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第七章外延_PPT课件集成电路制造技术第七章外延
西安电子科技大学
微电子学院
戴显英
2013年9月
本章主要内容
外延的基本概念与应用
硅气相外延的生长模型
影响外延生长速率的因素
外延层的掺杂分布
外延生长技术
外延层图形漂移
第七章外延(Epitaxy)
(外延)定义:在单晶衬底上,按衬底晶向生长一层新的
单晶薄膜的工艺技术。
外延层:衬底上新生长的单晶层。
外延片:生长了外延层的衬底。
应用
①双极器件与电路:
轻掺杂的外延层--较高的击穿电压;
重掺杂的衬底降低集电区的串联电阻。
②CMOS电路:
:降低漏电流;
;
。
在双极晶体管(电路)中的应用
高阻的外延层可提高集电结的击穿电压
低阻的衬底(或埋层)可降低集电极的串联电阻
在CMOS器件(电路)中的应用
减小pnpn寄生闸流管效应
降低漏电流
外延的基本概念
外延的分类
①按工艺分类:
气相外延(VPE):硅的主要外延工艺;
液相外延(LPE):Ⅲ-Ⅴ化合物的外延;
固相外延(SPE):离子注入退火过程;
分子束外延(MBE,Molecular Beam Epitaxy)
②按材料分类
同质外延:外延层与衬底的材料相同,如
Si上外延Si,GaAs上外延GaAs;
异质外延:外延层与衬底的材料不相同,如
Si上外延SiGe或 SiGe上外延Si;
蓝宝石上外延Si--SOS(Silicon on Sapphire);
蓝宝石上外延GaN、SiC。
③按压力分类
常压外延:100kPa ;
低压(减压)外延:5-20kPa;
外延的基本概念
外延生长模型
生长步骤
①传输:反应物从气相经边界层转移到Si表面;
②吸附:反应物吸附在Si表面;
③化学反应:在Si表面进行化学反应,得到Si及副产物
④脱吸:副产物脱离吸附;
⑤逸出:脱吸的副产物从表面转移到气相,逸出反应室
⑥加接:生成的Si原子加接到晶格点阵上;
生长特征:1)横向二维层层生长,如Si/Si同质外延;
2)三维岛状生长,如GaN/SiC异质外延
外延生长模型
A位吸附原子的几种可能性
①原位不动:与其它吸附原子形成Si串或Si岛;最不稳定,
因而缺陷最多;易岛状(三维)模式生长。
②迁移到B位:较稳定;
③迁移到C位-扭转位置:最稳定,不易迁移;
生长模型:依靠晶体表面台阶的二维横向生长