硅外延生長ppt課件(存儲版)
【正文】 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。 在襯底尚未被 Si完全覆蓋之前，上述腐蝕反應(yīng)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。 ? SOI硅絕緣技術(shù)是指在半導(dǎo)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(shè)備。 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。 25 SiO2埋層厚度 /um ~ ~ SiO2埋層的均勻性 177。 71 72 ELTRAN 73 ELTRAN 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 。 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 。 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 。 60 61 各層性能 20世紀 90年代 今后 上層 Si的均勻性 /埃 ＜ 177。 SOI的結(jié)構(gòu)特點 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材料的不斷進步，材料是 SOI技術(shù)發(fā)展的主要障礙之一 – 這個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。 2）成本高，一般作低功耗器件，近來用 SOI代替，可降低成本。 41 ? 存在問題：自摻雜效應(yīng) 襯底表面的反應(yīng)： AL2O3+2HCL+H2=2ALCL↑ +3H2O 鋁的低價氯化物為氣體，它使襯底被腐蝕，導(dǎo)致外延層產(chǎn)生缺陷。這種方法稱為“雙摻雜技術(shù)”。 35 ? 劃痕：由機械損傷引起 ? 星形線（滑移線）： 36 5－ 4－ 2外延層的內(nèi)部缺陷 ? 層錯 層錯形貌分為 單線，開口，正三角形，套疊三角形和其他組態(tài) ? 位錯 外延層中的位錯主要是由于 原襯底位錯延伸引入的 另外可能是由于摻雜和異質(zhì)外延時，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。這是由于高溫時硼擴散的比銻快，結(jié)果使得硼擴散到外延層中補償了 N型雜質(zhì)，形成了一個高阻層或反型層。反應(yīng)生成的原子或原子團再轉(zhuǎn)移到襯底表面上完成晶體生長。 ?直接熱分解法 ，利用熱分解得到 Si。半導(dǎo)體材料 2 第五 章硅 外延生長 ? 外延生長 用來 生長 薄層單晶材料，即 薄膜 ? 外延生長： 在一定條件下， 在單晶襯底 上，生長 一層合乎要求的 單晶 層的方法。 ?氫還原法 ，利用氫氣還原產(chǎn)生的硅在基片上進行外延生長。 邊界層厚度與流速平方根成反比 氣 固表面復(fù)相化學(xué)反應(yīng)模型 19 ? 此模型認為硅外延生長包括下列步驟 : 邊界層 向襯底表面遷移 ，生成生長晶體的原子和氣體副產(chǎn)物，原子進入晶格格點位置形成晶格點陣，實現(xiàn)晶體生長 中擴散 ，離開反應(yīng)區(qū)被排出系統(tǒng) 20
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