龙长林,吴 限,陈国钦,程文进

(中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南 长沙 410205)

1 引 言

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术是借助于辉光放电等离子体使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应,从而实现薄膜材料生长的一种新的制备技术。与常压化学气相沉积(APCVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)利用热能来激活和维持化学反应相比,PECVD 技术是通过反应气体放电来制备薄膜的,有效地利用了非平衡等离子体的反应特征,从根本上改变了反应体系的能量供给方式。

PECVD方法淀积的SiO2薄膜优于其具有硬度高、耐磨性好、绝热性好、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质,常作为金属层间介质、钝化层等,被广泛运用在半导体材料,集成电路的制造工艺中[1]。本文在介绍PECVD设备的基础上探讨了PECVD法制备SiO2薄膜的膜厚均匀性与结构及工艺参数之间的关系。

2 系统原理

PECVD法制备SiO2薄膜的基本原理如图1所示。

图1 PECVD法制备SiO2薄膜的原理Fig.1 Principle of SiO2 thin films prepared by PECVD

为了采用PECVD法制备均匀的SiO2薄膜,通常利用SiH4和N2O实现以下反应:

SiH4+N2O → SiO2+H2+N2

PECVD设备的工作原理,是将基片放置在两平行平板电极之间,两电极为上下结构,工艺气体通入反应室后,两电极之间的反应气体在射频电磁场的作用下辉光放电形成低温低压等离子体,离子化的气态原子重新组合形成新的固态物质沉积在基片上。反应气体经多孔喷淋板形成均匀的气流,喷淋到基片表面,保证沉积薄膜的均匀性。

3 系统组成

系统主要由反应室、射频源、喷淋板、基片台、真空气路系统以及控制系统等部分组成,如图2所示。……