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        硅外延片過渡區(qū)控制研究

        2018-10-21 12:35:19馮麗華
        裝飾裝修天地 2018年7期
        關(guān)鍵詞:外延襯底電阻率

        馮麗華

        摘 要:主要對硅外延工藝中影響外延材料過渡區(qū)的因素進(jìn)行了分析。從外延材料用襯底、HCl前拋光、趕氣時(shí)間和對外延材料過渡區(qū)影響方面進(jìn)行了重點(diǎn)研究,并采用不同襯底材料、工藝條件進(jìn)行了對比試驗(yàn),總結(jié)了制備外延材料時(shí)在過渡區(qū)控制影響的規(guī)律。

        關(guān)鍵詞:硅外延;擴(kuò)展電阻

        1 引言

        硅在高頻領(lǐng)域的應(yīng)用受到硅外延工藝的限制,高性能的器件對外延片的質(zhì)量有更高的要求。要求片內(nèi)一致性要高,過渡區(qū)要窄。材料是器件的基礎(chǔ),因此,生長出高質(zhì)量的外延層成了制作高性能器件的關(guān)鍵。但硅外延片加工過程中過渡區(qū)會表現(xiàn)的寬度不一致,導(dǎo)致耐壓存在差別。本文從幾個(gè)方面過渡區(qū)的控制及改善進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)深入分析。

        2 實(shí)驗(yàn)分析

        2.1 實(shí)驗(yàn)

        2.1.1 不同襯底電阻率區(qū)間對過渡區(qū)的影響

        外延時(shí)使用兩種不同電阻率區(qū)間襯底,具體工藝參數(shù)見表1。

        對比可見,高電阻率襯底外延后過渡區(qū)寬度2.9μm,低電阻率襯底過渡區(qū)寬度3.1μm。

        高電阻率襯底電阻率比低電阻率襯底過渡區(qū)要窄。

        2.1.2 HCl前拋光工藝對過渡區(qū)的影響

        HCl氣體用于在外延沉積之前蝕刻硅表面和去除表面損傷。

        外延時(shí)使用兩種流量HCl進(jìn)行前拋光處理,具體工藝參數(shù)見表2.

        對比可見,HCl前拋光流量為2slm時(shí),外延后樣品過渡區(qū)寬度3.5μm,而當(dāng)前拋光流量改為1slm時(shí),SRP分析過渡區(qū)寬度為3.1μm,降低HCl流量要有利于外延后材料過渡區(qū)的控制。

        2.1.3 趕氣時(shí)間對過渡區(qū)的影響

        外延時(shí)使用兩種趕氣,具體工藝參數(shù)見表3。

        當(dāng)拋光后趕氣時(shí)間為3分鐘時(shí),外延后樣品過渡區(qū)寬度3.5μm,而當(dāng)趕氣時(shí)間改為8分鐘時(shí),SRP分析過渡區(qū)寬度為2.5μm,由此可見增加本征后趕氣時(shí)間在很大程度上可以降低過渡區(qū)寬度。

        3 結(jié)論

        硅外延生長過程中由于受到自摻雜和生長系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)的影響,外延層過渡區(qū)表現(xiàn)的寬度不一致,為了產(chǎn)品電性的一致性,我們對過渡區(qū)通過以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制,控制襯底電阻率區(qū)間、HCl前拋光流量及本征后趕氣時(shí)間,通過以上手段的實(shí)施,硅外延過渡區(qū)滿足了8英寸器件的材料指標(biāo)要求,外延片出貨量大幅度增加,提升了國產(chǎn)硅外延材料的產(chǎn)業(yè)化水平。

        參考文獻(xiàn) :

        [1] 陳鴻.快恢復(fù)二極管及緩沖層結(jié)構(gòu)特性研究[D].華中科技大學(xué),2009.

        [2] 李智囊,侯宇.外延淀積過程中的自摻雜抑制[J].微電子學(xué),2003(2):118~123

        [3] 張偉才,趙權(quán),陶術(shù)鶴等.厚層硅外延用襯底的邊緣處理[J].微納電子技術(shù), 2013(11): 739~742.

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