§8薄膜技术课件(6328KB).ppt

3）自掺杂（autodoping）效应 衬底中的杂质不断地蒸发出来，进入总气流并掺入外延层。 4）减小自掺杂效应措施 衬底杂质的选择：（扩散系数小、蒸发速率低，如Sb） 两步外延、低温（变温）技术（如选择适当的化学体系、光照、等离子体等）、 低压技术、掩蔽技术等 8.2.3 清洁技术 8.2.4 外延层性能检测 电阻率、杂质分布、厚度、缺陷 红外干涉法 IR（Infrared） Reflection，（coherence） Page 369 8.2.4 外延过程中的图形漂移 对策：晶向偏2~5°,含Cl, (100) 8.3 GaAs外延生长工艺 1）汽相外延 难点：As压与生长速率的控制（缺陷） 2）液相外延 （LPE） 特点：杂质均匀、缺陷少，表面质量差、厚度不易控制 8.4　异质结问题 晶格失配 对策：衬底材料的晶向、过度层 缺陷控制和掺杂问题 对策：催化、过度层；新技术； 主流技术：气相外延 8.5 先进外延生技术 1）MBE（molecular beam epitaxy) 可以控制到单原子层 2)MOVPE(Metal-organic vapor phase epitaxy) 金属氧化物分解 (375~380) 如：三甲基铟、镓（ＴＭＩ、ＴＭＧａ） 三乙基铟（ＴＥＩ） MR3（金属烷基）+XH3（氢化物）=MX+3RH 如：Ga（CH3）3+AsH3=GaAs+3CH4 又如：xAlCH3）3+（1-x）Ga（CH3）3+AsH3= GaAs+3CH4 特点：低温分解（ 500°C）、生长速率易于控制、杂质易于控制、生产效率远高于MBE 3) SOI (Silicon on Insulators) *SOS （Silicon on Sapphire) 是一种异质外延，通常Sapphire的晶向选为（0112）、（1012）、（1102）等 *SIMOX ( Separation by Implanted Oxygen) 目前已经较广泛应用 *Wafer Bonding（Smart Cut） To form gas void layer 对于Si 低温600°C； 高质量薄外延层0.2?m 表面粗糙度2? 均匀性~5%（?~200mm） 金属污染5x1010/cm3 选择性外延(SEG) 14.6 Epi-layer Formation during Plasma-Based PECVD reactor Continuous film 8) By-product removal 1) Reactants enter chamber Substrate 2) Dissociation of reactants by electric fields 3) Film precursors are formed 4) Adsorption of precursors 5) Precursor diffusion into substrate 6) Surface reactions 7) Desorption of by-products Exhaust Gas delivery RF generator By-products Electrode Electrode RF field 第四单元：薄膜技术 第8章： 晶体外延生长技术第9章：薄膜物理淀积技术第10章：薄膜化学汽相淀积 第8章： 晶体外延生长技术 8.1外延层的生长 8.1.1生长的一般原理和过程 SiCl4的氢化还原——成核——长大 一般认为反应过程是多形式的两步过程 如: (1) 气相中 SiCl4+H2=SiCl2+2HCl 生长层表面 2SiCl2=Si+SiCl4 (2) 气相中 SiCl4+H2=SiHCl3+HCl 生长层表面 SHiCl3+H2=Si+3HCl 在(111)面上生长,稳定的是双层面,位置7、8、9比位置1、2、3、4稳定 在一定的衬底温度下，1、2、3、4位的原子很容易扩散（游离）到7、8、9相应的位置，使生长迅速在横向扩展。 即，可看成是多成核中心的二维生长。 如：1200°C时 V（111）~几百埃/分 V（112）~几百微米/分 8.1.2生长动力学 与热氧化过程不同的是，外延时只有气相质量转移过程和表面吸附（反应）过程。 因而，气相外延是由下述步骤组成的多相过程 1）反应剂分子以扩散方式从气相转移到生长