《氧化硅薄膜制备》.ppt

二氧化硅薄膜的制备及应用
班级:08微电子一班 姓名:袁峰 学号:087305136
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摘要:
二氧化硅薄膜具有良好的硬度、光学、介电性质及耐磨、抗蚀等特性,在光学、微电子等领域有着广泛的应用前景,是目前国际上问题之时备受欢迎, 被称为sof t2p rocess (柔性过程)。近年来在湿化学法中发展起一种液相沉积法(L PD) , SiO 2 薄膜是用L PD 法最早制备成功的氧化物薄膜。通常使用H2SiF6 的水溶液为反应液, 在溶液中溶入过饱和的SiO 2 (以SiO 2、硅胶或硅酸的形式) , 溶液中的反应为: H2SiF6+ 2H2O SiO 2+ 6HF。目前可在相当低的温度(～ 40 ℃) 成功地在GaA s 基底上生长SiO 2 薄膜, 其折射率约为1. 423。PLD 成膜过程不需热处理, 不需昂贵的设备, 操作简单, 可以在形状复杂的基片上制膜, 因此使用广泛。
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4　二氧化硅（SiO2）薄膜的应用
微电子领域
光学领域
其他方面
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微电子领域：
在微电子工艺中, SiO 2 薄膜因其优越的电绝缘性和工艺的可行性而被广泛采用。在半导体器件中, 利用SiO 2 禁带宽度可变的特性, 可作为非晶硅太阳电池的薄膜光吸收层, 以提高光吸收效率; 还可作为金属2氮化物2氧化物2半导体(MN SO ) 存储器件中的电荷存储层, 集成电路中CMO S 器件和SiGeMO S 器件以及薄膜晶体管(TFT ) 中的栅介质层等。此外, 随着大规模集成电路器件集成度的提高, 多层布线技术变得愈加重要, 如逻辑器件的中间介质层将增加到4～ 5 层, 这就要求减小介质层带来的寄生电容。鉴于此, 现在很多研究者都对低介电常数介质膜的种类、制备方法和性能进行了深入研究。对新型低介电常数介质材料的要求是: 在电性能方面具有低损耗
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和低耗电; 在机械性能方面具有高附着力和高硬度; 在化学性能方面要求耐腐蚀和低吸水性; 在热性能方面有高稳定性和低收缩性。目前普遍采用的制备介质层的SiO 2, 其介电常数约为4. 0, 并具有良好的机械性能。如用于硅大功率双极晶体管管芯平面和台面钝化, 提高或保持了管芯的击穿电压, 并提高了晶体管的稳定性。这种技术, 完全达到了保护钝化器件的目的, 使得器件的性能稳定、可靠, 减少了外界对芯片沾污、干扰, 提高了器件的可靠性能。
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光学领域：
20 世纪80 年代末期, Si 基SiO 2 光波导无源和有源器件的研究取得了长足的发展, 使这类器件不仅具有优良的传导特性, 还将具备光放大、发光和电光调制等基本功能, 在光学集成和光电集成器件方面很有应用前景, 可作为波导膜、减反膜和增透膜。随着光通信及集成光学研究的飞速发展, 玻璃薄膜光波导被广泛应用于光无源器件及集成光路中。制备性能良好的用作光波导的薄膜显得至关重要。集成光路中光波导的一般要求: 单模传输、低传输损耗、同光纤耦合效率高等。波导损耗来源主要分为材料吸收、基片损耗、散射损耗三部分。通过选用表面粗糙度高、平整的光学用玻璃片或预先溅射足够厚的SiO 2 薄膜的普通玻璃基片, 使波导模瞬间场分布远离粗糙表面, 以减少基底损耗。激光器用减反膜的研究也取得了很大的进展。
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中国工程物理研究院与化学所用溶胶凝胶法成功地研制出紫外激光SiO 2 减反膜。结果表明, 浸入涂膜法制备的多孔SiO 2 薄膜比早期的真空蒸发和旋转涂膜法制备的SiO 2 薄膜有更好的减反射效果。在波长350 nm 处的透过率达到98% 以上, 紫外区的最高透过率达到99% 以上。该SiO 2 薄膜有望用于惯性约束聚变( ICF) 和X 光激光研究的透光元件的减反射膜。目前在溶胶凝胶工艺制备保护膜、增透膜方面也取得了一些进展。此法制备的SiO 2 光学薄膜在惯性约束聚变的激光装置中已成为一种重要的手段, 广泛地应用于增透光学元件上, 如空间滤波器、窗口、靶室窗口或打靶透镜。在谐波转换元件KDP 晶体上用溶胶工艺镀制保护、增透膜, 能改善KDP 晶体的工作条件,提高谐波光束的质量与可聚焦功率。Thomas 用溶胶2凝胶工艺制备的增透膜和保护膜在美国洛仑兹·利弗莫尔国家实验室已使用多年。
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其他方面：
非晶态SiO 2 薄膜由于具有十分优良的负电荷充电和存储能力, 在20 世纪80 年代初、中期成为无机驻极体的代表性材料, 与已经得到广泛应用的传统有机高分子聚合物驻极体相比, 以单晶硅为基片的SiO 2 薄膜驻极体无疑具有不可比拟的优势。除了电荷储存寿命长(可达200～ 500 年)、抗高温恶劣环境能力强(可在近200 ℃温度区内工作) 外, 还可以和现代硅半导体工