第7章-外延.ppt

第七章外延外延的基本概念 1 定义外延( epitaxy -取向附生, 外延附生), 源自于希腊语,意思是“在······ 上排列”。在集成电路工艺中,外延是指在单晶衬底(如硅片)上、按衬底晶向生长单晶薄膜的工艺过程。从广义上来说,外延也是一种化学气相沉积( CVD )工艺。外延片(导电类型、电阻率、厚度) 2 外延分类①在低阻衬底材料上生长高阻外延层的工艺称为正向外延。②反之,在高阻衬底材料上生长低阻外延层的工艺则称为反向外延。③如果生长的外延层和衬底是同一种材料,这种工艺称为同质外延。④如果外延生长的薄膜材料与衬底材料不同,或者说生长的化学组分、甚至物理结构与衬底完全不同的外延层,相应工艺就叫异质外延。(晶格失配) 3 外延生长类型根据向衬底输送原子的方式可以把外延分为: ①气相外延( Vapor Phase Epitaxy - VPE ) ②液相外延( Liquid Phase Epitaxy - LPE ) ③固相外延( Solid Phase Epitaxy - SPE ) 因为气相外延技术成熟,能很好的控制薄膜的厚度、杂质浓度和晶体的完整性, 在硅工艺中一直占据主导地位。温度高。 4 发展状况为提高双极晶体管的性能而发展。近些年来,外延工艺被用到 CMOS 集成电路的工艺中。而做在外延层上的 CMOS 电路与做在硅的抛光片上相比有以下优点: ①避免了闩锁效应; ②避免硅层中 SiO X的沉积; ③硅表面更光滑,损伤最小。闩锁效应是 CMOS 工艺所特有的寄生效应, 严重会导致电路的失效,甚至烧毁芯片。闩锁效应是由 NMOS 的有源区、 P衬底、 N阱、 PMOS 的有源区构成的 n-p-n-p 结构产生的, 当其中一个三极管正偏时,就会构成正反馈形成闩锁。避免闩锁的方法就是要减小衬底和N阱的寄生电阻,使寄生的三极管不会处于正偏状态。制作在外延层上的双阱 CMOS 器件的剖面图本章内容? 硅气相外延的基本原理? 外延层中的杂质分布? 低压外延? 选择外延? 硅烷热分解法外延? 技术? 分子束外延? 外延层参数测量 硅气相外延的基本原理 1 硅源目前生长硅外延层主要有四种源, 它们是: ①四***化硅( SiCl 4),称为 ; ②三***硅烷( SiHCl 3),称为 TCS; ③二***硅烷( SiH 2 Cl 2)称为 DCS; ④硅烷( SiH 4)。近晶面外延生长示意图 2 外延薄膜的生长模型从曲线我们可以观察到,高温低生长速率时,易生长单晶;而低温高生长率时,易生长多晶。