[发明专利]一种氧化硅薄膜的低温制备方法

说明书

本发明提供一种氧化硅薄膜的低温制备方法，在0～300℃温度范围内，以微波等离子体作为能量源，包含硅源的第一反应物与氧化性反应气体产生的氧自由基反应，形成氧化硅薄膜。在微波条件下，氧化性反应气体可以产生大量氧自由基，有助于生长高质量的薄膜；同时，由于没有偏转电场，因此大大减少了对器件表面或光刻胶的破坏。100℃下，通过微波产生的等离子体PEALD制备的SiO薄膜，在100:1的HF溶液中，其蚀刻速率为3～4A/sec，与350℃下、射频PEALD沉积的SiO薄膜的湿蚀刻速率相当。

【技术领域】

本发明涉及氧化硅薄膜技术领域，具体讲是一种氧化硅薄膜的低温制备方法。

【背景技术】

新型半导体器件及有机发光二极管(OLED)显示技术越来越多的要求低温、高质量的氧化硅薄膜。在目前的制备方法中，等离子体增强原子层沉积(PEALD)是唯一一种能在较低温度下沉积氧化硅薄膜的；在该法中，人们常用氨基硅烷作为前驱体，通过等离子体提供能量，因此降低了对热量的需求，可以在较低温度下沉积质量较高的氧化硅薄膜。

但是，整体而言，低温下沉积得到的氧化硅薄膜质量仍比高温沉积的质量差，集中体现为湿法刻蚀的速率更高，如350℃下沉积的氧化硅(SiO)薄膜，在100:1的HF溶液中，蚀刻速率约为3.5A/sec；而在100℃下沉积的氧化硅(SiO)薄膜，同等条件下其蚀刻速率达到10A/sec以上。为了提高低温氧化硅(SiO)薄膜的质量，需增加射频等离子体的功率，然而，增加其功率会导致器件表面或光刻胶因为离子轰击被破坏。因此，如何在低温下制备高质量的氧化硅薄膜，是目前亟需解决的技术问题。

【发明内容】

本发明提供一种氧化硅薄膜的低温制备方法，能够在0～300℃温度范围内得到湿法刻蚀的速率低于传统原位等离子体增强原子层沉积的氧化硅薄膜。

本发明的技术解决方案如下：

一种氧化硅薄膜的低温制备方法，其特征在于，在0～300℃温度范围内，以微波等离子体作为能量源，包含硅源的第一反应物与氧化性反应气体产生的氧自由基反应，形成氧化硅薄膜。在微波条件下，氧化性反应气体可以产生大量氧自由基，有助于生长高质量的薄膜；同时，由于没有偏转电场，因此大大减少了对器件表面或光刻胶的破坏。100℃下，通过微波产生的等离子体PEALD制备的SiO薄膜，在100:1的HF溶液中，其蚀刻速率为3～4A/sec，与350℃下、射频PEALD沉积的SiO薄膜的湿蚀刻速率相当。

进一步的，上述的氧化硅薄膜的低温制备方法包括以下步骤：

1)在PEALD反应腔室中，将衬底加热至设定温度；

2)以惰性气体作为运载气体，将包含硅源的第一反应物导入反应腔室中；

3)将过量的第一反应物泵出，用惰性气体吹扫；

4)将氧化性反应气体作为第二反应物通过微波发生器，产生大量氧自由基；

5)泵出氧化性反应气体及其他气体副产物，用惰性气体吹扫，并以此完成PEALD沉积的一个周期；

6)重复步骤1)-5)直至达到所需的薄膜厚度。

优选地，所述第一反应物为氨基硅烷、烷氧基硅烷、氨基烷氧基硅烷中的一种或多种。