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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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(hù)層、鈍化層、隔離層等。

PECVD即等離子體增強(qiáng)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(qiáng)，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(zhǎng)二氧化硅，所以用PECVD生長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)為利用BOE溶液測(cè)試改變PECVD工藝參數(shù)對(duì)二氧化硅薄膜致密性的影響。

實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：牛津Oxford PlasmaPro®100 PECVD。

2、實(shí)驗(yàn)襯底：硅片。

3、實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）用PECVD設(shè)備在硅片上生長(zhǎng)不同條件的二氧化硅薄膜；

（2）用橢偏儀分別測(cè)量各個(gè)條件生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜厚度并記錄；

（3）用BOE溶液對(duì)所有實(shí)驗(yàn)片進(jìn)行腐蝕；

（4）用橢偏儀分別測(cè)量各個(gè)條件生長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(jī)械泵可迅速將反應(yīng)室中的氮?dú)夂蜌錃獬樽?，使生成的二氧化硅薄膜中氮?dú)浜扛停旅苄愿?，從表格中可看出致密性?00~800mt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(duì)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(shí)，生成的二氧化硅薄膜中氮?dú)浜扛?，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(duì)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(duì)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(shí)，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?dú)浜扛颓冶∧?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(yǔ)

以上實(shí)驗(yàn)采用BOE溶液腐蝕的方式，研究了壓力、射頻功率、襯底溫度對(duì)PECVD生長(zhǎng)的二氧化硅薄膜致密性的影響，得出了三組參數(shù)對(duì)致密性的影響趨勢(shì)，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(duì)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(shì)在必行。