[發(fā)明專利]一種氧化硅膜材料及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410353783.1
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104099581A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋志偉;褚衛(wèi)國
• 申請（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/44;C23C16/52
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

1.一種氧化硅膜材料，其特征在于，所述氧化硅膜材料的厚度為101-102nm；且在四英寸基底范圍內(nèi)，薄膜不均勻性低于0.5％；

其中，所述不均勻性的計算方法為：薄膜不均勻性＝(最大值-最小值)/(平均值×2)×100％，四英寸基底范圍內(nèi)，所測不同點數(shù)不少于17個。

2.如權(quán)利要求1所述的氧化硅膜材料，其特征在于，所述氧化硅膜材料的組分為SiO_x，其中1≤x≤2。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述的氧化硅膜材料的制備方法，其特征在于，所述方法為：

將襯底置于高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，通入O₂氣體和SiH₄氣體作為反應(yīng)氣體，通入氬氣作為載體和保護氣體，進行氣相沉積，獲得百納米氧化硅膜材料；

其中，控制高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度為200～260℃，工作壓力為1～3Pa，功率為100～200W；

其中，所述氣相沉積的時間為4～6min；所述SiH₄氣體與O₂氣體的體積比為8～12，SiH₄氣體與氬氣的體積比為0.5～2。

4.如權(quán)利要求3所述的氧化硅膜材料的制備方法，其特征在于，所述襯底為P型摻雜單晶硅、N型摻雜單晶硅或金屬中的任意1種；或在上述襯底上制備一層均勻的金屬或非金屬薄膜作為襯底。

5.如權(quán)利要求4所述的氧化硅膜材料的制備方法，其特征在于，所述P型摻雜單晶硅、N型摻雜單晶硅襯底進行如下預(yù)處理：用HF酸浸泡后用去離子水清洗，然后干燥；

優(yōu)選地，所述HF酸的質(zhì)量濃度為2～10％，進一步優(yōu)選為5％；

優(yōu)選地，所述用HF酸浸泡的時間為0.5～10min，進一步優(yōu)選為3min。

6.如權(quán)利要求4所述的氧化硅膜材料的制備方法，其特征在于，所述金屬襯底進行如下預(yù)處理：用丙酮和異丙醇酸分別超聲清洗，然后干燥；所述超聲時間優(yōu)選為5min。

7.如權(quán)利要求3～6之一所述的氧化硅膜材料的制備方法，其特征在于，步驟2)所述硅烷、氬氣和氨氣的純度均大于99.99％，其中硅烷為95％氬氣混合的氣體；所述氧化硅膜材料的制備方法中，控制高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體的工作溫度為230℃，工作壓力為2Pa，功率為171W；所述氣相沉積的時間為4～6min；所述SiH₄氣體與O₂氣體的體積比為10，所述SiH₄氣體與氬氣的體積比為1.0。

8.如權(quán)利要求3～7之一所述的氧化硅膜材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)將襯底置于高密度等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備腔體中，抽真空使背底真空度為1×10^-4～1×10^-6Pa，加熱襯底到200～260℃；

(2)按1:(8～12)的體積比通入O₂氣體和SiH₄作為反應(yīng)氣體，通入氬氣作為載氣和保護氣體，調(diào)整工作氣壓為1～3Pa，功率為120～200W，進行化學(xué)氣相沉積4～6min；

(3)在保護性氣體的氣氛下，降至室溫，得到權(quán)利要求1或2所述的氧化硅膜材料。

9.如權(quán)利要求3～8之一所述的氧化硅膜材料的制備方法，其特征在于，步驟3)所述的保護性氣體為惰性氣體；所述惰性氣體優(yōu)選氬氣。

10.一種如權(quán)利要求1或2所述的氧化硅膜材料的用途，其特征在于，所述氧化硅膜材料作為絕緣層、保護膜或光學(xué)膜，應(yīng)用于半導(dǎo)體、微波、光電子以及光學(xué)器件等領(lǐng)域。