《硅外延生長》ppt課件(文件)
【正文】 74 75 以上 4種制備 SOI材料的方法各有所長 ， 用戶可以根據(jù)不同的材料要求 ， 選擇不同的制備方法 。這種方法制得的 硅片頂部硅膜的均勻性相當好，單片厚度偏差和片間偏差可控制在 10nm以內(nèi)，另外 生產(chǎn)成本也可降低 ，因為不需要昂貴的專用大束流離子注入機和長時間的高溫退火，所以這是一種極有前途的 SOI制備技術。 25 SiO2埋層厚度 /um ~ ~ SiO2埋層的均勻性 177。 采用 SIMOX技術制備的 頂層 硅膜通常較薄 ，為此，人們采 用在 SIMOX基片上外延的方法來獲得較厚的頂層硅 ，即所謂的ESIMOX（ Epoxy SIMOX）技術 。 親水性是指材料表面與水分子之間有較強的親和力 . 通常表現(xiàn)為潔凈固體表面能被水所潤濕 通常認為，鍵合是由吸附在兩個硅片表面上的 OH 在范德瓦爾斯力作用下相互吸引所引起的 在 室溫下 實現(xiàn)的 鍵合 通常 不牢固 ，所以 鍵合后還要進行退火 ，鍵合的強度隨退火溫度的升高而增加。 ? SOI和體硅在電路結構上的主要差別在于： 硅基器件或電路制作在外延層上 ， 器件和襯底 直接產(chǎn)生電連接，高低壓單元之間、有源層和襯底層之間的隔離 通過反偏 PN結完成 ，而 SOI電路的有源層、襯底、高低壓單元之間都通過絕緣層完全隔開，各部分的電氣連接被完全消除。 ? SOI硅絕緣技術是指在半導體的絕緣層（如二氧化硅）上，通過特殊 工藝，再附著非常薄的一層硅，在這層 SOI層之上再制造電子設備。即第一部用 SiH4/H2體系迅速覆蓋襯底表面，然后第二步再用 SiCI4/H2體系接著生長到所要求的厚度。 在襯底尚未被 Si完全覆蓋之前，上述腐蝕反應都在進行 為了解決生長和腐蝕的矛盾，可采用 雙速率生長 和 兩步外延 等外延生長方法。 目前最適合硅外延的異質(zhì)襯底是 藍寶石和尖晶石 。 ? SOS :Silicon on Sapphire Silicon on Spinel 在單晶絕緣襯底 藍寶石（ α － AI2O3）或尖晶石(MgO. AI2O3)上外延生長硅 ? SOI: Silicon on Insulator Semiconductor On insulator 39 5－ 5－ 1 SOS 技術 ? 藍寶石和尖晶石 是良好的絕緣體，以它們 作為襯底 外延生長硅 制作集成電路 ，可以 消除集成電路 元器件之間的相互作用， 不但可以減少漏電流和寄生電容，增強抗輻射能力和降低功耗， 還可以 提高集成度和雙層布線，是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的理想材料。 當兩種雜質(zhì)原子摻入的比例適當時，可以使應力相互得到補償，減少或避免晶格畸變。也就是產(chǎn)生晶格點陣的失配。 32 霧狀表面缺陷 ① 霧圈 ② 白霧 ③ 殘跡 ④ 花霧 ① 霧圈 ② 白霧 ③ 殘跡 ④ 花霧 33 角錐體 34 ? 亮點：外形為烏黑發(fā)亮的小圓點 ? 塌邊：又叫取向平面，它是外延生長后在片子邊緣部分比中間部分低形成一圈或一部分寬 1～ 2mm左右的斜平面。 30 5－ 4 硅外延層的缺陷 ? 分類： 一：表面缺陷，也叫宏觀缺陷 如云霧，劃道，亮點，塌邊，角錐，滑移線等 二：內(nèi)部結構缺陷，也叫微觀缺陷 如層錯，位錯 31 5－ 4－ 1外延片的表面缺陷 ? 云霧狀表面 外延片表面呈乳白色條紋，在光亮處肉眼可以看到。 ? 分為 兩種類型： 一是 在檢測時導電類型混亂，擊穿圖形異常，用染色法觀察 界面不清晰 二是 導電類型異常，染色觀察會 看到一條清晰的帶 29 外延層產(chǎn)生的原因 也有兩種： ? 第一種夾層情況認為 P型雜質(zhì)沾污 ，造成 N型外延層被高度補償 解決辦法： P型雜質(zhì)主要來源于 SiCL4，只要提高SiCL4的純度及做好外延前的清潔處理就可以解決。 ? 通常 希望外延層和襯底之間界面處的摻雜濃度梯度很陡，但是 由于 高溫下 進行外延生長，襯底中的 雜質(zhì)會進入外延層 ， 使得外延層和襯底處的雜質(zhì)濃度變平
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