背景二氧化硅薄膜具有硬度大、防腐蝕性、耐潮濕性和介電性能強等優(yōu)點，因此二氧化硅薄膜在半導(dǎo)體行業(yè)中可以用作器件的保護層、鈍化層、隔離層等。

PECVD即等離子體增強化學(xué)的氣相沉積法是借助微波或射頻等使含有薄膜成分原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。由于PECVD可以在低溫條件下較快生長二氧化硅，所以用PECVD生長二氧化硅薄膜被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體光電子器件、集成電路等制造工藝中，而二氧化硅薄膜的致密性的好壞就直接影響著器件的性能。本次實驗為利用BOE溶液測試改變PECVD工藝參數(shù)對二氧化硅薄膜致密性的影響。

實驗

1、實驗設(shè)備：牛津Oxford PlasmaPro?100 PECVD。

2、實驗襯底：硅片。

3、實驗步驟：（1）用PECVD設(shè)備在硅片上生長不同條件的二氧化硅薄膜；（2）用橢偏儀分別測量各個條件生長的二氧化硅薄膜厚度并記錄；（3）用BOE溶液對所有實驗片進行腐蝕；（4）用橢偏儀分別測量各個條件生長的二氧化硅薄膜厚度并記錄；（5）整理所得數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)整理1、不同壓力對二氧化硅薄膜的影響由以下圖表可看出隨著壓力的增高，對應(yīng)反應(yīng)氣體濃度增加，所以二氧化硅沉積速率變快；由于較低壓力下，機械泵可迅速將反應(yīng)室中的氮氣和氫氣抽走，使生成的二氧化硅薄膜中氮氫含量更低，致密性更好，從表格中可看出致密性在600～800mt條件下為最佳。

沉積速率曲線 腐蝕速率曲線

2、不同射頻功率對二氧化硅薄膜的影響

由以下圖表可看出隨著射頻功率的增高，反應(yīng)氣體中活性離子能量增加，硅離子和氧離子結(jié)合更快，所以二氧化硅沉積速率變快；同時，生成的二氧化硅薄膜中氮氫含量更低，致密性更好，從圖表中可看出致密性隨射頻功率提高而變好。

沉積速率曲線 腐蝕速率曲線

3、不同襯底溫度對二氧化硅薄膜的影響

由以下圖表可看出隨著溫度的增高，等壓下對應(yīng)反應(yīng)氣體濃度減小，所以二氧化硅沉積速率變慢；由于溫度較高時，反應(yīng)物更容易吸附，而且薄膜中含有的H更易參與反應(yīng)釋放，使生成的二氧化硅薄膜中氮氫含量更低且薄膜內(nèi)缺陷較少，致密性更好，從圖表中可看出致密性隨襯底溫度提高而變好。

沉積速率曲線 腐蝕速率曲線

結(jié)語以上實驗采用BOE溶液腐蝕的方式，研究了壓力、射頻功率、襯底溫度對PECVD生長的二氧化硅薄膜致密性的影響，得出了三組參數(shù)對致密性的影響趨勢，改善了二氧化硅薄膜的致密性。隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，對器件性能的要求逐步提高，致密性好的二氧化硅可以提高半導(dǎo)體器件的性能，所以制備高致密性的二氧化硅薄膜勢在必行。

責任編輯：gt