Si是亲水性的还是疏水性的？

疏水。具体咋样，偶也不熟悉，希望自己找的文档对你会有帮助。

非晶碳薄膜润湿性能的可控性研究

：以甲基三乙氧基硅烷(MTES)替代部分正硅酸乙酯(TEoS)作为前驱物，用溶胶一凝胶法制备了MTES改性二氧化硅溶胶和二氧化硅膜，研究了憎水基团的添加量对溶胶体系的稳定性和对二氧化硅膜润湿性以及水汽稳定性的影响．结果表明，随MTES／TEOS摩尔比增大，二氧化硅溶胶的稳定性降低，改性二氧化硅膜的表面自由能显著减小；表面润湿性降低，主要是表面张力中极性力的贡献，FTIR分析表明，这是由于二氧化硅颗粒表面一CH3非极性基团增加所致；在潮湿环境中陈化时，二氧化硅膜接触角的变化及吸水率随MTES／TEOS摩尔比增大而减小，疏水性二氧化硅膜的MTES／TEoS宜为0．8一1．0；AFM形貌分析表明陶瓷支撑体上的二氧化硅薄膜连续，膜表面较光滑、平整．关键词：二氧化硅膜；改性；润湿性；

润湿性能是固体表面的重要特征之一，它是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。无论是在工农业生产还是人们的日常生活中，润湿都是一种非常重要的现象，具有特殊润湿性和可控润湿性材料一直是人们关注的热点，比如超疏水材料(接触角大于150°)在窗户和天线的防雪防霜，汽车挡风玻璃的自清洁，以及生物细胞的活动等领域已经或者即将发挥极大的作用。作为一种经济适用并且环境友好的光电器件材料，非晶碳薄膜因其众多优良的特性而引起广泛研究兴趣。因此，辅之以特殊的润湿性能，非晶碳薄膜必将发挥更大的优势。 本文采用磁控溅射系统在普通玻璃和单晶硅上获得了具有不同表面形貌特征的非晶碳薄膜，此外利用等离子体表面处理系统，通过改进工艺方法，优化工艺条件，对非晶碳薄膜表面化学组成进行调控，获得了润湿性能从超亲水到超疏水范围变化的表面。系统地研究了工艺参数对非晶碳薄膜的表面结构以及润湿性能的影响，此外还对非晶碳薄膜润湿性能的环境稳定性进行了评估。 本论文的主要的研究工作进展如下：1.通过调控溅射工艺成功制备具有显著差异的表面形貌的非晶碳薄膜，其表面特征为从光滑平坦过渡到具有丰富的孔隙和极其复杂的皱褶的分形结构。而有趣的是，这种分形结构非常类似于自然界中荷叶的表面微观结构，这是目前在碳薄膜中首次发现具有这样特征的结构。对具有不同表面特征薄膜的润湿性能测试表明：仅仅通过工艺的调控，形貌的改变就可以使非晶碳薄膜的表面从非常亲水(接触角为40°)到超疏水(接触角为152°)大范围的浮动。 2.通过计盒分维法将不同形貌的薄膜定量描述。随着分形维数的增大，薄膜的表面具有更加复杂的结构，表面有更多和更精细的具有纳米尺度的凹凸、皱褶和缺陷结构，具有更大的吸附和容纳气体的能力，从而提高水滴薄膜表面的接触角。其中当沉积温度为400°C的时候，具有类荷叶的表面微细结构的分维达到了2.59，而气体所占的分数为0.98。 3.通过对具有特殊形貌的非晶碳薄膜进行CF4等离子体表面处理来调控其表面的润湿性能，优化处理工艺极大提高非晶碳薄膜表面的疏水性能，原来为弱疏水的表面(接触角为105°)变为超疏水表面，其接触角达到了162°。而氟化后的类荷叶状的表面与纯水的接触角达到168°，其接触角的变化范围为165°～171°。且在全pH(0～14)值范围内均展示了优异的超疏水性能，此外氟化处理后的非晶碳薄膜的超疏水性能表现了良好的热稳定性和耐久性；通过对非晶碳薄膜Ar、N2、H2等离子处理能够提高非晶碳薄膜的亲水性能，其中通过H2、Ar等离子体处理具有类荷叶表面的非晶碳薄膜时，其表面达到了超亲水性能，其接触角小于10°。

作 者： 周英 学科专业： 材料物理与化学 授予学位： 硕士 学位授予单位： 北京工业大学 导师姓名： 严辉 王波 学位年度： 2006 研究方向： 语 种： chi 分类号： TB43 O484 关键词： 润湿性能 非晶碳薄膜 超疏水 形貌 等离子体 机标分类号： TB43 O484 机标关键词： 非晶碳薄膜 润湿性能 等离子体表面处理 接触角 分形结构 超疏水性能 优化工艺条件 薄膜表面 表面特征 亲水性能 化学组成 荷叶 调控 表面形貌特征 磁控溅射系统 微观几何结构 汽车挡风玻璃 等离子体处理 超亲水 材料 基金项目： 参考文献(87条)

