半导体工艺基础 第五章——晶体薄膜衍衬成像分析.pdf

第五章 晶体薄膜衍衬成像分析 【教学内容】  第一节 概述  第二节 薄膜样品的制备方法  第三节 衍射衬度成像原理  第四节 消光距离  第五节 衍衬运动学  第六节 衍衬动力学简介  第七节 晶体缺陷分析 【基本要求】  了解复性技术的原理及局限性  了解薄膜样品制备的基本要求、条件和工艺工程  掌握衍射衬度成像的原理  掌握晶体的消光距离；  掌握衍衬运动学的基本假设及处理方法；  掌握完整晶体和不完整晶体的衍衬动力学方程；  了解晶体的缺陷分析。 【教学难点】 明场、暗场成像原理 衍衬运动学及衍衬动力学方程的推导及应用 3  第一节 概述  第二节 薄膜样品的制备方法  第三节 衍射衬度成像原理  第四节 消光距离  第五节 衍衬运动学  第六节 衍衬动力学简介  第七节 晶体缺陷分析 4 4 第一节 概述 复型：就是把样品表面形貌复制出来，其原理与侦破案件时用 石膏复制罪犯鞋底花纹相似。 复型法实际上是一种间接或部分间接的分析方法，因为通过 复型制备出来的样品是真实样品表面行貌组织结构细节的薄 膜复制品。 使用这种方法主要是早期透射电子显微镜的制造水平有限和 制样水平不高，难以对实际样品进行直接观察分析。近年来 扫描电镜显微镜分析技术和金属薄膜技术发展很快，复型技 术几乎为上述两种分析方法所代替。 但是，用复型观察断口比扫描电镜的断口清晰以及复型金相 组织和光学金相组织之间的相似，致使复型电镜分析技术至 今为人们所采用。 5 第一节 概述 复型技术的局限性 利用复型技术虽可使电子显微镜的分辨率达到几个纳米，但因 复型材料本身的颗粒有一定的大小，因此不可能把比自身还要小 的细微结构复杂出来，从而限制了分辨率的进一步提高。 复型只能对样品的表面形貌进行复制，并不能对样品内部组织 结构 （如晶体缺陷、界面等）进行观察分析。 6  第一节 概述  第二节 薄膜样品的制备方法  第三节 衍射衬度成像原理  第四节 消光距离  第五节 衍衬运动学  第六节 衍衬动力学简介  第七节 晶体缺陷分析 7 第一节 薄膜样品的制备方法 基本要求 电子束对薄膜样品的穿透能力和加速电压有关。如当电子束的 加速电压为200kV时，可穿透厚度为500 nm的铁膜；若加速电压 增至1000kV时，穿透厚度可达1500 nm。 样品的厚度较大时，往会使膜内不同深度层上的结构细节彼 此重叠而互相干扰，得到的图像过于复杂，以至于难以分析。 如果样品太薄则表面效应将起着十分重要作用，以至于造成 薄膜佯品中相变和塑性变形的进行方式有别于大块样品。 因此，对于一般金属材料而言．样品厚度都在500 nm 以下。 8 第一节 薄膜样品的制备方法 薄膜样品条件 首先，薄膜样