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（2）衬底温度 衬底温度过低，硅膜完全非晶化，不能恢复成单晶； 衬底温度过高，形成的硅膜内有氧沉淀。 合适的衬底温度：500～700°C （3）退火条件 退火通常在含有2％氧的氮气中进行。其两大作用：I：消除晶格损伤；II:形成界面陡直的顶层硅膜与埋氧层。 （a）高度无序含SiO2硅层＋BOX＋深度损伤层 （b）顶部析出硅膜＋ 含有大量SiO2沉淀和位错的高缺陷层＋ BOX ＋Si/SiO2混合层。 （c）同上，但各层厚度在改变。 （d）硅层和BOX完全形成，但衬底界面处存在硅岛（T～300 A，L～ 300－2000 A） （二）键合法 （1）键合＋腐蚀（BE－SOI） 键合的基本过程 （1）预键合 两个硅片相合，由于范德瓦尔斯力（中性分子彼此距离非常近时，产生的一种微弱电磁引力）的作用，产生相互吸引力而粘合在一起。 如硅片表面具有亲水性，水分子间的氢键作用会产生更大的引力。故预键合前表面一般进行亲水处理，使表面产生大量的羟基团（OH－）。 （2）退火处理 室温下的粘合很不牢固，退火可显著增强键合强度。退火分3个阶段。 阶段一（室温～300°C）：羟基团（OH－）之间的氢键数量增加、键合面积和强度增加。 阶段二（300～800°C）：氢键逐渐被Si－O－Si键代替，发生如下聚合反应： （Si－OH）＋（HO－Si）＝ （Si－O－Si）＋H2O 400 °C左右聚合反应完成。生成的水蒸气导致界面产生空洞。 阶段三（800°C以上）：空洞因水蒸气与硅反应生成SiO2而逐渐消失，超过1000 °C以后，相邻原子相互反应形成共价键，键合完成。 背面腐蚀减薄过程 （a）键合前SOI片表面形成高掺杂层（红色），再外延一低掺杂层（蓝色）。 （b）键合后，选择腐蚀去衬底（低掺杂层）,腐蚀液：乙二胺:邻苯二酚:水 （c）选择腐蚀去高掺杂层。 腐蚀液： HF(1) :HNO3(3) : HAc(8) （d）抛光。 （2）氢注入＋键合（智能剥离Smart Cut） 两片硅片 ? 一片注氢 ? 另一片氧化 ? 将两片硅片在较低温度下键合 ? 退火（～500°C）使键合片在富氢层处裂开 ? 高温退火（1100°C ）增加键合强度 ? CMP光滑硅片表面 Smart－Cut SOI技术优势 （1）氢离子注入剂量为1016cm－2量级，比SIMOX的氧剂量小2个数量级，普通注入机即可。 （2）SOI层膜厚均匀，且厚度可由氢注入条件精确控制。 （3）BOX为高质量热氧化层，厚度可自由选择，Si－SiO2界面好。 （4）剥离后余下的硅片可继续使用，大大节约成本。 总 结 硅是一种储量丰富、廉价的材料，且其氧化层具备高强度、高稳定性以及容易生长等优点; 100 和 111 CZ 和FZ(floating zone), CZ更常用 切割, 去角,抛光,刻蚀和CMP 外延层: 单晶硅上的单晶硅 为双极型和高性能CMOS, DRAM所需 SOI: 键合和氧注入 作业 1. 目前，IC常用的半导体材料有哪些？它们的结构、电学性质各有什么特点？ 为什么硅能成为IC最广泛应用的衬底 2. 直拉法与区熔法拉制单晶各有什么优缺点？ 3. 硅有哪些常见缺陷？产生原因是什么？ 4. 氧含量的大小对硅器件性能有什么影响？在1200oC 下要多长时间的退火，能获得15ppm氧含量，20微米的脱氧层？ * 区域提纯 　　区域偏析 　　固溶体合金在不平衡结晶时所形成的晶内偏析，是属于一个晶粒范围内的枝干与枝间的微观偏析。除此之外，固溶体合金在不平衡结晶时还往往造成宏观偏析和区域偏析，即大范围内化学成分不均匀的现象。 　　区域提纯 　　区域偏析虽然对于合金的性能有很大的影响，但是依据这一原理，可以提纯金属。 　　设想：如果将杂质富集的末端去掉，然后再熔化，再凝固金属纯度就会得到不断的提高，但是这种提纯的方式颇为繁琐复杂； 　　20世纪50年代初期，人们利用这个原理创造出区域熔炼技术获得了较好的提纯效果。将金属棒从一端向另一端顺序的进行局部熔化，凝固的过程也随之进行。由于固溶体是有选择的结晶，先结晶的晶体将溶质（杂质）排入熔化部分的液体中。如此当熔化区域走过一遍以后，圆棒的杂质就会富集与另一端，重复几次即可达到目的，这种方法就是区域提纯；从提纯的效果来看，熔化区域越短则提纯的效果越好；这是由于熔区较长时会将已经推迟到另一端的溶质重新熔化跑到低的一端。通常熔区长度不大于试样长度的1/10； 　　另外提纯效果还与Ko【Ko=Cα/CL(Cα:固相平衡浓度；CL：液相平衡浓度)】的大小及搅拌的激烈程度有关。Ko越小测提纯效果越好，搅拌越激烈，液体成份越均匀，结晶出的固相成分越低，提纯效果越好。因此最好采用的是感应加热加之电磁搅拌；使液相内的溶质浓度易于均匀，这样加热区域的进给速度