1. 参考文献

2. R Blossey Self-Cleaning Surfaces-Virtual Realities 2003()

3. C Cottin-Bizonne.J L Barrat.L Bocquet.E.Charlaix Low Friction Flows of Liquid at Nanopatterned Interfaces 2003()

4. 张立德.牟季美 纳米材料和纳米结构 2001()

5. 金美花 超疏水性纳米界面材料的制备及研究 [学位论文] 博士 2004()

6. V Bergeron.D Bonn.J Y Martin.L.Vovelle Controlling Droplet Deposition with Polymer Additives 2000()

7. 郑黎俊.乌学东.楼增.吴旦 表面微细结构制备超疏水表面 [期刊论文] - 北京工业大学 2004(17)

8. L Mahadevan Non-Stick Water 2001()

9. D Quere.A Lafuma.J Bico Slippy and Sticky Microtextured Solids 2003()

10. X Zhang.F Shi.X Yu.H.Liu,Y.Fu,Z.Wang,L.Jiang,X.Li Polyelectrolyte Multilayer as Matrix For Electrochemical Deposition of Gold Clusters:Toward Super-Hydrophobic Surface 2004()

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热CVD(HotCVD)/(thermalCVD)

此方法生产性高，梯状敷层性佳(不管多凹凸不平，深孔中的表面亦产生反应，及气体可到达表面而附着薄膜)等，故用途极广。膜生成原理，例如由挥发性金属卤化物(MX)及金属有机化合物(MR)等在高温中气相化学反应(热分解，氢还原、氧化、替换反应等)在基板上形成氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、高熔点金属、金属、半导体等薄膜方法。因只在高温下反应故用途被限制，但由于其可用领域中，则可得致密高纯度物质膜，且附着强度极强，若用心控制，则可得安定薄膜即可轻易制得触须(短纤维)等，故其应用范围极广。热CVD法也可分成常压和低压。低压CVD适用于同时进行多片基片的处理，压力一般控制在0.25-2.0Torr之间。作为栅电极的多晶硅通常利用HCVD法将SiH4或Si2H。气体热分解（约650oC）淀积而成。采用选择氧化进行器件隔离时所使用的氮化硅薄膜也是用低压CVD法，利用氨和SiH4 或Si2H6反应面生成的，作为层间绝缘的SiO2薄膜是用SiH4和O2在400--4500oC的温度下形成SiH4+O2-SiO2+2H2或是用Si(OC2H5)4(TEOS:tetra ethoxy silanc)和O2在750oC左右的高温下反应生成的，后者即采用TEOS形成的SiO2膜具有台阶侧面部被覆性能好的优点。前者，在淀积的同时导入PH3 气体，就形成磷硅玻璃（ PSG： phosphor silicate glass）再导入B2H6气体就形成BPSG(borro ? phosphor silicate glass)膜。这两种薄膜材料，高温下的流动性好，广泛用来作为表面平坦性好的层间绝缘膜。 离子布植将硼离子 (B+3) 透过 SiO2 膜注入衬底，形成P型阱离子注入法是利用电场加速杂质离子，将其注入硅衬底中的方法。离子注入法的特点是可以精密地控制扩散法难以得到的低浓度杂质分布。MOS电路制造中，器件隔离工序中防止寄生沟道用的沟道截断，调整阀值电压用的沟道掺杂， CMOS的阱形成及源漏区的形成，要采用离子注入法来掺杂。离子注入法通常是将欲掺入半导体中的杂质在离子源中离子化， 然后将通过质量分析磁极后选定了离子进行加速，注入基片中。

退火处理

去除光刻胶放高温炉中进行退火处理 以消除晶圆中晶格缺陷和内应力，以恢复晶格的完整性。使植入的掺杂原子扩散到替代位置，产生电特性。

去除氮化硅层

用热磷酸去除氮化硅层，掺杂磷 (P+5) 离子，形成 N 型阱，并使原先的SiO2 膜厚度增加，达到阻止下一步中n 型杂质注入P 型阱中。

去除SIO2层

退火处理，然后用 HF 去除 SiO2 层。

干法氧化法

干法氧化法生成一层SiO2 层，然后LPCVD 沉积一层氮化硅。此时P 阱的表面因SiO2 层的生长与刻蚀已低于N 阱的表面水平面。这里的SiO2 层和氮化硅的作用与前面一样。接下来的步骤是为了隔离区和栅极与晶面之间的隔离层。

