硅外延生長(zhǎng)ppt課件-wenkub
2023-05-27 03:18:23 本頁(yè)面
【正文】 又稱三角錐或乳突。 35 ? 劃痕：由機(jī)械損傷引起 ? 星形線（滑移線）： 36 5－ 4－ 2外延層的內(nèi)部缺陷 ? 層錯(cuò) 層錯(cuò)形貌分為 單線，開口，正三角形，套疊三角形和其他組態(tài) ? 位錯(cuò) 外延層中的位錯(cuò)主要是由于 原襯底位錯(cuò)延伸引入的 另外可能是由于摻雜和異質(zhì)外延時(shí)，由于異類原子半徑的差異或兩種材料晶格參數(shù)差異引入內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)彎曲程度超過彈性范圍，為緩和內(nèi)應(yīng)力就會(huì)出現(xiàn)位錯(cuò)，稱之為 失配位錯(cuò)。這種方法稱為“雙摻雜技術(shù)”。包括晶體結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)，蒸汽壓、熱膨脹系數(shù)等。 41 ? 存在問題：自摻雜效應(yīng) 襯底表面的反應(yīng)： AL2O3+2HCL+H2=2ALCL↑ +3H2O 鋁的低價(jià)氯化物為氣體，它使襯底被腐蝕，導(dǎo)致外延層產(chǎn)生缺陷。然后再以低的生長(zhǎng)速率 (約 )長(zhǎng)到所需求的厚度。 2）成本高，一般作低功耗器件，近來(lái)用 SOI代替，可降低成本。 SOI與 傳統(tǒng)的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝（一般稱為 bulk CMOS）相比 可使 CPU的性能提高性能 25%35%，降低功耗 。 SOI的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 和 相同條件下的 體硅電路相比， SOI電路的速度可提高 2535%，功耗可下降 2/3 50 SOI技術(shù)的挑戰(zhàn) ? SOI材料是 SOI技術(shù)的基礎(chǔ) – SOI技術(shù)發(fā)展有賴于 SOI材料的不斷進(jìn)步，材料是 SOI技術(shù)發(fā)展的主要障礙之一 – 這個(gè)障礙目前正被逐漸清除 – SOI材料制備 目前最常用的方法： SDB SIMOX SmartCut ELTRAN 51 ? SDB (Silicon Direct Bonding)直接鍵合技術(shù) ? SIMOX (Separating by Implanting Oxide )氧注入隔離 ? Smart Cut智能切割 ? ELTRAN (Epoxy Layer Transfer)外延層轉(zhuǎn)移 52 SDB(Silicon Direct Bonding)直接鍵合技術(shù) ， 是采用鍵合技術(shù)形成 SOI結(jié)構(gòu)的 核心技術(shù)之一。 54 ? 鍵合 (Bonded)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)： ? 硅膜質(zhì)量高 ? 埋氧厚度和硅膜厚度可以隨意調(diào)整 ? 適合于大功率器件及 MEMS技術(shù) ? 硅膜減薄一直是制約該技術(shù)發(fā)展的重要障礙 ? 鍵合要用兩片體硅片制成一片 SOI襯底 ，成本至少是體硅的兩倍 55 56 SDB 57 SIMOX (Separating by Implanting Oxide )氧注入隔離， 是通過 氧離子注入到硅片 ，再 經(jīng)高溫退火 過程 消除注入缺陷而成 . 58 O2 O2 59 采用 SIMOX技術(shù)制備的 硅膜均勻性較好，調(diào)整氧離子注入劑量可使厚度控制在 50～ 400nm的范圍。 60 61 各層性能 20世紀(jì) 90年代 今后 上層 Si的均勻性 /埃 ＜ 177。 1% 平均缺陷密度 /cm2 105~104 103~102 樣品表面的粒子數(shù) 注入后 /cm2(粒子大小 ) ＜ ＜ 退火后 /cm2(粒子大小 ) ＜ ＜ SIMOX材料現(xiàn)在的水平和今后的需要 62 ? SIMOX材料： ? 最新趨勢(shì)是采用 較小的氧注入劑量 ?顯著改善頂部硅層的質(zhì)量 ?降低 SIMOX材料的成本 ?低注入劑量 (~ 4?1017/cm2)的埋氧厚度?。?00～ 1000197。 Cut 64 65 ? SmartCut技術(shù)是一種智能剝離技術(shù) ? 將離子注入技術(shù)和硅片鍵合技術(shù)結(jié)合在一起 ? 解決了鍵合 SOI中硅膜減薄問題 ， 可以獲得均勻性很好的頂層硅膜 ? 硅膜質(zhì)量接近體硅 。 早期該技術(shù)只能制備厚硅層材料 ， 后來(lái)隨著BE（ Back Etch） Bonding技術(shù)和 CMP（ Chemical Mechanical Polishing） 技術(shù)的發(fā)展 ， 也可以用于制備極薄的頂層硅（ ） 。 ELTRAN法的適用范圍最寬 ， 可根據(jù)用戶要求 ， 提供從幾十納米到幾十微米的硅層和埋氧層 。 要獲得厚的硅層 ，必須再進(jìn)行外延 ， 即采用 ESIMOX法 。 71 72 ELTRAN 73 ELTRAN
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