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硅外延片,硅外延片的相關(guān)技術(shù)，分類，工藝原理，設(shè)備，應(yīng)用
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硅外延片,硅外延片的相關(guān)技術(shù)，分類，工藝原理，設(shè)備，應(yīng)用  2011/10/3

目錄

  • 硅外延片的相關(guān)技術(shù)
  • 硅外延片的分類
  • 硅外延片的工藝原理
  • 硅外延系統(tǒng)設(shè)備
  • 硅外延片的應(yīng)用
硅外延片

硅外延片的相關(guān)技術(shù)

  • 　　硅外延已發(fā)展成為門類繁多的技術(shù)，從外延層在器件制造中的作用看，可分為正外延和反外延。器件直接制作在外延層上的叫正外延；器件制作在348單晶襯底上，外延層作為基底，叫反外延。從化學(xué)組成看，可分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延。外延層和襯底屬同一種物質(zhì)，稱同質(zhì)外延，外延層和襯底不屬同種物質(zhì)，稱異質(zhì)外延。制備硅外延片的方法有氣相外延、液相外延、分子束外延等。其中以化學(xué)氣相淀積(CVD)為基礎(chǔ)的氣相外延是現(xiàn)在生產(chǎn)硅外延的主流。常用的源有SiCl4 、SiHCl3、SiH2Cl2和SiH44種。目前以SiCl4源應(yīng)用最廣泛。對(duì)于亞微米級(jí)外延，從低溫看，硅烷似乎比其他源好，但硅烷在極少量空氣存在下會(huì)在硅外延層中產(chǎn)生SiO2微粒，SiH2Cl2用于優(yōu)質(zhì)外延及薄層外延。

硅外延片的分類

  • 　　1  導(dǎo)電類型

    　　產(chǎn)品按導(dǎo)電類型分為N型和P型。

    　　2  規(guī)格

    　　產(chǎn)品按直徑尺寸分為76.2mm、100mm、125mm和150mm

    　　3  外延片晶向

    　　產(chǎn)品按晶向分為<111>、<100>等

硅外延片的工藝原理

  • 　　以SiCl4為源的氣相外延法為例。將硅單晶襯底加熱到1200℃左右，將含有SiCl4蒸汽的氫氣流過(guò)襯底表面。利用化學(xué)反應(yīng)SiCl4+2H2=Si↓+4HCl↑，氫和四氯化硅在襯底表面或附近發(fā)生反應(yīng)，生成游離狀態(tài)的硅原子和副產(chǎn)物HCl。后者隨著主氣流被排走。而游離狀態(tài)的硅原子經(jīng)表面和臺(tái)階擴(kuò)散，坐落在晶格格點(diǎn)上，釋放潛熱，成為晶相原子，實(shí)現(xiàn)外延生長(zhǎng)。實(shí)際上此過(guò)程遠(yuǎn)比上述反應(yīng)復(fù)雜，還有許多其他中間產(chǎn)物生成。當(dāng)氣流與基座(包括襯底硅片)接觸時(shí)，形成邊界層，反應(yīng)劑以及摻雜劑要擴(kuò)散通過(guò)此邊界層到達(dá)生長(zhǎng)層，反應(yīng)副產(chǎn)物也要擴(kuò)散通過(guò)此邊界層返回到主流區(qū)。邊界層厚度對(duì)氣流速度很敏感。設(shè)計(jì)反應(yīng)器和制定工藝條件時(shí)，必須考慮邊界層厚度對(duì)輸運(yùn)過(guò)程的影響。應(yīng)當(dāng)調(diào)整邊界層厚度，以獲得均勻的外延層。作為外延襯底的硅拋光片要在反應(yīng)器內(nèi)通入HCL氣體，于外延沉積前進(jìn)行氣相腐蝕以消除襯底表面的損傷和污染。摻雜是使用氣相摻雜法，摻雜劑為硼、磷、砷的鹵化物或氫化物，現(xiàn)在多用氫化物如B2H6，PH3，AsH3等。

硅外延系統(tǒng)設(shè)備

  • 　　硅外延所用設(shè)備見(jiàn)圖，主要由反應(yīng)器、加熱裝置、氣體控制系統(tǒng)和氫氣凈化裝置組成。

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