以低溫電漿輔助化學氣相沉積TEOS SiO2薄膜之 應力特性研究

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：19

、訪客IP：3.148.217.16

姓名

黃郁庭(Yu-Ting Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

以低溫電漿輔助化學氣相沉積TEOS SiO2薄膜之應力特性研究
(Investigation of the low stress TEOS SiO2 films by low temperature PECVD processing)

相關論文

★ 膜堆光學導納量測儀	★ 以奈米壓印改善陽極氧化鋁週期性
★ 含氫矽薄膜太陽電池材料之光電特性研究	★ 自我複製結構膜光學性質之研究
★ 溫度及應力對高密度分波多工器(DWDM)濾光片中心波長飄移之研究	★ 以射頻磁控濺鍍法鍍製P型和N型微晶矽薄膜之研究
★ 以奈米小球提升矽薄膜太陽能電池吸收之研究	★ 定光電流量測法在氫化矽薄膜特性的研究
★ 動態干涉儀量測薄膜之光學常數	★ 反應式濺鍍過渡態矽薄膜之研究
★ 光子晶體偏振分光鏡之設計與製作	★ 偏壓對射頻濺鍍非晶矽太陽能薄膜特性之研究
★ 負折射率材料應用於抗反射與窄帶濾光片之設計	★ 負電荷介質材料在矽晶太陽電池之研究
★ 自我複製式偏振分光鏡製作與誤差分析	★ 以光激發螢光影像量測矽太陽能電池額外載子生命期及串聯電阻分佈之研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

以矽酸四乙酯(TEOS)材料在低溫的電漿輔助化學氣相沉積法成長出具
有高密度和低應力的SiO2薄膜。針對幾項製程參數包括鍍膜壓力、氧氣流
量、TEOS 流量、高低射頻的功率及沉積溫度等進行調整並且分析製鍍薄膜
的品質。
實驗結果顯示，當沉積速率提高時，薄膜的密度將會變低，而較低密
度的薄膜會造成低的薄膜應力。我們發現TEOS SiO2薄膜的應力與薄膜密度
及沉積速率有很大的相關性，在調整鍍膜壓力、氧氣流量、TEOS 流量...
等參數下，會使SiO2 薄膜沉積速率、應力及密度有較明顯的變化。
最後我們依照實驗結果找出最佳的鍍膜條件:為沉積壓力約在4torr、
TEOS 與O2當量比在8.1%、鍍膜溫度在200oC 的條件下，所備製出的TEOS SiO2
薄膜具有高密度以及低應力的薄膜品質，其薄膜的沉積速率約41±2.0Å/sec
,其蝕刻速率約在1100±55Å/sec。且控制應力值約為300±20Mpa 的壓應力薄
膜。

摘要(英)

Tetra-ethyl-ortho-silicate (TEOS) SiO2 thin films were deposited
using low temperature Plasma-enhanced chemical vapor deposition
(PECVD) to achieve the performances of low stress and high density.
Several process parameters including working pressure, O2 flow rate,
TEOS flow rate, high and low frequency power rates, and working
temperatures were adjusted to analyze the quality of the films.
The results show when the deposition rate is high, the density
of the film is low. And the lower density of the film will affect
the lower stress. We found out the stress of TEOS SiO2 film has strong
correlation by the high film density and slow deposit rates. The
working pressure, O2 flow and TEOS flow rate can play important roles
for the stress and density of the TEOS SiO2 films.
Finally, we found out the high film density and low stress conditions
keep the deposition pressure at 4torr, TEOS / O2 ratio at 8.1%
and working temperature at 200 degrees. The deposition rate was about
41±2.0Å/sec. the etching rate was about 1100±55Å/sec.The stress of
the SiO2 film was compressive and the stress value range was at
300±20Mpa.

關鍵字(中)

★ 矽酸四乙酯(TEOS)
★ 電漿輔助化學氣相沉積製程

關鍵字(英)

★ Tetraethyl orthosilicate (TEOS), PECVD processes

論文目次

Abstract ............................................ VII
誌謝 .................................................IX
目錄 ................................................. X
圖目錄 ............................................. XIII
表目錄 ...............................................XV
第一章緒論 .......................................... 1
1.1 前言 ..................................................... 1
1.2 文獻回顧 ................................................ 3
1.3 研究動機 ................................................ 8
1.4 論文架構 ................................................ 9
第二章基本原理 ......................................10
2.1 電漿輔助化學氣相沉積原理 ................................ 10
2.1.1 離子轟擊 ......................................... 12
2.1.2 黏滯係數 ......................................... 12
2.2 PECVD 二氧化矽薄膜的成長機制與薄膜特性 .................. 14
2.2.1 TEOS 特性介紹 .................................... 15
2.3 薄膜應力成因 ........................................... 17
2.3.1 薄膜應力量測理論 ................................. 17
XI
2.3.2 Stoney 應力公式 .................................. 19
第三章實驗儀器與實驗流程 .............................21
3.1 實驗流程 ............................................... 21
3.2 PECVD 製程設備與實驗流程 ................................ 23
3.3 薄膜應力量測設備及原理 .................................. 25
3.4 薄膜厚度與均勻性量測 ................................... 28
3.5 拉曼光譜儀量測(Raman Spectrometer) ...................... 30
3.6 附著力測試 ............................................. 33
第四章實驗方法及結果討論 .............................37
4.1 鍍膜壓力對應力值實驗數據量測結果 ........................ 37
4.2 O2 flow 參數對應力值實驗數據量測結果 ..................... 40
4.3 TEOS flow 參數對應力值實驗數據量測結果 .................. 43
4.4 高射頻功率High frequency (HF)參數對應力值實驗數據量測結果
....................................................... 46
4.5 低射頻功率Low frequency(LF)參數對應力值實驗數據量測結果 . 49
4.6 沉積溫度參數對應力值實驗數據量測結果 .................... 52
4.7 薄膜緻密性與薄膜應力之相互關係 .......................... 55
第五章結論與未來展望 ................................59
5.1 結論 ................................................... 59
XII
5.2 未來展望 ............................................... 61
參考文獻 .......................................62

