十四、使用CVD法成长钻石薄膜,氢元素和碳元素的浓度有何重要性?
CVD生长钻石膜的瓶颈乃在避免碳氢化物形成石墨,因此氢原子应比碳源多很多。碳源浓度决定了钻石膜的生长速率,但碳源太高时氢原子会来不及维护钻石结构而使分解出的碳变成石墨。因此碳源太浓反而会降低转化成钻石的比率。碳源的浓度和温度决定了钻石随方向生长速率的差异,因此也决定了钻石的晶形。氢原子的浓度不仅决定了钻石膜是否能成长,也决定了钻石膜的质量。氢原子产生的比率不太受气体,但和温度有直接关联。随着热源温度的降低及距离的增大,氢原子的浓度也会急遽下降。
十五、何为化学气相蒸镀(CVD)?主要的优缺点有那些?
化学气相蒸镀乃使用一种或多种气体,在一加热的固体基材上发生化学反应,并镀上一层固态薄膜。\P% E1c#
优点:b}63?.M{
(1)真空度要求不高,甚至可以不需要真空,例如热喷覆sE7!U|
(2)沉积速率快,大气CVD可以达到1μm/min;QbM VY
(3)与PVD比较的话。化学量论组成或合金的镀膜较容易达成P wL]v.:
(4)镀膜的成份多样化,如金属、非金属、半导体、光电材料、钻石薄膜等等7,U^v}$
(5)可以在复杂形状的基材镀膜,甚至渗入多孔的陶瓷#`R`!4
(6)厚度的均匀性良好,低压CVD甚至可以同时镀数十芯片/Zs;dam
缺点:Kp[ F@A#
(1)热力学及化学反应机制不易了解或不甚了解--*Jv"/0
(2)需要在高温下进行,有些基材不能承受,甚至和镀膜产生作用^gx`@^su
(3)反应气体可能具腐蚀性、毒性或爆炸性,处理时需小心W8hf Qpw
(4)反应生成物可能残余在镀膜上,成为杂质R7YL I1ov
(5)基材的遮蔽很难+dd\_\
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十六、良好的薄膜须具备那些特性?影响的因素有那些?
通俗的定义为在正常状况下,其应用功能不会失效。想要达到这个目的,一般而言这层薄膜必须具有坚牢的附着力、很低的内应力、针孔密度很少、够强的机械性能、均匀的膜厚、以及足够的抗化学侵蚀性。薄膜的特性主要受到沉积过程、成膜条件、接口层的形成和基材的影响,随后的热处理亦扮演重要角色。
十七、沉积的薄膜有内应力的存在,其来源为何?
(1)薄膜和基材之间的晶格失配H"~]|@g-p
(2)薄膜和基材之间的热膨胀系数差异]#)1(ZE
(3)晶界之间的互挤
十八、薄膜要有良好的附着力,必须具有那些基本特性?
(1)接口层原子之间须有强的化学键结,最好是有化合物的形成或化学吸附,理吸附是不够的;QMRm<CLV
(2)低的残存应力,这可能导因于镀膜和基材晶格或热膨胀系数的失配,也可能是薄膜本身存有杂质或不良结构/qf2LO'+
(3)没有容易变形的表结构,如断层结构,具有机械粗糙的表面是可以减低问题的恶化/CpU.^V
(4)没有长期变质的问题,镀膜曝露在大气等的外在环境,如果本身没生氧化等化学反应,则镀膜自然失去其功能ZS\ jbii8
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十九、膜厚的量测方法有那些?
大致上可分为原位量测、离位量测两类Equj[yw%@
原位星测系指镀膜进行中量测,普遍使用在物理气相沉积,如微天平、光学、电阻量测。u`%Kh_
离位量测系指镀膜完成后量测,对电镀膜的行使较为普遍,具有了解电镀效率的目的,如质量、剖面计、扫描式电子显微镜。7d44i
二十、何为物理蒸镀?试简述其步骤?
物理蒸镀就是把物质加热挥发,然后将其蒸气沉积在预定的基材上。由于蒸发源须加热挥发,又是在真空中进行,故亦称为热蒸镀或真空蒸镀。其可分为三个步骤|4=Du-e
(1)凝态的物质被加热挥发成汽相i,[S1g
(2)蒸汽在具空中移动一段距离至基材C-vFl[@a0
(3)蒸汽在基材上冷却凝结成薄膜