- 技術應用 -
23.Oct.2023
質譜儀-Mass 以TDS分析PEALD製程中的超微量水殘留量以實現高品質薄膜
以TDS分析PEALD製程中的超微量水殘留量以實現高品質薄膜
PEALD（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition）電漿輔助原子層沉積製程中超微量水的殘留量可以對最終薄膜的特性產生重要的影響。水的殘留量多寡可能會影響以下幾個方面:
薄膜結構
水分子的殘留量可以影響薄膜的結構和成分。如果水的殘留量較高，它可能與前驅體氣體產生反應，導致薄膜中含有氧或氫等雜質。這可能會改變薄膜的結晶性、密度和化學成分。
薄膜質量
過多的水殘留可能會導致薄膜的質量下降。水分子可以引入缺陷或不均勻性，這可能會影響薄膜的性能，特別是在微電子和光學應用中。
化學反應速率
水的存在可以影響反應速率。在某些情況下，水可能會促使前驅體氣體更快地分解或反應，這可能會影響製程的控制性。在PEALD中，精確的反應速率控制非常重要，以實現均勻的原子層沉積。
薄膜的性能
水的殘留量也可以影響薄膜的最終性能。一些應用可能需要極低的水含量，以確保薄膜具有所需的電子、光學或機械性能。通常會使用氣體流量、溫度、壓力等參數來調整水的殘留量，以實現所需的製程控制和薄膜品質。然而超微量的水分是十分難檢測的，因此，以TDS熱脫附質譜儀分析薄膜中的H2O水份，是非常重要的分析方法。
下圖為PEALD不同製程溫度(50、100、200、500℃)生成的SiO2薄膜，樣品在TDS中加熱脫附出H2O，不同製程的樣品H2O顯著在350℃下達到峰值，其中在500℃製程條件中有最少量的H2O脫附。
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| ▲以TDS分析PEALD製備之二氧化矽薄膜所含水氣含量 | ▲紅外線加熱式熱脫附質譜儀 TDS1200Ⅱ |
PEALD製程中水的殘留量是一個需要仔細控制的關鍵參數，這需要製程工程師考慮到所需的薄膜特性以及前驅體的選擇。透過熱脫附質譜儀TDS分析水的殘留量多寡，偵測極限達到ppb~ppt level，是量測超微量水分的最佳工具，提供製程工程師進行細致調整的重要資訊，以滿足製程的要求。
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