一种二氧化硅厚膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化硅厚膜的制备方法，步骤如下：S1，选取基片，并采用LPCVD工艺在基片上生长一层多晶硅薄膜，厚度为0.7um～1.8um；S2，对多晶硅薄膜热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成二氧化硅膜，二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10μm；S3，在二氧化硅膜上生长新的多晶硅薄膜，厚度为0.7um～1.8um；S4，对新的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，热氧化时间为78～3个小时，形成另一层二氧化硅膜，二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10um；S5，重复步骤S3和步骤S4，直至获得所需要厚度的二氧化硅厚膜。本发明专利技术分层制备，二氧化硅厚膜氧化热预算较低，成品率稳定，作为硅基二氧化硅光波导器件下包层的SiO2厚膜可在多种基片上进行制备。

Method for preparing silicon dioxide thick film

The invention discloses a method for preparing a silicon dioxide film, the steps are as follows: S1, selection of substrate, and the growth of a polysilicon film on a substrate by using LPCVD process, the thickness of 0.7um ~ 1.8um; S2 of polycrystalline silicon thin film thermal oxidation, thermal oxidation temperature is 1000 to 1300 DEG C, from low temperature the high thermal oxidation time is 78 ~ 3 hours, forming a silicon dioxide film, silicon dioxide film thickness is 1.49 ~ 4.10 m; S3, the new growth of polycrystalline silicon thin films on silicon dioxide film, the thickness of 0.7um ~ 1.8um; S4, the new heat of polycrystalline silicon thin film oxidation treatment, thermal oxidation temperature is 1000 1300 DEG C, thermal oxidation time is 78 ~ 3 hours, forming another layer of silicon dioxide film, silicon dioxide film thickness is 1.49 ~ 4.10um; S5, repeat steps S3 and S4 until the required thickness of thick silica Film. The invention is layered to prepare, and the oxidation budget of the silicon dioxide thick film is lower and the yield is stable. As a silicon based silicon dioxide waveguide device, the SiO2 thick film of the lower cladding layer can be prepared on a plurality of substrates.

