[发明专利]在石英基底表面制备二氧化硅膜的方法

摘要

本发明公开了一种在石英基底表面制备二氧化硅膜的方法，即将石英基底置于载物台，利用氢氧焰高温水解反应在石英基底表面分别依次生长下包层、芯层和上包层，各层生长时氢氧枪选择通入SiCl₄、H₂、O₂、GeCl₄、BCl₃、POCl₃气体，并控制各气体的通气量、载物台温度和生长速度，得到不同厚度的下包层、芯层和上包层，各层生长完毕后分别在真空快速退火炉中进行退火处理，并控制退火炉的升降温速度及保温时间，得到石英基底表面的二氧化硅膜。本方法克服了传统制备方法的缺陷，实现二氧化硅膜折射率的可调，避免退火过程中二氧化硅晶体的析出，提高了制膜效率和质量。

主权项

一种在石英基底表面制备二氧化硅膜的方法，其特征在于本方法包括如下步骤：步骤一、将石英基底置于旋转和温控的载物台，利用氢氧焰2500‑3000℃的高温在石英基底表面发生水解反应生长下包层，水解反应的可移动氢氧枪分别通入SiCl₄ 、H₂ 、O₂气体，通气量分别为SiCl₄ 8‑15sccm、H₂ 25‑35sccm、O₂ 12‑20sccm，控制载物台温度450‑500℃，生长速度5‑6um/m，下包层生长厚度15‑20um；步骤二、下包层生长完成后，将样品放入真空快速退火炉中，退火炉升温速度40‑50℃/s，升至900℃时，保持25‑35分钟，之后再以40‑50℃/s升至1380‑1430℃，保持4‑5小时，接着以40‑50℃/s降温到25℃，取出样品，依次使用丙酮、乙醇、水清洗下包层表面，采用化学机械法对下包层表面抛光，将粗糙度降到5‑10nm以下；步骤三、将样品置于旋转和温控的载物台，利用氢氧焰的高温水解反应在下包层表面生长芯层，水解反应的可移动氢氧枪分别通入SiCl₄ 、H₂ 、O₂ 气体和含10%（体积）GeCl₄的Ar/ GeCl₄混合气体，通气量分别为SiCl₄ 8‑15sccm，含10%（体积）GeCl₄的Ar/ GeCl₄混合气体8‑25sccm，H₂ 25‑35sccm sccm，O₂ 12‑20sccm，控制载物台温度450~500℃，生长速度5‑6um/m，芯层生长厚度4‑6um；步骤四、芯层生长完成后，将样品放入真空快速退火炉中，退火炉升温速度40‑50℃/s，升至900℃时，保持25‑35分钟，之后再以40‑50℃/s升至1380‑1430℃，保持4‑5小时，接着以40‑50℃/s降温到25℃，取出样品，依次使用丙酮、乙醇、水清洗芯层表面；步骤五、将样品置于旋转和温控的载物台，利用氢氧焰的高温水解反应在芯层表面生长上包层，水解反应的可移动氢氧枪分别通入SiCl₄、H₂ 、O₂ 气体和含1%（体积） BCl₃的Ar/ BCl₃混合气体、含1% （体积）POCl₃的Ar/ POCl₃混合气体，通气量分别为SiCl₄ 8‑15sccm，含1%（体积） BCl₃的Ar/ BCl₃混合气体5‑10sccm，含1%（体积） POCl₃的Ar/ POCl₃混合气体0.8‑1.5sccm ，H₂ 25‑35sccm，O₂ 12‑20sccm，控制载物台温度450‑500℃，生长速度5‑6um/m，上包层生长厚度15‑20um；步骤六、上包层生长完成后，将样品放入真空快速退火炉中，退火炉升温速度40‑50℃/s，升至900℃时，保持25‑35分钟，之后再以40‑50℃/s升至1250‑1350℃，保持4‑5小时，接着以40‑50℃/s降温到25℃，取出样品，依次使用丙酮、乙醇、水清洗上包层表面，得到石英基底表面的二氧化硅膜。