《外延技术讲座》PPT课件.ppt

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1、外延技术讲座----简述外延工艺概述外延工艺简述外延的优点外延沉积原理外延工艺过程HCL腐蚀原理高腐蚀1、外延工艺简述外延的含意Epi—taxy是由希腊词来的表示在上面排列upontoarrange。外延的含意是在衬底上长上一层有一定厚度一定电阻率及一定型号的单晶。外延是一种单晶生长技术但又不同于拉晶、也不同于一般的CVD。2.外延的优点减少串联电阻简化隔离技术消除CMOS的可控硅效应可以根据器件的要求,随心所欲地生长,各种不同型号，不同电阻率和厚度的外延层。CMOS电路的latch-up效应用重掺衬底加外延可以减小这效应RsRw3.外延沉积的原理1)反应式SiHX1CLY+X2

2、H2Si+YHCL2)主要外延生长源硅源生长速率µm/m生长温度允许含氧量sicl40.4-1.51150-12005-10ppmsihcl30.4-31100-12005-10ppmsih2cl20.4-21050-1150<5ppmsih40.1-0.3950-1050<2ppm（Y=X1+2X2）3)各种源的用途比较a：Sicl4：稳定即使反应温度高也不易产生气相反应，反应室干净，适合于IC的外延片。b.Sihcl3：生长速度快，有利于减少自掺杂，生长温度比Sicl4低，易气相反应使钟罩不透明。c.Sih2cl2：生长温度最低，但生长速率也低适合于减压外延。4.外延工艺过程

3、(SIHCL3)装片赶气升温(850ºC)烘烤6’升温(1180ºÇ)HCL腐蚀赶气外延沉积赶气并降温N2赶气(3’)取片5.HCL腐蚀的作用清洁表面减少缺陷减少前工艺所引入的损伤，降低和消除晶体缺陷HCL的腐蚀量约0.2-0.4µ，一般选用腐蚀速率为0.06µ/m时间4’约去除0.24µ。6.高腐蚀.高腐蚀的目的：腐蚀基座上的多晶硅，使以后外延时减少表面颗粒，提高表面质量。清洁系统，减少沾污，减少自掺杂。高腐蚀速率为8-10µ/m。高腐蚀周期约60-100µ腐蚀一次外延工艺控制外延参数的测定掺杂和自掺杂图形漂移和畸变外延表面缺陷减压外延1.外延参数测定晶体缺陷：层错,位错,滑移

4、线,点缺陷,颗粒,雾,小丘分析手段：显微镜、干涉相衬显微镜、uv灯、扫描电镜、表面沾污扫描仪1)外延表面缺陷的显示和测试缺陷的显示对于(111)取向：Sirtl：HF：5mCrO3=1:1对于(100)取向：Wright：a.45gCrO3+90mlH2Ob.6gCU(NO3)+180mlH2Oc.90mlHNO3+180mlHAC+180mlHa:b:c=1:1:1染色腐蚀液：HF:HNO3:HAC=1:3:72)电阻率测试三探针:n/n+p/p+探针接触电阻大四探针:p/nn/p当在界面有低阻过渡区时测试不准SRP:n/n+p/p+n/pp/n要求知道衬底型号与取向，否则测试

5、不准C-V:n/n+p/p+n/pp/n要求严格的表面清洁处理四探针srpSrp还可测浓度(或电阻率)与结深的关系，可看过渡区宽度，是一个很好的分析测试手段基区太深使击穿下降基区结深合理击穿提高3)厚度测试磨角染色再用干涉显微镜测厚度层错法：对于(111)T=0.816L对于(100)T=0.707L红外测厚仪：范围0.25-200微米精度0.02微米滚槽法：T=(X-Y)/DYxDLL2.掺杂和自掺杂掺杂源：N型：PH3/H2AS3/H2P型：B2H6/H2掺杂方式：source%=inject%diluent%=100%-inject%掺杂计算ρTest/ρTarget=DN

6、Target/DNTest实际由于有自掺杂，因此实际掺杂量还应减去自掺杂的量D总掺杂=D掺杂+D自掺杂当D自掺量<100ΩcmN+ρ=18Ωcm掺杂外延：DN=60cc陪片ρ=11ΩcmN=4.4*1014N+ρ=7ΩcmN=5.5*1014自掺杂量：∆=1.

7、1*1014不同的加热方式可以产生不同的自掺杂结果1.感应加热的特点是基座的温度高于硅片温度，外延过程使基座上的硅向硅片背面转移，使重掺衬底的杂质封住，减少自掺杂。2.红外加热的相反：硅片的温度高于基座，外延时硅片背面的硅和杂质原子在向基座转移过程中跑出来形成自掺杂。所以红外加热要比感应加热自掺杂要严重，过渡区也差一些T2T3T4基座温度T1T1>T2>T3>T4感应加热外延的过渡区1)过渡区的定义：在外延与衬底界面外延电阻率差二个数量级2)过渡区宽度对器件的影响：过渡区小---