在半导体制程中,薄膜的沉积是核心的步骤之一,有接触过CVD的小伙伴应该或多或少听过TEOS这种物质,TEOS作为一种重要的沉积源,尤其在低温氧化硅的生成过程中,发挥了无可替代的角色。今天我们就来聊聊这种物质。
什么是TEOS?
TEOS(四乙氧基硅烷,Tetraethoxysilane),是一种硅有机化合物,其化学式为Si(OC2H5)4。这意味着一个硅原子与四个乙氧基(OC2H5)团连接。硅原子处于这四个基团的中心,形成一种称为正四面体的几何结构。
物理性质:常温下为无色透明的液体,具有类似酒精的气味。它在 169 °C 时开始沸腾,但在 45 °C时开始蒸发,有较高的挥发性。在水中可以溶解,并且与醇和酮也有良好的溶解性。密度比水小。蒸气比空气重。
化学性质:在空气中可以慢慢被氧化,所以存储时需要密封。
TEOS在CVD中的应用
TEOS是一种常见的化学气相沉积过程中的硅源,一般用来生成SiO2薄膜,这种薄膜可以作为介质层、隔离层、保护层等。
TEOS通过LPCVD或PECVD过程生成二氧化硅的机理:
在LPCVD过程中,TEOS和氧气在一定的温度和压力下在衬底表面发生反应,生成二氧化硅和乙醇。化学反应方程式为:
Si(OC2H5)4 + 2O2 → SiO2 + 4C2H5OH
在这个过程中,TEOS分子中的硅原子与氧气发生反应,生成了二氧化硅,并释放出乙醇。二氧化硅作为沉积物累积在衬底表面,形成一层二氧化硅薄膜。
在等离子体增强CVD过程中,TEOS和氧气在衬底表面同时受到高频电场的刺激,生成等离子体。等离子体中的离子和自由基能够促使TEOS和氧气的反应。PECVD过程的优点是可以在较低的温度下进行,适合于温度敏感的衬底。
无论是通过LPCVD还是PECVD,TEOS都能够生成具有良好覆盖性和均匀性的二氧化硅薄膜。
TEOS的危险性?
健康风险:TEOS可以通过吸入、皮肤接触进入人体。它对呼吸系统、皮肤和眼睛有刺激性,可导致过敏反应、皮炎或严重的眼损伤。长时间或反复的接触可能会引起呼吸困难、咳嗽、头痛、恶心和呕吐。
火灾风险:TEOS是一种易燃液体,可以在空气中形成易燃的蒸汽/空气混合物。因此,需要远离火源,并确保良好的通风。TEOS在与水接触时会发生剧烈的反应,这种反应会产生大量的热,有可能引起火灾。
因此,在处理或使用TEOS时,必须采取适当的安全防护措施,包括穿着防护服和眼镜、使用适当的呼吸防护装置等。同时,应设有适当的安全存储和处置措施,以防止TEOS的泄漏或意外暴露。