硅外延片,硅外延片的相关技术，分类，工艺原理，设备，应用
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硅外延片,硅外延片的相关技术，分类，工艺原理，设备，应用  2011/10/3

目录

  • 硅外延片的相关技术
  • 硅外延片的分类
  • 硅外延片的工艺原理
  • 硅外延系统设备
  • 硅外延片的应用
硅外延片

硅外延片的相关技术

  • 　　硅外延已发展成为门类繁多的技术，从外延层在器件制造中的作用看，可分为正外延和反外延。器件直接制作在外延层上的叫正外延；器件制作在348单晶衬底上，外延层作为基底，叫反外延。从化学组成看，可分为同质外延和异质外延。外延层和衬底属同一种物质，称同质外延，外延层和衬底不属同种物质，称异质外延。制备硅外延片的方法有气相外延、液相外延、分子束外延等。其中以化学气相淀积(CVD)为基础的气相外延是现在生产硅外延的主流。常用的源有SiCl4 、SiHCl3、SiH2Cl2和SiH44种。目前以SiCl4源应用最广泛。对于亚微米级外延，从低温看，硅烷似乎比其他源好，但硅烷在极少量空气存在下会在硅外延层中产生SiO2微粒，SiH2Cl2用于优质外延及薄层外延。

硅外延片的分类

  • 　　1  导电类型

    　　产品按导电类型分为N型和P型。

    　　2  规格

    　　产品按直径尺寸分为76.2mm、100mm、125mm和150mm

    　　3  外延片晶向

    　　产品按晶向分为<111>、<100>等

硅外延片的工艺原理

  • 　　以SiCl4为源的气相外延法为例。将硅单晶衬底加热到1200℃左右，将含有SiCl4蒸汽的氢气流过衬底表面。利用化学反应SiCl4+2H2=Si↓+4HCl↑，氢和四氯化硅在衬底表面或附近发生反应，生成游离状态的硅原子和副产物HCl。后者随着主气流被排走。而游离状态的硅原子经表面和台阶扩散，坐落在晶格格点上，释放潜热，成为晶相原子，实现外延生长。实际上此过程远比上述反应复杂，还有许多其他中间产物生成。当气流与基座(包括衬底硅片)接触时，形成边界层，反应剂以及掺杂剂要扩散通过此边界层到达生长层，反应副产物也要扩散通过此边界层返回到主流区。边界层厚度对气流速度很敏感。设计反应器和制定工艺条件时，必须考虑边界层厚度对输运过程的影响。应当调整边界层厚度，以获得均匀的外延层。作为外延衬底的硅抛光片要在反应器内通入HCL气体，于外延沉积前进行气相腐蚀以消除衬底表面的损伤和污染。掺杂是使用气相掺杂法，掺杂剂为硼、磷、砷的卤化物或氢化物，现在多用氢化物如B2H6，PH3，AsH3等。

硅外延系统设备

  • 　　硅外延所用设备见图，主要由反应器、加热装置、气体控制系统和氢气净化装置组成。

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