2022-2023學年高二物理競賽課件：X射線的應用

X射線的應用

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測量射線的波長研究X射線譜，進而研究原子結(jié)構(gòu)；研究晶體的結(jié)構(gòu)，進一步研究材料性能.X射線的應用不僅開創(chuàng)了研究晶體結(jié)構(gòu)的新領(lǐng)域，而且用它可以作光譜分析，在科學研究和工程技術(shù)上有著廣泛的應用。X射線的應用

例如1953年英國的威爾金斯、沃森和克里克利用X射線的結(jié)構(gòu)分析得到了遺傳基因脫氧核糖核酸（DNA)的雙螺旋結(jié)構(gòu)，榮獲了1962年度諾貝爾生物和醫(yī)學獎。布拉格父子（W.H.Bragg，父W.L.Bragg，子）

英國物理學家，在利用X射線研究晶體結(jié)構(gòu)方面作出了巨大的貢獻，奠定了X射線譜學及X射線結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。他們因此而于1915年共同獲得諾貝爾物理學獎金。布拉格公式1913年布喇格父子提出一種簡化了的研究X射線衍射的方法，與勞厄理論結(jié)果一致。

把晶體看作是由一系列平行原子層(稱為晶面)組成,

，在X射線照射下,每一晶面的原子都成為子波中心,向各個方向散射X光.原子散射光相干,故在空間發(fā)生干涉.

同一晶面上相鄰原子散射的光波[如:①②]的光程差等于零，它們相干加強。布拉格反射入射波散射波

只有一層原子，反射方向必加強。原子受迫振動發(fā)出電磁波。掠射角晶格常數(shù)晶格常數(shù)布拉格反射入射波散射波

若要在該方向上不同晶面上原子散射光相干加強，則必須滿足干涉加強的條件。

相鄰兩個晶面反射的兩X射線加強的條件：

布拉格公式

即當2d·sin

=kλ時各層面上的反射光相干加強，形成亮點，稱為k級干涉主極大。

因為晶體有很多組平行晶面，晶面間的距離d各不相同；所以，勞厄斑是由空間分布的亮斑組成。

布拉格公式布拉格反射入射波散射波倫琴射線波譜學晶體結(jié)構(gòu)分析7化學機械拋光法化學機械拋光(研磨)法（CMP-Chemical-MechanicalPolishing），這是唯一一種能提供VLSI全面平坦化的技術(shù)，由IBM公司提出?；瘜W機械研磨技術(shù)，兼具有研磨性物質(zhì)的機械式研磨與酸堿溶液的化學式研磨兩種作用，可以使晶圓表面達到全面性的平坦化，以利于后續(xù)薄膜沉積之進行。8帶多個磨頭的CMP設(shè)備

研磨用磨料磨料噴嘴旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)盤拋光墊磨頭連桿磨頭背膜硅片圖18.17

9(PhotocourtesyofSpeedfam-IPEC)

CMP設(shè)備照片18.3

10CMP的應用STI氧化物的研磨LI氧化物的研磨LI鎢的研磨ILD氧化物的研磨鎢插塞的研磨大馬士革銅的研磨11用於STI之氧化物填溝的CMP

圖18.23

CMP之研磨氧化物之CVD

研磨後STI氧化物氮化物剝除襯氧化物p

磊晶層p

矽基板n井

p井12LI氧化物

圖18.24

摻雜氧化物之CVD

氮化矽之CVD氧化物之CMPLI氧化物n井

p井p

磊晶層p

矽基板13ILD氧化物之研磨圖18.25

ILD-1氧化物之沈積氧化物之CMPILD-1氧化物之蝕刻LI氧化物n井p井

p

磊晶層

p

矽基板14用於雙鑲嵌銅冶金化之CMP

圖18.26

銅之沈積鉭之沈積

銅／鉭／氮化物／氧化物之CMP鉭氮化物銅15

傳統(tǒng)CMP與大馬士革CMP比較16習題AL/Si接觸存在哪兩個問題？請簡述他們形成的原因