掺Ge氧化硅薄膜波导制备工艺与应力研究

摘要

采用等离子体化学气相沉积法在硅基底上沉积氧化硅薄膜,研究在不同工艺条件下薄膜的应力变化情况和折射率分布规律.利用应力测试仪测定晶圆在镀膜前后的形变量进而获得应力值,并用棱镜耦合仪测试薄膜折射率.在其他条件相同的情况下,SiH_4与N_2O的流量比分别设为24、27.6和30时,在1 539nm波长下薄膜平均折射率分别为1.466 7、1.459 2和1.455 7,对应的晶圆应力向着压应力增加,分别为-50MPa、-200MPa和-430MPa.掺入8.3×10^(-7) m^3/s GeH_4后,SiH_4与N_2O的流量比分别设为22.6、24和27.6时,薄膜平均折射率分别为1.475 8、1.471 4和1.463 3,对应的晶圆应力分别为25MPa、-210MPa和-270 MPa,是从拉应力向压应力变化的过程.结果表明,SiH_4与N_2O的流量比相同时,掺入GeH_4后折射率和对应的压应力明显增加.因此,通过对工艺条件的合理选择,可制备出折射率稳定的氧化硅波导薄膜,从而提高器件在整个晶片上的成品率.