plasma等離子處理TEOS工藝沉積二氧化硅薄膜的光譜研究

時間：2023-03-20作者：深圳子柒科技有限公司瀏覽：80

二氧化硅薄膜是一種性能優(yōu)良的介質(zhì)材料，它具有介電性能穩(wěn)定，介質(zhì)損耗小，耐潮性好，溫度系數(shù)好等優(yōu)點，具有較其穩(wěn)定的化學性和電絕緣性。因此，二氧化硅在集成電路工藝中的應(yīng)用很廣泛。


        正是由于二氧化硅薄膜在集成電路工藝中應(yīng)用的廣泛性，所以需要制備具有不同特性的二氧化硅薄膜，這就意味著要不斷研發(fā)出各種新型的薄膜沉積技術(shù)。近年來，常壓plasma等離子處理技術(shù)，在薄膜沉積方面的應(yīng)用越來越受到人們的重視，與傳統(tǒng)的沉積方法相比，它沒有真空室的約束，操作方便靈活，運行費用低。同時具有很低的反應(yīng)溫度，不會對襯底造成熱損傷。
        不同的加工目的，對plasma等離子處理特性的要求也不完全相同。在plasma等離子體化學氣相沉積薄膜加工時，要求高濃度高活性的自由基粒子。這便要求等離子體有足夠高的電子和離子濃度，以及合適的電子溫度。同時為了獲得較大面積的均勻沉積薄膜，要求等離子體有足夠好的空間均勻性。
        光譜分析學作為等離子體的一種診斷手段應(yīng)用越來越廣泛，其優(yōu)勢除了不會影響到等離子體本身的狀態(tài)，還對成分具有選擇性，而且還能得到時間和空間分辨的信息。光譜分析是利用物質(zhì)的光輻射所獲得的光譜，,對于外界能量激發(fā)下能夠發(fā)光的物質(zhì),可以采用這種分析方法。元素**的譜線數(shù)目、強度、形態(tài)和寬度等信息與物質(zhì)所處的物理狀態(tài)及物理參量，如溫度、壓力、粒子密度等具有密切關(guān)系。因而這試驗技術(shù)為我們提供了分析等離子體成分、含量、溫度和微觀運動機制的有效方法。
        通常情況下，以TEOS作為沉積源沉積二氧化硅薄膜的PECVD技術(shù)，一般認為TBOS會發(fā)生如下的分解反應(yīng)：Si(OC2H)4(@) - SiO2(目+ 4C2H(2) + 2H2Og。TEOS在等離子體中被分解，產(chǎn)生固態(tài)的二氧化硅沉積到襯底上，而其它的分解產(chǎn)物均為氣態(tài)隨反應(yīng)尾走。
        而在光譜圖中檢測到的Si和C-H的特征峰則表明TEOS在該等離子體中確實發(fā)生了分解反應(yīng)，生成了硅的化合物和一些碳氫化合物。這也從光譜的角度反映出了二氧化硅是TEOS被等離子體分解后的產(chǎn)物。
        我們發(fā)現(xiàn)二氧化硅的生長速率確實隨著輸入功率的增加而增大。它們具有較好的相似性，因此在實際生產(chǎn)中我們可以通過光譜中Si以及C-H的特征峰的強度變化來判斷薄膜生長速率的變化，并由此來改變沉積薄膜時的工藝參數(shù),以便得到我們所需要的薄膜沉積速率，提高成膜質(zhì)量。
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