第七章 外延-课件（ppt·精·选）.ppt

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/ 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