在半導體制程中,薄膜的沉積是核心的步驟之一,有接觸過CVD的小伙伴應該或多或少聽過TEOS這種物質,TEOS作為一種重要的沉積源,尤其在低溫氧化硅的生成過程中,發揮了無可替代的角色。今天我們就來聊聊這種物質。
什么是TEOS?
TEOS(四乙氧基硅烷,Tetraethoxysilane),是一種硅有機化合物,其化學式為Si(OC2H5)4。這意味著一個硅原子與四個乙氧基(OC2H5)團連接。硅原子處于這四個基團的中心,形成一種稱為正四面體的幾何結構。
物理性質:常溫下為無色透明的液體,具有類似酒精的氣味。它在 169 °C 時開始沸騰,但在 45 °C時開始蒸發,有較高的揮發性。在水中可以溶解,并且與醇和酮也有良好的溶解性。密度比水小。蒸氣比空氣重。
化學性質:在空氣中可以慢慢被氧化,所以存儲時需要密封。
TEOS在CVD中的應用
TEOS是一種常見的化學氣相沉積過程中的硅源,一般用來生成SiO2薄膜,這種薄膜可以作為介質層、隔離層、保護層等。
TEOS通過LPCVD或PECVD過程生成二氧化硅的機理:
在LPCVD過程中,TEOS和氧氣在一定的溫度和壓力下在襯底表面發生反應,生成二氧化硅和乙醇。化學反應方程式為:
Si(OC2H5)4 + 2O2 → SiO2 + 4C2H5OH
在這個過程中,TEOS分子中的硅原子與氧氣發生反應,生成了二氧化硅,并釋放出乙醇。二氧化硅作為沉積物累積在襯底表面,形成一層二氧化硅薄膜。
在等離子體增強CVD過程中,TEOS和氧氣在襯底表面同時受到高頻電場的刺激,生成等離子體。等離子體中的離子和自由基能夠促使TEOS和氧氣的反應。PECVD過程的優點是可以在較低的溫度下進行,適合于溫度敏感的襯底。
無論是通過LPCVD還是PECVD,TEOS都能夠生成具有良好覆蓋性和均勻性的二氧化硅薄膜。
TEOS的危險性?
健康風險:TEOS可以通過吸入、皮膚接觸進入人體。它對呼吸系統、皮膚和眼睛有刺激性,可導致過敏反應、皮炎或嚴重的眼損傷。長時間或反復的接觸可能會引起呼吸困難、咳嗽、頭痛、惡心和嘔吐。
火災風險:TEOS是一種易燃液體,可以在空氣中形成易燃的蒸汽/空氣混合物。因此,需要遠離火源,并確保良好的通風。TEOS在與水接觸時會發生劇烈的反應,這種反應會產生大量的熱,有可能引起火災。
因此,在處理或使用TEOS時,必須采取適當的安全防護措施,包括穿著防護服和眼鏡、使用適當的呼吸防護裝置等。同時,應設有適當的安全存儲和處置措施,以防止TEOS的泄漏或意外暴露。