Características de películas de SiOF obtenidas por APCVD con HF como fuente de flúor

 

M. Pacio*, H. Juárez, T. Díaz, G. García, E. Rosendo, G. Escalante y R. Pérez

 

Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla 14 Sur y San Claudio, Ciudad Universitaria, C. P. 72570, Puebla, México.

 

Recibido: 30 de junio de 2010.
Aceptado: 12 de noviembre de 2010.

 

Resumen

Se obtuvieron películas de óxido de silicio fluorado (SiOF) en un reactor convencional de depósito químico en fase vapor a presión atmosférica (APCVD), usando tetraetilortosilicato (TEOS) y ozono (O₃) como precursores de SiO₂, el anhídrido fluorhídrico fue empleado para la incorporación de átomos de flúor. Las películas fueron depositadas variando la temperatura del sustrato en el intervalo de 200 a 275 °C. La estructura de los enlaces químicos de las películas fue evaluada por espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR), y el índice de refracción por elipsometría. Los espectros FTIR de absorbancia de las películas depositadas muestran el modo de vibración correspondiente a enlaces Si–F y cuya intensidad depende de la concentración de átomos, y ésta a su vez depende de la temperatura de depósito. La incorporación de flúor tiene una contribución en la reducción del índice de refracción en las películas de SiOF, el cual, disminuye de 1.46 a 1.35. Por lo tanto, el principal mecanismo responsable para esta disminución es la porosidad generada en las películas debido a la incorporación de flúor en la red. La constante dieléctrica fue reducida de 4.2, que corresponde a películas de SiO₂, a valores que se encuentran en el intervalo de 3.18 a 3.6, para películas de SiOF obtenidas por la técnica APCVD.

Palabras clave: Sistema APCVD; Películas de SiOF; TEOS; Espectroscopia FTIR; SIMS.

 

Abstract

Fluorinated silicon oxide (SiOF) films were obtained in a conventional atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) reactor, using tetraethoxysilane (TEOS) and ozone (O₃) as precursor of SiO₂, and the fluorhydric anhydride was used for incorporation of fluorine atoms. The SiOF films were deposited changing the temperature of the substrate in the range of 200 to 275 °C. The chemical bonding structure of the films was evaluated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, and the refractive index by ellipsometry.

FTIR absorption spectra of the films deposited show the vibration mode corresponding to Si–F bonds and its intensity depend of the deposit temperature and of the atoms concentration. The incorporation of fluorine has a contribution in the reduction of the refractive index of SiOF films, which decrease of 1.46 to 1.35. Therefore, the main mechanism responsible for the reduction of the refractive index is the porosity, generated by the incorporation of the fluorine atom in the network. Dielectric constant was reduced of 4.2, that corresponding to SiO₂ films, to values in the range of 3.18 to 3.6 for SiOF films by APCVD technique.

Keywords: APCVD system; SiOF films; TEOS; FTIR spectroscopy; SIMS.

 

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Referencias

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