[發(fā)明專利]一種生長二氧化硅薄膜的方法

無效

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• 申請日: 2006-12-31
• 公開（公告）號: CN101211780A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉東;季安;邢波;楊富華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01L21/316
• 分類號: H01L21/316
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)中二氧化硅薄膜生長技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生長二氧化硅薄膜的方法。

背景技術(shù)

二氧化硅(SiO₂)薄膜具有硬度高、耐磨性好、絕熱性好、光透過率高、抗侵蝕能力強以及良好的介電性質(zhì)，被廣泛地應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域。如半導(dǎo)體器件和光電器件，電子器件和集成器件、光學(xué)薄膜器件、傳感器等相關(guān)器件中。二氧化硅薄膜已經(jīng)成為這些領(lǐng)域中使用率極高的材料，一直是人們關(guān)注的重點之一。

為適應(yīng)二氧化硅的各種不同功能，現(xiàn)已發(fā)展了多種生長或沉積薄膜的工藝技術(shù)。如氣相沉積，等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)，電子回旋共振CVD(ECR-CVD)，濺射，以及熱氧化等。然而，隨著微電子等器件尺寸不斷地縮小，利用以前的高溫生長方法來生長這種薄膜將是不可能的。因為高溫引起摻雜物質(zhì)擴散和硅片變形，且高溫下對這種薄膜生長厚度的控制也將是極其困難的。

另外，對于很有前途的III-V族光電子學(xué)襯底材料，如磷化銦它在120攝氏度時就會受到明顯的損傷，在250-300攝氏度就開始分解。這是發(fā)展III-V族器件的主要障礙之一。

雖然PECVD的淀積溫度較低，約200攝氏度，但存在薄膜中雜質(zhì)含量較高，薄膜硬度較低，薄膜內(nèi)存在空洞等問題。另外這些方法一般都要求復(fù)雜的設(shè)備、高真空或高溫高壓環(huán)境，無疑對氧化膜的性能極為不利，并且成本很高。所以，發(fā)展二氧化硅薄膜的低溫、低成本生長技術(shù)一直是人們所關(guān)注的重要問題之一。

最近十幾年來，一種低溫鍍膜工藝-低溫化學(xué)液相淀積(CLD或LPD)引起了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。目前日本、美國、中國臺灣和芬蘭都有一些科研小組在進行LPD的研究，但它在中國大陸尚未引起足夠的重視，目前并沒有專門的研究小組對該項技術(shù)進行報道。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種可重復(fù)性好，可靠性高，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化的在半導(dǎo)體基片上低溫液相生長二氧化硅薄膜的方法。

(二)技術(shù)方案

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種生長二氧化硅薄膜的方法，該方法包括：

A、配制二氧化硅飽和溶液；

B、在配制的二氧化硅飽和溶液中加入去離子水或蒸餾水，攪拌得到二氧化硅的過飽和溶液；

C、在二氧化硅的過飽和溶液中加入硼酸或鋁，攪拌得到飽和生長溶液；

D、將半導(dǎo)體襯底垂直浸入到所述飽和生長溶液中，二氧化硅在半導(dǎo)體襯底表面沉積，形成二氧化硅薄膜。

所述步驟A包括：取適量硅酸粉和六氟硅酸配成溶液，在室溫下充分攪拌6小時以上，然后用過濾器濾掉未溶解的硅酸粉，得到二氧化硅飽和溶液。

所述硅酸粉和六氟硅酸放入聚四氟乙烯或塑料容器中，所述過濾器為聚四氟乙烯過濾器。

所述步驟B包括：用適量蒸餾水或去離子水稀釋二氧化硅飽和溶液，得到一定摩爾濃度的六氟硅酸溶液，然后在室溫下攪拌所述的六氟硅酸溶液得到二氧化硅的過飽和溶液。

步驟D中所述半導(dǎo)體襯底為表面經(jīng)過清洗處理的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底為硅(Si)襯底，或為砷化鎵(GaAs)襯底，或為氮化鎵(GaN)襯底，或為磷化銦(InP)襯底，或為汞鎘碲(HgCdTe)襯底。

所述清洗半導(dǎo)體硅襯底采用硫酸和雙氧水的混合溶液浸泡，然后用去離子水沖洗干凈。

步驟D中所述飽和生長溶液的溫度為40攝氏度。

該方法進一步包括：持續(xù)向生長溶液中加入硼酸粉、鋁和飽和二氧化硅的過飽和溶液，補充反應(yīng)消耗掉的硼酸粉、鋁和飽和二氧化硅的過飽和溶液，使得沉積持續(xù)進行。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的這種生長二氧化硅薄膜的方法，所需要的裝置僅有聚四氟乙烯或塑料容器，聚四氟乙烯過濾器，磁力攪拌器，可保持恒溫的水浴，以及放置基片的夾具；所需要的化學(xué)藥品均為市場上容易買到的硅酸粉和六氟硅酸，以及硼酸，金屬純鋁等。另外薄膜生長溫度低，生長過程中不需要熱處理，操作容易，設(shè)備簡單。因此，本發(fā)明的低溫液相生長二氧化硅的方法可重復(fù)性好，可靠性高，成本極低，易于產(chǎn)業(yè)化，同時對環(huán)境影響較小。

2、本發(fā)明提供的這種生長二氧化硅薄膜的方法，可以大規(guī)模應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝以及微電子等相關(guān)領(lǐng)域中，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的生長二氧化硅薄膜總體技術(shù)方案的方法流程圖；