集成电路制造技术——原理与工艺（第3版）课件2.2.1气相外延-工艺部分.pptx

集成电路制造技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺主讲/田丽王蔚 外 延第2章 外 延JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU 2.1 概述目 录CONTENTS2.2 气相外延2.3 分子束外延2.4 其它外延2.5 外延层缺陷及检测 气相外延 气相外延(vapor phase epitaxy，VPE )，指含外延层材料的物质，以气相形式输运至衬底，在高温下分解或发生化学反应，在单晶衬底上生长出与衬底取向一致的单晶外延层。气相外延示意图 硅的气相外延工艺SiCl4(记为sil.tet)SiHCl3(记为TCS)SiH2Cl2(记为DCS)SiH4Si2H6JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU +H2→Si+HCl→Si+H2常用硅源 气相外延 反应器硅气相外延工艺流程以SiCl4外延制备n-/n+-Si为例：基座去硅工艺流程：准备硅片基座去硅外延生长N2预冲洗 H2预冲洗升温至850℃ 升温至1170℃ HCl排空 HCl腐蚀 H2冲洗 降温N2冲洗 气相外延 外延生长工艺流程N2预冲洗 H2预冲洗升温至850℃ 升温至1170℃ HCl排空 HCl抛光H2冲洗 降温N2冲洗H2冲洗附面层外延生长（通入反应剂及掺杂剂） 气相外延携源气体、硅源、掺杂气体、稀释气体 外延气体SiCl4：熔点，-70℃、沸点，57.6℃， 常温下是液态反应器内主要化学反应为：SiCl4+H2 ? SiHCl3+HCl SiCl4+H2 ? SiCl2+2HCl SiHCl3+H2 ? SiH2Cl2+HClSiHCl3 ? SiCl2+HClSiH2Cl2 ? SiCl2+H2 SiCl2+H2 ? Si+2HCl2SiCl2 ? Si+SiCl4H2源瓶H2(SiCl4) 气相外延 掺杂气体掺杂剂一般选用含掺杂元素的气态化合物，如PH3、B2H6、AsH3等掺杂剂需要用氢稀释十~五十倍，以减小掺杂气体的流量误差本例掺杂剂为PH3，用H2稀释反应式为：2PH3（H2） → 2P+5H2↑ 气相外延