52硅的气相外延 5-2-1硅外延生长用的原料 >对外延片的质量要求:电阻率及其均匀性、厚 度及其均匀性、位错和层错密度等。 >按照反应类型可分为氢气还原法和直接热分解 法 氢还原法,利用氢气还原产生的硅在基片上进行 外延生长。 直接热分解法,利用热分解得到Si
6 5.2硅的气相外延 ➢对外延片的质量要求：电阻率及其均匀性、厚 度及其均匀性、位错和层错密度等。 ➢按照反应类型可分为氢气还原法和直接热分解 法。 氢还原法，利用氢气还原产生的硅在基片上进行 外延生长。 直接热分解法，利用热分解得到Si。 5－2－1硅外延生长用的原料
气相外延法生长S半导体膜所用原料气体、反 应式、生长温度及所属反应类型 原料气体 反应式 生长温度 反应类型 SiCL sCL4+2H2→Si+4HCl ↓150~1250℃ 氢气还原法 SiCl SHUC!3+H2→S+3H 1100~1200℃ SiH,Cl2 SiH, Cl2-+Si+ 2HCl 1050~1150℃ 直接热分解法 SiH SiH4→S+2H2 950~|050℃ 7
7 气相外延法生长Si半导体膜所用原料气体、反 应式、生长温度及所属反应类型
各种硅源优缺点: SiHCL3 SICL4 常温液体,外延生长温度高,但是生长速度快,易 纯制,使用安全。是较通用的硅源。 ■SiH2CL2SiH4 常温气体,SiH2CL2使用方便,反应温度低应用越 来越广。S出H反应温度低,无腐蚀性气体,但是会 因漏气产生外延缺陷
8 各种硅源优缺点： ◼ SiHCL3 ,SiCL4 常温液体，外延生长温度高，但是生长速度快，易 纯制，使用安全。是较通用的硅源。 ◼ SiH2CL2 ,SiH4 常温气体， SiH2CL2使用方便，反应温度低,应用越 来越广。SiH4反应温度低，无腐蚀性气体，但是会 因漏气产生外延缺陷
5-2-2硅外延生长设备 ■四部分组成: 氢气净化系统、气体输运及净化系统、加热设 备和反应室 根据反应室的结构,由水平式和立式,后者 又分为平板式和桶式 加热反应器,提高温度,有利于硅的淀积 加热方式有高频感应加热和红外辐射加热
9 ◼ 四部分组成： 氢气净化系统、气体输运及净化系统、加热设 备和反应室 ◼ 根据反应室的结构，由水平式和立式，后者 又分为平板式和桶式 ◼ 加热反应器，提高温度，有利于硅的淀积， 加热方式有高频感应加热和红外辐射加热。 5－2－2 硅外延生长设备
5-2-4硅外延生长的基本原理和影 响因素 石英反应管硅片 以SCL为例 流 流\石墨基座 反应管帽盖 冷却水 减压阀 感应加热线圈 h单 可调二通阀 氢化 氯发 氯 化生 净器 硅 氢器 图1硅气相外延生长装置原理图 ■原理:SiCl4+2H2<>Si+4HCl 10
10 ◼ 原理：SiCl4+2H2 Si+4HCl 5-2-4硅外延生长的基本原理和影 响因素 以SiCl4为例