光刻技术和离子刻蚀技术

利用光刻技术和离子刻蚀技术，保留下栅隔离层上面的氮化硅层。

湿法氧化

生长未有氮化硅保护的 SiO2 层，形成 PN 之间的隔离区。

生成SIO2薄膜

热磷酸去除氮化硅，然后用 HF 溶液去除栅隔离层位置的 SiO2 ，并重新生成品质更好的 SiO2 薄膜 , 作为栅极氧化层。

氧化

LPCVD 沉积多晶硅层，然后涂敷光阻进行光刻，以及等离子蚀刻技术，栅极结构，并氧化生成 SiO2 保护层。

形成源漏极

表面涂敷光阻，去除 P 阱区的光阻，注入砷 (As) 离子，形成 NMOS 的源漏极。用同样的方法，在 N 阱区，注入 B 离子形成 PMOS 的源漏极。

沉积

利用 PECVD 沉积一层无掺杂氧化层，保护元件，并进行退火处理。

沉积掺杂硼磷的氧化层

含有硼磷杂质的SiO2 层，有较低的熔点，硼磷氧化层(BPSG) 加热到800 oC 时会软化并有流动特性，可使晶圆表面初级平坦化。

深处理

溅镀第一层金属利用光刻技术留出金属接触洞，溅镀钛+ 氮化钛+ 铝+ 氮化钛等多层金属膜。离子刻蚀出布线结构，并用PECVD 在上面沉积一层SiO2 介电质。并用SOG (spin on glass) 使表面平坦，加热去除SOG 中的溶剂。然后再沉积一层介电质，为沉积第二层金属作准备。

（1） 薄膜的沉积方法根据其用途的不同而不同，厚度通常小于 1um 。有绝缘膜、半导体薄膜、金属薄膜等各种各样的薄膜。薄膜的沉积法主要有利用化学反应的CVD(chemical vapor deposition) 法以及物理现象的PVD(physical vapor deposition) 法两大类。CVD 法有外延生长法、HCVD ， PECVD 等。PVD 有溅射法和真空蒸发法。一般而言， PVD 温度低，没有毒气问题； CVD 温度高，需达到1000 oC 以上将气体解离，来产生化学作用。PVD 沉积到材料表面的附着力较CVD 差一些， PVD 适用于在光电产业，而半导体制程中的金属导电膜大多使用PVD 来沉积，而其他绝缘膜则大多数采用要求较严谨的CVD 技术。以PVD 被覆硬质薄膜具有高强度，耐腐蚀等特点。

（2） 真空蒸发法（ Evaporation Deposition ）采用电阻加热或感应加热或者电子束等加热法将原料蒸发淀积到基片上的一种常用的成膜方法。蒸发原料的分子（或原子）的平均自由程长（ 10 -4 Pa 以下，达几十米），所以在真空中几乎不与其他分子碰撞可直接到达基片。到达基片的原料分子不具有表面移动的能量，立即凝结在基片的表面，所以，在具有台阶的表面上以真空蒸发法淀积薄膜时，一般，表面被覆性（覆盖程度）是不理想的。但若可将Crambo真空抽至超高真空（ <10 – 8 torr ），并且控制电流，使得欲镀物以一颗一颗原子蒸镀上去即成所谓分子束磊晶生长（ MBE ： Molecular Beam Epitaxy ）。

（3） 溅镀（ Sputtering Deposition ） 所谓溅射是用高速粒子（如氩离子等）撞击固体表面，将固体表面的原子撞击出来，利用这一现象来形成薄膜的技术即让等离子体中的离子加速，撞击原料靶材，将撞击出的靶材原子淀积到对面的基片表面形成薄膜。溅射法与真空蒸发法相比有以下的特点：台阶部分的被覆性好，可形成大面积的均质薄膜，形成的薄膜，可获得和化合物靶材同一成分的薄膜，可获得绝缘薄膜和高熔点材料的薄膜，形成的薄膜和下层材料具有良好的密接性能。因而，电极和布线用的铝合金（ Al-Si, Al-Si-Cu ）等都是利用溅射法形成的。最常用的溅射法在平行平板电极间接上高频（ 13.56MHz ）电源，使氩气（压力为1Pa ）离子化，在靶材溅射出来的原子淀积到放到另一侧电极上的基片上。为提高成膜速度， 通常利用磁场来增加离子的密度， 这种装置称为磁控溅射装置（ magnetron sputter apparatus ），以高电压将通入惰性氩体游离，再藉由阴极电场加速吸引带正电的离子，撞击在阴极处的靶材，将欲镀物打出后沉积在基板上。一般均加磁场方式增加电子的游离路径，可增加气体的解离率，若靶材为金属，则使用DC 电场即可，若为非金属则因靶材表面累积正电荷，导致往后的正离子与之相斥而无法继续吸引正离子，所以改为RF 电场（因场的振荡频率变化太快，使正离子跟不上变化，而让RF-in 的地方呈现阴极效应）即可解决问题。

光刻技术定出 VIA 孔洞

沉积第二层金属，并刻蚀出连线结构。然后，用 PECVD 法氧化层和氮化硅保护层。

光刻和离子刻蚀

定出 PAD 位置。

最后进行退火处理

以保证整个 Chip 的完整和连线的连接性。

正硅酸乙酯：化学式 Si(OC2H5)4。无色液体；熔点－77°C，沸点168.5°C,密度0.9346克/厘米3。它对空气较稳定；微溶于水，在纯水中水解缓慢，在酸或碱的存在下能加速水解作用；与沸水作用得到没有电解质的硅酸溶胶。

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