二氧化矽薄膜是一種效能優良的介質材料,它具有介電效能穩定,介質損耗小,耐潮性好,溫度係數好等優點,具有極其穩定的化學性和電絕緣性。因此,二氧化矽在積體電路工藝中的應用很廣泛。
正是由於二氧化矽薄膜在積體電路工藝中應用的廣泛性,所以需要製備具有不同特性的二氧化矽薄膜,這就意味著要不斷研發出各種新型的薄膜沉積技術。
近年來,常壓射頻冷等離子體技術,在薄膜沉積方面的應用越來越受到人們的重視,與傳統的沉積方法相比,它沒有真空室的約束,操作方便靈活,執行費用低。同時具有很低的反應溫度,不會對襯底造成熱損傷。
不同的加工目的,對等離子體特性的要求也不完全相同。在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用越來越廣泛,其最大優勢除了不會影響到等離子體本身的狀態,還對成分具有選擇性,而且還能得到時間和空間分辨的資訊。
光譜分析是利用物質的光輻射所獲得的光譜,對於外界能量激發下能夠發光的物質,可以採用這種分析方法。元素髮射的譜線數目、強度、形態和寬度等資訊與物質所處的物理狀態及物理參量,如溫度、壓力、粒子密度等具有密切關係。
通常情況下,以TEOS作為沉積源沉積二氧化矽薄膜的PECVD技術,一般認為TBOS會發生分解反應。TEOS在等離子體中被分解,產生固態的二氧化矽沉積到襯底上,而其它的分解產物均為氣態隨反應尾氣排走。
在光譜圖中檢測到的Si和C-H的特徵峰則表明TEOS在該等離子體中確實發生了分解反應,生成了矽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矽是TEOS被等離子體分解後的產物。
我們發現二氧化矽的生長速率確實隨著輸入功率的增加而增大。它們具有極好的相似性,因此在實際生產中我們可以透過光譜中Si以及C-H的特徵峰的強度變化來判斷薄膜生長速率的變化,並由此來改變沉積薄膜時的工藝引數,以便得到我們所需要的薄膜沉積速率,提高成膜質量。