參考文獻

[1]http://ssttpro.acesuppliers.com/semiconductor/Magazine_Details_
Index_Id_1337.html
[2]http://www-inst.eecs.berkeley.edu/~ee143/fa10/lectures/Lec_06.p
df
[3]邱欣慶,”二氧化碳雷射輔助電漿激發式化學氣相沈積非晶形二氧化矽薄
膜” 國立中央大學光電科學研究所碩士論文, 2000.6.
[4]E. P. ven de Ven, I. W. Connick, A. S. Harrus, “ Adventages of Dual
Frequency PECVD For Deposition Of ILD and Passivation Film ”, June
12-13, 1990 VMlC Conference TH-0325-1/90/0000-0194 $01 .OO C 1990 IEEE,
P194~196.
[5] K. Ramkumar and A. N. Saxena, ”Stress in Si02 Films Deposited by
Plasma and Ozone Tetraethylorthosilicate Chemical Vapor Deposition
Processes ”, J Electrochem. Soc., Vol. 139, No. 5 May 1992,
P1438~1440.
[6] K. Ramkumar, S. K. Ghosh, and A. N. Saxena, ”Stress Variations
in TEOS-Based Si02 Films During Ex-Situ Thermal Cycling”, J
Electrochem. Soc., Vol. 140, No. 9 Sep. 1993, P2070~2072.
[7] C. E. Viana, Ana N. R. da Silva, N. I. Morimoto, O.Bonnaud,
63
”Analysis of SiO2 Thin Films Deposited by PECVD Using an Oxygen-
TEOS-Argon Mixture”, Brazilian Journal of Physics, vol. 31, no. 2,
June, 2001, P300~302.
[8] X.Zhang, R. Ghodssi, K. S. Chen, A.A. Ayon, S.M. Spearing,”
Residual stress and fracture in thick tetraethylorthosilicate (TEOS)
and silane-based PECVD oxide films”, Sensors and Actuators A 91 (2001)
373~380, P374~378
[9] H Juárze, M Pacio, T Díaz, E Rosendo1, G Garica, A García, F Mora1,G
Escalante, “ Low temperature deposition: properties of SiO2 film form
TEOS and ozone by APCVD system ”, Journal of Physics: Conference
Series 167 (2009) 012020, P1~5..
[10]http://www.isu.edu.tw/upload/81201/43/news/postfile_12877.pdf
[11]K. Fujino, Y. Nishimoto, N. Tokumasu, and K. Maeda, ”Silicon
Dioxide Deposition by Atmospheric Pressure and Low-Temperature CVD
Using TESO and Ozen”, J Electrochem.Soc., Vol. 137, No. 9, Sep 1990,
P2884~2886.
[12]P. McCann, K. Somasundram, S. Byrne, A. Nevin, “ Conformal
deposition of LPCVD TEOS”, Micro-machining and Micro fabrication
Porcess Technonlog, SPIE, Oct 01.
64
[13]洪昭南, 郭有斌,“以化學氣相沉積法成長半導體薄膜”, 化工技術,
2000.
[14]S.V. Nguyen,” High-density plasma chemical vapor deposition of
silicon based dielectric films for integrated circuits”Journal of
Research & Development, Vol. 43, No. 1/2, 1999.
[15]http://ebooks.lib.ntu.edu.tw/1_file/moeaidb/012846/2004071310.
pdf.
[16]吳駿逸,”不同製程下以 Si 與SiO2為起始材料所製鍍出的SiO2薄膜特性
研究”,光電科學研究所博士論文, 2006.6.
[17]蔡淑儀, ”利用感應耦合電漿化學氣相法在及低溫下沉積SiO2薄膜以備
製MIS結構”,國立成功大學微機電系統研究所碩士論文, 2006.7.
[18]田春林, ”光學薄膜應力與熱膨脹系數量測之研究”,國立中央大學
光電科學與工程學系研究所博士論文, 2000.5.
[19]http://ir.lib.ncku.edu.tw/bitstream/987654321/71525/1/30102027
03024.pdf
[19]黃文雄, ”製程參數對薄膜應力影響之研究”, 光電科學研究所碩士論
文, 2001.5.
[20] 140.116.176.21/www/technique/SOP_nano/NanoSpec_SOP.doc
[21]http://wenku.baidu.com/view/e3464b1a192e45361066f59f.html
65
[22]楊台發, 陳俊伯, 劉君鳳, 楊雅喨, 張鼎張,“矽晶表面矽原子的振動
模式研究: FTIR及Raman的光學方法比較”, Chinese Physics Education, 弟
二卷第一期, 1998..
[23]汪建民, “材料分析”, 初版, 民全出版社, 台灣, (1998),
P.P.691~700.
[24]李正中, “薄膜光學與鍍膜技術”, 第七版, 藝軒出版社, 台灣,
(2012), P.P.403~424.
[25] http://www.defelsko.com/technotes/adhesion-testing-wood.pdf
[26]http://www.chuanhua.com.tw/ch-web/pdf/new/zehntner_zcc_zsh.pdf

指導教授

陳昇暉

審核日期

2015-7-13

推文