第五章 硅外延生长
1、解释名词:
①*自掺杂:外延生长时由衬底、基座和系统等带来的杂质进入到外延层中的
非人为控制的掺杂称为自掺杂。
②外扩散:在外延生长中,由于是在高温条件下进行的,衬底中的杂质会扩
散进入外延层致使外延层和衬底之间界面处的杂质浓度梯度变平的现象。
③外延夹层:外延层和衬底界面附近出现的高阻层或反形层。
④双掺杂技术:在外延生长或扩散时,同时引入两种杂质。因为原子半径不
同而产生的应变正好相反。当两种杂质原子掺入比例适当时,可以使应力
互相得到补偿,减少或避免发生晶格畸变,从而消除失配位错的产生。这
种方法叫作双掺杂技术。
⑤SOS 技术:在蓝宝石或者尖晶石衬底上外延生长硅。
⑥SOI 技术:把器件制作在绝缘衬底上生长的硅单晶层上。(当器件尺寸缩小
到亚微米范围以内时,常规结构就不适应了,导致了 SOI 结构的发展)
⑦SIMOX:氧注入隔离,通过氧离子注入到硅片,再经高温退火过程消除注入
缺陷而成。
⑧SDB&BE:直接键合与背面腐蚀技术。将两片硅片通过表面的 SiO2 层键合在
一起,再把背面用腐蚀等方法减薄来获得 SOI 结构。
⑨ELTRAN:外延层转移,在多孔硅表面上可生长平整的外延层,并能以合理
的速率将多孔硅区域彻底刻蚀掉 ,该技术保留了外延层所具有的原子平整
性,在晶体形成过程中也不产生颗粒堆积或凹坑,因此具有比其它 SOI 技
术更为优越的性能。
⑩Smart-Cut:利用 H+注入 Si 片中形成气泡层,将注氢片与另一片支撑片键
合,经适当的热处理,使注氢片从气泡层完整剥离形成 SOI 结构。
2、*(简述)详述影响硅外延生长速率的因素。
答:①SiCL4 浓度:生长速率随浓度的增加增大并达到一个最大值,以后由于
腐蚀作用增大,生长速率反而降低。
②*温度:当温度较低时,生长速率随温度升高而呈指数变化,在较高温
度区,生长速率随温度变化比较平缓,并且晶体完整性比较好。
③气流速度:在反应物浓度和生长温度一定时,生长速率与总氢气流速
平方根成比例关系,但到极限时不在增加。
④衬底晶向:不同的晶向的衬底其表面原子排列不同,因此外延生长速
率也不相同。
3、用外延生长的 Grove 模型解释高温区、低温区温度与生长速度的关系。
答:外延生长的 Grove 模型:
①当 Y 一定时, ,
Ea 为活化能,k 为玻尔兹曼常数,T 为绝对温度。所以生长速率按指
数关系变化,这与低温情况是相符的。