外延及CVD工艺教材课件_第1页
外延及CVD工艺教材课件_第2页
外延及CVD工艺教材课件_第3页
外延及CVD工艺教材课件_第4页
外延及CVD工艺教材课件_第5页
已阅读5页,还剩24页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、第二章 外延及CVD工艺1 外延工艺一.外延工艺概述定义:外延(epitaxy)是在单晶衬底上生长一层单晶膜的技术。新生单晶层按衬底晶相延伸生长,并称此为外延层。长了外延层的衬底称为外延片。2022/10/61第二章 外延及CVD工艺1 外延工艺2022/10/21CVD:Chemical Vapor Deposition晶体结构良好掺入的杂质浓度易控制可形成接近突变pn结 外延分类:气相外延(VPE)常用 液相外延(LPE). 固相外延(SPE)熔融在结晶. 分子束外延(MBE)超薄 化学气相淀积(CVD)-低温,非晶2022/10/62CVD:Chemical Vapor Depositi

2、on晶材料异同同质结 Si-Si异质结GaAs-AlxGa(1-x) As温度:高温1000以上 低温1000以下 CVD(低温)2022/10/63材料异同同质结 Si-Si2022/10/23二.硅气相外延工艺1. 外延原理氢还原反应硅烷热分解2022/10/64二.硅气相外延工艺1. 外延原理硅烷热分解2022/10/22. 生长速率影响外延生长速率的主要因素:反应剂浓度2022/10/652. 生长速率影响外延生长速率的主要因素:2022/10/2温度:B区高温区(常选用),A区低温区2022/10/66温度:B区高温区(常选用),A区低温区2022/10/26气体流速 :气体流速大生

3、长加快2022/10/67气体流速 :气体流速大生长加快2022/10/27生长速率还与反应腔横截面形状和衬底取向有关 矩形腔的均匀性较圆形腔好。晶面间的共价键数目越多,生长速率越慢。等气压线2022/10/68生长速率还与反应腔横截面形状和衬底取向有关等气压线2022/3.系统与工艺流程系统示意图2022/10/693.系统与工艺流程系统示意图2022/10/29工艺流程.基座的HCl腐蚀去硅程序(去除前次外延后基座上的硅)N2预冲洗 260L/min 4minH2预冲洗 260L/min 5min升温1 850C 5min升温2 1170C 5minHCl排空 1.3L/min 1min2

4、022/10/610工艺流程.基座的HCl腐蚀去硅程序(去除前次外延后基座上的硅HCl腐蚀 10L/min 10minH2冲洗 260L/min 1min降温 6minN2冲洗2022/10/611HCl腐蚀 10L/min 10min202022/10/6122022/10/212三. 外延中的掺杂掺杂剂氢化物: PH3, AsH3,BBr3,B2H6氯化物: POCl3,AsCl32022/10/613三. 外延中的掺杂掺杂剂2022/10/213在外延层的电阻率还会受到下列三种因素的干扰重掺杂衬底重的大量杂质通过热扩散方式进入外延层,称为杂质外扩散。衬底中的杂质因挥发等而进入气流,然后重

5、新返回外延层,称为气相自掺杂。气源或外延系统中的污染杂质进入外延,称为系统污染。2022/10/614在外延层的电阻率还会受到下列三种因素的干扰2022/10/2同型杂质 异型杂质2022/10/615同型杂质 异型杂质2022/10/四. 外延层中的缺陷与检测1. 缺陷种类:a.存在与衬底中并连续延伸到外延层中的位错b .衬底表面的析出杂质或残留的氧化物,吸附的碳氧化物导致的层错;c . 外延工艺引起的外延层中析出杂质;d .与工艺或与表面加工(抛光面划痕、损伤),碳沾污等有关,形成的表面锥体缺陷(如角锥体、圆锥体、三棱锥体、小丘);e . 衬底堆垛层错的延伸;2022/10/616四. 外

6、延层中的缺陷与检测1. 缺陷种类:2022/10/22022/10/6172022/10/2172022/10/6182022/10/2182022/10/6192022/10/2192.埋层图形的漂移与畸变2.2022/10/6202.埋层图形的漂移与畸变2.2022/10/220漂移规律111面上严重,偏离24度,漂移显著减小,常用偏离3度.外延层越厚,偏移越大温度越高,偏移越小生长速率越小,偏移越小SiCl4 SiH2Cl2 SiH4硅生长-腐蚀速率的各向异型是发生漂移的根本原因.2022/10/621漂移规律111面上严重,偏离24度,漂移显著减小,203.参数测量2022/10/62

7、23.参数测量2022/10/222五.外延的用途双极电路:利用n/n+硅外延,将双极型高频功率晶体管制作在n型外延层内,n+硅用作机械支撑层和导电层,降低了集电极的串联电阻。采用n/p外延片,通过简单的p型杂质隔离扩散,便能实现双极集成电路元器件间的隔离。2022/10/623五.外延的用途双极电路:2022/10/223外延层和衬底中不同类型的掺杂形成的p-n结,它不是通过杂质补偿作用形成的,其杂质分布可接近理想的突变结。2022/10/624外延层和衬底中不同类型的掺杂形成的p-n结,它不是通过杂质外延改善NMOS存储器电路特性(1)提高器件的抗软误差能力(2)采用低阻上外延高阻层,可降

8、低源、漏n+区耗尽层寄生电容,并提高器件对衬底中杂散电荷噪声的抗扰度(3)硅外延片可提供比体硅高的载流子寿命,使半导体存储器的电荷保持性能提高。2022/10/625外延改善NMOS存储器电路特性2022/10/225软误差从封装材料中辐射出的粒子进入衬底产生大量(约106量级)电子-空穴对,在低掺杂MOS衬底中,电子-空穴对可以扩散50m,易受电场作用进入有源区,引起器件误动作,这就是软误差。 采用低阻衬底上外延高阻层的外延片,则电子-空穴对先进入衬底低阻层,其扩散长度仅1m,易被复合,它使软误差率减少到原来的1/10。2022/10/626软误差从封装材料中辐射出的粒子进入衬底产生大量(约106量CMOS电路采用外延片可使电路的寄生闸流管效应有数量级的改善。Latch-up2022/10/627CMOS电路采用外延片可使电路的寄生闸流管效应有数量级的改善器件微型化: 提高器件的性能和集成度要求按比例缩小器件的横向和纵向尺寸。其中,外延层厚和掺杂浓度的控制是纵向微细加工的重要组成部分;薄层外延能使p-n结隔离或氧化物隔离的横向扩展尺寸大为减小。2022/10/628器件微型化: 提高器件的性能和集成度要求按比例缩小器件工艺

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论