二氧化硅薄膜制备及检测.doc

二氧化硅的化学性质二氧化硅的化学性质不活泼, 不与水反应, 也不与酸( 氢***酸除外) 反应, 但能与碱性氧化物或碱反应生成盐。例如: 高温 2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O CaO+SiO2===CaSiO3 二氧化硅的化学性质特点: SiO2 是酸性氧化物, 是硅酸的酸酐。然而 SiO2 与其它的酸性氧化物相比却有一些特殊的性质。(1 )酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸,但 SiO2 却不能直接跟水化合。它所对应的水化物——硅酸,只能用相应的可溶性硅酸盐跟酸反应制得(硅酸不溶于水,是一种弱酸, 它的酸性比碳酸还要弱(2 )酸性氧化物一般不跟酸作用,但 SiO2 却能跟氢***酸起反应, 生成气态的四***化硅。 SiO2+4HF==SiF4 ↑+2H2O 普通玻璃、石英玻璃的主要成分是二氧化硅。因而可用氢***酸来腐蚀玻璃。用氢***酸在玻璃上雕花刻字, 实验室里氢***酸不能用含二氧化硅的玻璃、陶瓷、瓷器、陶器盛放, 一般可用塑料瓶。(3) SiO2 与强碱溶液反应可生成水玻璃, 它是一种矿物胶, 常用作粘合剂。所以实验室盛放碱溶液的试剂瓶不用玻璃塞,而用橡胶塞。二氧化硅在 IC 中的用途二氧化硅薄膜最重要的应用是作为杂质选择扩散的掩蔽膜,因此需要一定的厚度来阻挡杂质扩散到硅中。二氧化硅还有一个作用是对器件表面保护和钝化。二氧化硅薄膜还可作为某些器件的组成部分: (1 )用作器件的电绝缘和隔离。(2 )用作电容器的介质材料。(3 )用作 MOS 晶体管的绝缘栅介质。 1 二氧化硅( SiO2 )薄膜的制备针对不同的用途和要求,很多 SiO 2 薄膜的制备方法得到了发展与应用, 主要有化学气相淀积, 物理气相淀积,热氧化法,溶胶凝胶法和液相沉积法等。 化学气相淀积( CVD ) 1969 年,科莱特( Collett )首次利用光化学反应淀积了 Si3N4 薄膜,从此开辟了光化学气相淀积法在微电子方面的应用。化学气相淀积是利用化学反应的方式,在反应室内,将反应物(通常是气体)生成固态生成物,并淀积在硅片表面是的一种薄膜淀积技术。因为它涉及化学反应,所以又称 CVD ( Chemical Vapour Deposition )。 CVD 法又分为常压化学气相沉积(APCVD) 、低压化学气相沉积(LPCVD) 、等离子增强化学气相沉积(PECVD) 和光化学气相沉积等。此外 CVD 法制备 SiO2 可用以下几种反应体系:SiH4-O2 、 SiH4-N2O 、 SiH2Cl2-N2O 、 Si(OC2H5)4 等。各种不同的制备方法和不同的反应体系生长 SiO2 所要求的设备和工艺条件都不相同, 且各自拥有不同的用途和优缺点。目前最常用的是等离子体增强化学气相沉积法。 等离子体增强化学气相沉积法这种技术利用辉光放电, 在高频电场下使稀薄气体电离产生等离子体, 这些离子在电场中被加速而获得能量, 可在较低温度下实现 SiO 2 薄膜的沉积。这种方法的特点是沉积温度可以降低, 一般可从 LPCV D中的 700 ℃下降至 200 ℃, 且生长速率快, 可准确控制沉积速率(约 1nm樸 s), 生成的薄膜结构致密; 缺点是真空度低, 从而使薄膜中的杂质含量(Cl 、 O) 较高, 薄膜硬度低,沉积速率过快而导致薄膜内柱状晶严重, 并存在