探討選擇性液相沉積矽氧化膜技術

Abstract

在本論文中，我們簡介了室溫液相沉積的反應機制跟化學反應方程式 。我們利用加硼酸的方法，來定量地控制反應溶液中所形成的過飽和 Si( OH)4的濃度，進而提升其反應速率。除了討論並解決了LPD長膜初期的延 遲現象，我們還測量在各種不同溫度下的長膜速率，並根據阿瑞尼斯 (Arrhenius)方程式，繪製出長膜速率跟溫度倒數的關係曲線，其斜率即 為LPD矽氧化膜沈積在矽基板上的活化能。我們發現在不同的溫度範圍， 具有不同的活化能，在高溫區為質量傳輸限制，而低溫區則為表面反應速 率限制的成長機制。 接著，我們更發現到利用硼酸量來控制Si(OH)4 的飽和程度，可以在我們設計的試片上得到三種不同的沉積形態：在光阻 與矽基板上全面性地、選擇性地、以及兩者都不沉積氧化膜的情形。我們 特別注意到這種可以在矽表面形成絕緣膜，但在光阻上卻無法沈積的選擇 性特性。在矽基板上達成製作溝槽式絕緣場氧化膜的目的。在蝕刻矽基板 及沈積LPD氧化膜時，可以共通使用一道光罩，比起其他現有的技術，LPD 選擇性長氧化膜既有低溫長膜的特性，又可簡化了許多製程上的步驟。 最後，我們介紹了室溫液相沉積儀器設備的系統及其使用方法。這套儀 器設備是主要用來配製上述的過飽和浸泡溶液，還有做為沉積LPD氧化膜 之使用。同時我們也研究了環境跟實驗參數的擾動，對矽氧化膜沉積速率 跟膜質的影響，並作為儀器精密性跟準確度的設計參考。 In this thesis, we introduce the growth mechanism and the chemical reaction equations of LPD. We employ H3BO3 to control and increase the concentration of the supersaturated Si(OH)4 in our immersion solution for a quantitative analysis, and then the deposition rate is increased with Si(OH)4. We also discussed and solved the retardant growth phenomenon in our experiment. We find that there are three types of deposition features on our samples by controlling the degree of silica- saturated solution. They are blanket deposition, selective deposition, and no deposition on the photoresist patterned silicon substrate. We notice that selective oxide can be deposited in a certain range of Si(OH)4 concentration. Only one mask is needed to achieve this low-temperature and simple process. Finally, we introduce the LPD equipment system. This equipment is used to make the supersaturated immersion solution and the purpose for depositing LPD oxide film on the samples. We study the fluctuations of the experimental parameters and their effects on the deposition rates and film properties. The imformations may use for the design rules to our equipments.