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅厚膜的制备方法
本专利技术涉及一种二氧化硅的制备方法，尤其涉及一种利用热氧化工艺制备二氧化硅厚膜的制备方法。
技术介绍
目前，硅基二氧化硅光波导器件下包层二氧化硅厚膜制备时，大部分采用的是将单晶硅片直接放入氧化炉中进行热氧化，因氧化速率随着SiO2的厚度增加在逐渐变慢，所以生长较厚的SiO2层需要相当长的时间(1080℃下生长15.0μm氧化层大约需要21天的时间)，并且由于长时间高温氧化，单晶硅片会出现粘舟或崩边的现象，如图1所示，此方法热预算较高且成品率不稳定；另外，目前以SiO2厚膜为下包层硅基二氧化硅光波导器件基本都是在硅片上制备，基材比较单一。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新型的二氧化硅厚膜的制备方法，可以解决传统的氧化热预算较高，成品率不稳定，作为硅基二氧化硅光波导器件下包层的SiO2厚膜只能在单晶硅片上进行制备等问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种二氧化硅厚膜的制备方法，步骤如下：S1，选取基片，并采用LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition，低压力化学气相沉积法)工艺在基片上生长一层多晶硅薄膜，生长的多晶硅薄膜厚度为0.7um～1.8um；S2，对生成的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10μm；S3，在生成的二氧化硅膜上采用LPCVD工艺生长一层新的多晶硅薄膜，生长的多晶硅薄膜厚度为0.7um～1.8um；S4，对新的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成另一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10um；S5，重复步骤S3和步骤S4，直至获得所需要厚度的二氧化硅厚膜。优选地，在步骤S1和步骤S3中，生长的多晶硅薄膜厚度为0.8um～1.6um。优选地，在步骤S2和步骤S4中，热氧化温度为1050℃～1200℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为35～4.5个小时，形成一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.71～3.65μm。优选地，在步骤S2和步骤S4中，当多晶硅薄膜厚度为0.8um时，所述热氧化温度为1050℃～1200℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为9～4.5个小时，形成的二氧化硅膜的厚度为1.71μm；当多晶硅薄膜厚度为1.6um时，所述热氧化温度为1050℃～1200℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为35～18个小时，形成的二氧化硅膜的厚度为3.65um。优选地，在步骤S2中，所述多晶硅薄膜厚度为0.8um，热氧化温度为1050℃，热氧化时间为9个小时，形成的二氧化硅膜的厚度为1.71μm。优选地，在步骤S2中，所述多晶硅薄膜厚度为0.8um，热氧化温度为1200℃，热氧化时间为4.5个小时，形成的二氧化硅膜的厚度为1.71μm。优选地，在步骤S2中，所述多晶硅薄膜厚度为1.6um，热氧化温度为1050℃，热氧化时间为35个小时，形成的二氧化硅膜的厚度为3.65μm。优选地，在步骤S2中，所述多晶硅薄膜厚度为1.6um，热氧化温度为1200℃，热氧化时间为18个小时，形成的二氧化硅膜的厚度为3.65μm。所述基片为单晶硅片或者石英片。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术分层制备，二氧化硅厚膜氧化热预算较低，成品率稳定，作为硅基二氧化硅光波导器件下包层的SiO2厚膜可在多种基片上进行制备。附图说明图1为1200℃时硅氧化速率表。图2为单晶硅基材第一次氧化数据，图a为膜厚仪测量数据，图b为棱镜耦合仪测量数据。图3为膜厚仪测量的多晶硅第一次生长数据。图4为多晶硅第一次氧化数据；其中，图a为棱镜耦合仪测量，图b为SEM测量。图5为膜厚仪测量的多晶硅第二次生长数据。图6为多晶硅第二次氧化数据；其中，图a为棱镜耦合仪测量，图b为SEM测量。图7为膜厚仪测量的多晶硅第三次生长数据。图8为多晶硅第三次氧化数据；其中，图a为棱镜耦合仪测量，图b为SEM测量。具体实施方式实施例1：一种二氧化硅厚膜的制备方法，步骤如下：S1，选取基片，并采用LPCVD工艺在基片上生长一层多晶硅薄膜，生长的多晶硅薄膜厚度为0.7um～1.8um；S2，对生成的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10μm；S3，在生成的二氧化硅膜上采用LPCVD工艺生长一层新的多晶硅薄膜，生长的多晶硅薄膜厚度为0.7um～1.8um；S4，对新的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成另一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10um；S5，重复步骤S3和步骤S4，直至获得所需要厚度的二氧化硅厚膜。实施例2：一种二氧化硅厚膜的制备方法，已知，SiO2的分子量为60，其中Si的相对原子质量为28，O2的相对原子质量为16，由此可知，Si在SiO2中所占的比例为：Si/(Si+2*O)*100％＝28/(28+2*16)*100％≈46.67％；由以上公式可知，生长1μm的SiO2需要消耗0.4667μm的Si，反过来可得，1.6μm的Si能氧化出约3.43um的SiO2，根据图1，在1200℃的温度下，生长3.43μm的SiO2需要15个小时，以上为理论数据，为了将多晶硅完全氧化，本实施方式采用20个小时的工艺时间进行氧化。本实施方式预计生长氧化层15.0μm(以SEM测量为准)，均匀性要求±2％以内，采用1200℃的氧化条件，第一步，将单晶硅片直接生长17个小时形成第一层二氧化硅膜，测试数据如图2所示，SiO2膜厚度约3.7μm。第二步，在第一层二氧化硅膜上生长1.6μm的多晶硅薄膜，测试数据如图3所示。第三步，将生成的1.6μm的多晶硅薄膜进行20个小时氧化，形成第二层二氧化硅膜，测试数据如图4所示。第四步，在第二层二氧化硅膜继续生长1.6μm多晶硅薄膜，测试数据如图5所示。第五步，将生成的1.6μm的多晶硅薄膜进行20个小时氧化，形成第三层二氧化硅膜，测试数据如图6所示。第六步，在第三层二氧化硅膜上继续生长1.6μm多晶硅薄膜，测试数据如图7所示。第七步，将形成的1.6μm的多晶硅薄膜多晶硅进行20个小时氧化，形成第四层二氧化硅膜，测试数据如图8所示。由以上数据可知，最后SiO2膜层的厚度、均匀性及折射率均能满足工艺需求。在本实施方式中，氧化时间大约为100个小时，多晶硅生长时间大约为36个小时(包括炉管升降温和操作时间)，合计136个小时，约5.67天，而单晶硅直接氧化生长15.0μm的氧化层需要288小时，也就是12天(参照图1，不包括炉管升降温和操作时间)，由此可见，新型SiO2厚膜的制备方法可以有效的降低氧化热预算，并且由于本专利技术氧化时间短，所以并不会出现粘舟和崩边的情况。另外，如果换一种基材(如：石英)，那么可以直接在基材上先沉积多晶硅，然后再进行氧化，通过计算而得出所需的氧化层厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化硅厚膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：S1，选取基片，并采用LPCVD工艺在基片上生长一层多晶硅薄膜，生长的多晶硅薄膜厚度为0.7um～1.8um；S2，对生成的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10μm；S3，在生成的二氧化硅膜上采用LPCVD工艺生长一层新的多晶硅薄膜，生长的多晶硅薄膜厚度为0.7um～1.8um；S4，对新的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成另一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10um；S5，重复步骤S3和步骤S4，直至获得所需要厚度的二氧化硅厚膜。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅厚膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：S1，选取基片，并采用LPCVD工艺在基片上生长一层多晶硅薄膜，生长的多晶硅薄膜厚度为0.7um～1.8um；S2，对生成的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10μm；S3，在生成的二氧化硅膜上采用LPCVD工艺生长一层新的多晶硅薄膜，生长的多晶硅薄膜厚度为0.7um～1.8um；S4，对新的多晶硅薄膜进行热氧化处理，热氧化温度为1000℃～1300℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为78～3个小时，形成另一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.49～4.10um；S5，重复步骤S3和步骤S4，直至获得所需要厚度的二氧化硅厚膜。2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅厚膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S3中，生长的多晶硅薄膜厚度为0.8um～1.6um。3.根据权利要求2所述的一种二氧化硅厚膜的制备方法，其特征在于，在步骤S2和步骤S4中，热氧化温度为1050℃～1200℃，根据氧化温度由低到高，热氧化时间为35～4.5个小时，形成一层二氧化硅膜，形成的二氧化硅膜的厚度为1.71～3.65μm。4.根据权利要求2所述的一种二氧化硅厚膜的制备方法，其特征在于：在步骤S2和步骤S4中，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海峰，王红杰，胡炎彰，查强，孙健，王传朋，高志豪，王亚伟，钟飞，葛海泉，安俊明，吴远大，常夏森，
申请(专利权)人：河南仕佳光子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41