集成電路制造工藝

----外延生長單位：江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院微電子教研室薄膜生長------熱氧化薄膜制備--物理氣相淀積第二章薄膜制備半導(dǎo)體生產(chǎn)中常用的薄膜本章要點薄膜制備—外延生長薄膜制備--化學(xué)氣相淀積薄膜生長------熱氧化薄膜制備--物理氣相淀積第二章薄膜制備半導(dǎo)體生產(chǎn)中常用的薄膜本章要點薄膜制備—外延生長薄膜制備--化學(xué)氣相淀積常用薄膜介質(zhì)膜如SiO2、Si3N4、Al2O3、BPSG等）半導(dǎo)體膜如Si、Poly-Si、GaAs等）金屬膜如Al、Au、W、TiN、Ti等）2）外延在半導(dǎo)體生產(chǎn)中的作用1）外延的基本概念：在制備完好的單晶襯底上，沿其原來晶向，生長一層厚度、導(dǎo)電類型、電阻率及晶格結(jié)構(gòu)都符合要求的新的單晶層3）外延的種類：外延的基本概念§2.5薄膜制備-外延生長正向外延、反向外延、直接外延、間接外延、氣相外延、分子束外延等實現(xiàn)雜質(zhì)濃度突變，優(yōu)化襯底材料性能，設(shè)計更加零花目前主要采用的四氯化硅氫還原法注意兩個問題：A.這是一個可逆反應(yīng)，要保證反應(yīng)向正方

向順利進行，氫氣要過量

B.外延時T﹥1000℃硅的氣相外延2.外延生長工藝1）氣相外延的設(shè)備外延生長系統(tǒng)示意圖外延生長爐結(jié)構(gòu)圖外延生長過程中，同時摻入一定量的三價或者五價雜質(zhì)原子，控制摻入的氣相雜質(zhì)類型和流量就可以控制外延層的導(dǎo)電類型和電阻率。外延生長設(shè)備采用局部加熱方式，只在放硅襯底的位置加熱（當(dāng)前多采用高頻線圈加熱，現(xiàn)在也有用輻射加熱式桶型反應(yīng)器）。硅片放在一塊具有一定電阻率的石墨板上（石墨板支撐作用，加熱源）硅的氣相外延說明：2）外延生長工藝流程系統(tǒng)的清潔處理硅片的清潔處理氯化氫氣相拋光外延生長降溫取片氯化氫襯底氣相拋光：進一步去除硅片表面的損傷和自然氧化層，使外延在新鮮面完整的硅片上進行摻雜濃度均勻并符合設(shè)計要求具有一定的厚度，厚度均勻12雜質(zhì)分布滿足要求4外延層中位錯、曾錯、麻坑、霧狀缺陷、傷痕等盡量好。3外延層的質(zhì)量要求1）

外延層摻雜濃度的控制（1）

雜質(zhì)的外擴散有效外延厚度的變化外延層的質(zhì)量分析（2）自摻雜現(xiàn)象襯底的反向腐蝕襯底高溫下的雜質(zhì)蒸發(fā)，主要從背面或邊緣非反應(yīng)氣體有意摻入的雜質(zhì)引起的外延層的摻雜現(xiàn)象稱為自摻雜現(xiàn)象襯底背面用高純硅或二氧化硅覆蓋用兩步外延法、低壓外延法含義來源措施2）

外延層晶格完整性的控制（1）角錐體：（2）云霧狀：（3）層錯：（4）位錯：3）埋層圖形的漂移和畸變

圖形的漂移和畸變引起圖形漂移一般認(rèn)為是在外延生長過程中外延生長速度的差異造成的。4.外延層參數(shù)的測量1）層錯法測外延層膜厚AA’BB’CC’A’AA’BB’CC’A錯配晶核（111）晶向?qū)渝e圖形（100）面外延層的層錯原理：利用層錯圖形和外延層厚度之間的幾何關(guān)

系進行測量晶向d/lD/l’111）100）110）?=0.50.577關(guān)系式注意事項：選擇硅片中間層錯圖形最大的作為測量目標(biāo)注意腐蝕量的修正

2）三探針法測電阻率,

原理：利用金—半接觸形成整流結(jié)，該結(jié)的擊穿電壓VB與硅片電阻率之間有一對應(yīng)關(guān)系三探針測試示意圖當(dāng)測出擊穿電壓，查相應(yīng)的曲線就能求出電阻率。適用n/n+,p/p+的正外延片VB=a

b1）藍(lán)寶石尖晶石上硅外延（SOS）SOS外延SilicononSapphire）SOI外延SilicononInsulator）2）分子束外延MBE外延（MolecularBeamEpitaxy）其他外延方法3）金屬有機物化學(xué)氣相淀積/外延MOCVD（

metalorganicCVD/epitaxy）分子束外延含義：分子束外延，英文：MBE（molecularbeamepitaxy）是指在超真空條件下，加熱外延層組分元素使之形成定向分子流，即電子束。該分子束射向具有一定溫度的襯底，淀積與襯底表面形成單晶外延層。過程：由裝有各種所需組分的爐子經(jīng)過電子束加熱產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)過小孔準(zhǔn)直后形成分子束或者原子束直接噴射到適當(dāng)溫度的單晶襯底上，同時控制分子束對襯底掃描，可使分子或者原子按照晶體排列一層層的長在襯底上形成薄膜。21能嚴(yán)格控制外延的厚度、化學(xué)組分和濃度分布。（精確到原子級）多用于外延層薄，雜質(zhì)分布復(fù)雜的硅外延，也用于III-V族，II-VI族化合物半導(dǎo)體及合金、多種金屬和氧化物的單晶薄膜外延。特點及應(yīng)用：金屬有機物化學(xué)氣相淀積（外延）金屬有機物外延（MOCVD，metalorganicepitaxy），實質(zhì)上還是以高溫分解為基礎(chǔ)的VPE