程中，我惊讶地发现，这本书不仅仅是技术手册，更像是一部关于“如何认识和理解硅”的百科全书。它以一种近乎“侦探小说”的叙事方式，层层揭示了科学家们如何通过各种先进的“侦测手段”来探究硅的微观世界。我特别喜欢其中关于“光谱学技术”的章节，它不仅仅罗列了各种光谱技术（如红外光谱、拉曼光谱），更重要的是解释了它们各自的“绝技”——如何捕捉硅原子与其周围环境的“对话”。书中对“电子显微镜”的描述也十分精彩，它让我看到了微观世界的壮丽景象，以及如何通过分辨“原子级别的细节”来理解材料的性能。这本书让我体会到，科学的进步离不开对事物本质的深入探索，而“表征”正是这一切的基石。它拓展了我的知识边界，让我对材料科学有了更深刻的敬畏。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在电子行业摸爬滚打多年的工程师，我深知“表征”在产品研发和质量控制中的关键作用。《硅加工中的表征》这本书，可以说是为我们这类实践者量身打造的。它没有过多空泛的理论，而是直击核心，提供了大量解决实际问题的思路和方法。我最看重的是它关于“缺陷检测与分析”的内容，这直接关系到芯片的良率和可靠性。书中详细介绍了多种缺陷的类型，以及如何利用“扫描电子显微镜（SEM）”等设备进行快速、准确的识别。此外，关于“薄膜特性分析”的章节也给我留下了深刻印象。在微电子制造中，薄膜的厚度、均匀性、成分等都直接影响器件性能，而这本书则提供了系统性的检测手段，例如“椭圆偏振光谱仪”的应用，让我能够更有效地评估和控制薄膜质量。这本书的可贵之处在于，它不仅讲解了“是什么”，更阐述了“为什么”以及“怎么做”，使得我们能够更好地理解背后的原理，从而在工作中游刃有余。

评分☆☆☆☆☆

这本《硅加工中的表征》简直是我的“救星”！最近接手了一个新项目，涉及到一些非常精细的硅晶圆处理，之前我对这个领域的了解可以说是一片空白。拿着这本书，我原本紧锁的眉头舒展开了不少。翻开目录，我就看到了“表面形貌分析”、“晶体结构鉴定”、“化学成分探测”这些我急需了解的内容。一开始，我以为会是那种枯燥晦涩的理论堆砌，但出乎意料的是，这本书的语言风格非常平实易懂，即便是初学者也能很快抓住重点。书中大量的图表和案例分析，更是把那些抽象的概念具象化了。我印象最深的是关于“原子力显微镜（AFM）”的章节，它不仅详细介绍了AFM的工作原理，还列举了它在硅表面粗糙度、形貌表征上的实际应用，配图清晰，步骤明了，我甚至觉得我都能自己动手操作一番了。还有关于“X射线衍射（XRD）”的部分，它深入浅出地解释了如何通过XRD来判断硅的晶体取向和晶格缺陷，这对于我后续的工艺优化至关重要。这本书为我打开了一个全新的视角，让我对硅加工的“表征”有了系统性的认识，为我今后的工作打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我都在寻找一本能够系统性梳理硅加工中“表征”技术的书籍，《硅加工中的表征》这本书无疑满足了我的期待。它不仅仅是一本技术指南，更像是一部关于“如何用科学语言描述硅”的“艺术品”。我最喜欢的部分是它将各种表征技术进行“横向对比”的章节，清晰地展现了不同技术在分辨率、精度、信息获取角度上的差异，这对于我选择最适合的表征手段非常有帮助。书中对“电学性质的表征”的阐述也十分到位，它涵盖了从宏观到微观的多种电学测量方法，并结合了实际的晶圆测试案例，这对于理解硅材料的导电性、载流子迁移率等关键参数至关重要。这本书的逻辑清晰，结构完整，内容翔实，堪称一部不可多得的“硅表征”领域的权威参考书。它让我能够更全面、更深入地理解硅加工中的各个环节，为我的研究工作提供了强大的理论支持和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

我是一个喜欢思考事物本质的人，即使是看似寻常的事物，我也希望了解其内在的运作机制。《硅加工中的表征》这本书，以一种极其详尽和严谨的态度，解构了“硅”这个在我们生活中无处不在的材料。它不仅仅是关于“加工”，更多的是关于“如何去了解这个加工过程中的每一个细节”。我尤其欣赏书中对“量子尺度下的光学性质表征”的讨论，虽然我不是物理学家，但作者能够用相对容易理解的语言，解释诸如“光致发光”等现象如何揭示硅材料的电子结构。这种深入到微观层面的解读，让我对硅有了全新的认识，不再仅仅是“一块芯片”的原材料，而是具有丰富物理特性的复杂体系。书中关于“表面化学反应的表征”也让我大开眼界，它揭示了在硅加工过程中，表面的化学环境如何深刻影响后续的工艺步骤。这本书让我意识到，科技的进步，正是建立在对这些微观世界一丝不苟的“表征”之上。