硅集成電路工藝-外延(Epitaxy)

Chap.7

外延（Epitaxy）外延的基本概念及分類1外延的作用及優(yōu)勢23選擇性外延及SOI技術(shù)45外延層的雜質(zhì)分布外延的基本原理及影響因素天津工業(yè)大學外延的基本概念外延的定義:

——在單晶襯底上按襯底晶向生長單晶薄膜的工藝過程，廣義上來說氣相外延也是一種CVD工藝。外延的分類：同質(zhì)外延；異質(zhì)外延氣相外延；液相外延；固相外延；分子束外延正向外延；反向外延天津工業(yè)大學外延的作用雙極型電路：

——解決高頻功率器件的較高的擊穿電壓與較低的集電極串連電阻之間的矛盾，埋層工藝。天津工業(yè)大學

CMOS電路：避免閂鎖效應(yīng)避免硅層中SiOx的沉積硅表面更光滑，損傷最小閂鎖效應(yīng)(latch-up)示意圖天津工業(yè)大學§7.1硅氣相外延的基本原理反應(yīng):SiHxCl4-x+H2

Si（固）+HCl（氣）氣體源硅源：SiCl4；SiHCl3；SiH2Cl2；SiH4

（Cl含量越高，反應(yīng)溫度越高，生長速率越慢，薄膜質(zhì)量較差）氫源：鈀管提純天津工業(yè)大學外延生長模型：生成成膜原子成膜原子被吸附并生長成膜天津工業(yè)大學化學反應(yīng)過程化學反應(yīng)式：

SiCl4+2H2

Si(固)+4HClSiCl4+Si(固)2SiCl2(氣)生長速率與溫度的關(guān)系生長速率與反應(yīng)劑濃度的關(guān)系生長速率與氣體流速的關(guān)系襯底晶向等其他影響因素天津工業(yè)大學系統(tǒng)及工序桶式立式臥式天津工業(yè)大學§7.2外延層中分雜質(zhì)分布摻雜原理

——原位摻雜，B2H6,PH3,AsH3擴散效應(yīng)

——襯底中的雜質(zhì)與外延層中的雜質(zhì)互相擴散，引起襯底與外延層界面附近雜質(zhì)濃度緩慢變化自摻雜效應(yīng)天津工業(yè)大學§7.3選擇性外延（SEG）硅在各種材料上核化成膜的可能性：Si>>Si3N4>SiO2選擇性：SiCl4>SiHCl3>SiH2Cl2>SiH4分類：

窗口填滿生長窗口內(nèi)刻圖形生長硅襯底的凹陷處選擇生長天津工業(yè)大學§7.4SOI技術(shù)絕緣體上硅（SOI）技術(shù)的主要優(yōu)點：介質(zhì)隔離，寄生電容小，高速高集成度有利提高了器件的抗輻射能力抑制了CMOS電路的閂鎖效應(yīng)工藝更簡單，排除了一些危害成品率的因素SOI技術(shù)的主要分類：介質(zhì)隔離（DI）氧注入隔離（SIMOX）硅片鍵合SOISOS（SiliconOnSapphire、Spinel）天津工業(yè)大學CMOS工藝中不同的隔離方式局部場氧化隔離淺槽隔離SOI技術(shù)介質(zhì)隔離天津工業(yè)大學幾種SOI技術(shù)示意圖天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學小結(jié)外延的定義及分類（工藝、材料、電阻率）外延的目的（雙極電路及CMOS電路）外延的基本過程（兩步）影響外延的因素（溫度，反應(yīng)物濃度）影