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PAGE ******职业技术学院 毕业设计论文 作者 **** 学号 系部 微电子学院 专业 微电子技术 题目 SiC的化学气相外延 指导教师 评阅教师 完成时间： 年 月 日 PAGE 1 摘要 SiC的化学气相外延是指在 HYPERLINK /view/1026875.htm \t _blank 气相状态下，以SiH4和C3H6为生长源，将反应生成的SiC淀积在SiC HYPERLINK /view/2265886.htm \t _blank 单晶片上，使它沿着单晶片的 HYPERLINK /view/2431043.htm \t _blank 结晶轴方向生长出一层厚度和 HYPERLINK /view/42894.htm \t _blank 电阻率合乎要求的单晶层，以高纯 HYPERLINK /view/97585.htm \t _blank 氢气作为输运和还原气体，以N2 作为N型外延层的掺杂源，在1530℃的高温、以及1.5*10-6mba的条件下经过长时间的外延生长达到指定要求。此类外延属于同质外延，在外延生长的过程中，SiH4、C3H6、N2和基座的旋转对外延层的生长有着重要的影响。我所从事的工艺的主要标准是大小为3英寸、厚度为6μm、浓度为1.0E16。 关键词：化学气相外延 高纯 HYPERLINK /view/97585.htm \t _blank 氢气 同质外延 高温 1引言(或绪论) 半导体科学在现代科学技术中占有极为重要的地位，它广泛应用于民品以及军品上，在国民经济中具有很大的影响力，推动了人类社会的进步和物质文化生活水平的提高。半导体材料是半导体科学的分支之一，它的发展与半导体器件密切相关，半导体器件的需求是材料发展的动力，而材料的提高和新材料的出现优化了器件的特性并促进新器件的研制。SiC材料的外延生长为器件的发展提供了强大的支撑，例如600VSBD。半导体材料的性质受杂质和缺陷的影响很大，因此，SiC材料的外延生长对于环境、设备、检测都有着很高的要求。在生长的过程中对于气体流量的观察控制、基座的运转状况、生长前对生长腔内的洁净度都需要特别关注。 2 外延生长的基本工艺原理 随着电子行业的迅猛发展，各种器件向着体积越来越小、集成度越来越高的方向发展，然而材料作为器件的依托面临着空前的挑战。外延生长就是在一定的条件下，在加工好的衬底上生长一层符合要求的单晶层的方法。根据外延层的材料与衬底的材料是否相同分为同质外延和异质外延；由外延的生长方法可分为直接外延和间接外延。直接外延是用加热、电子轰击或外加电场等方法使生长的材料原子获得足够能量，直接迁移沉积在衬底表面上完成外延生长的方法；间接外延是利用化学反应在衬底表面上完成沉积生长外延层，广义上称为化学气相淀积，这种方法的设备较GaAs外延和分子束外延简单些，各种参数较容易控制，重复性好，但是生长所需的时间较GaAs外延和分子束外延没有多少的提高。 2.1 SiC外延生长的工艺 SiC外延生长是在SiC衬底上生长一层SiC外延层，以高纯H2作为输运和还原气体、SiH4和C3H6为生长源、以N2 作为N型外延层的掺杂源、Ar气作为均温和冲压气体。其工艺的生长环境要求1530℃的高温、反应室内气压1.5*10-6mba、生长时基座旋转速度为200、主氢气为80。以3英寸SiC衬底外延生长为例，其衬底成本大约20000RMB，所使用的生长炉为EPIGRESS、厚度检测仪为Thermo，单单是成本就很难让人承受。生长一块厚6μm、浓度1.0E16的3英寸SiC需要4个小时的时间，其厚度偏差不超过0.1，浓度偏差不超过0.1为合格。 2.1.1SiC外延生长的设备 SiC外延生长设备主要分为六部分——氢气净化系统、气体输运及控制系统、加热设备、反应室、尾气纯化系统、气体柜，反映室结构为立式，外延生长时其基座不断的旋转，因此外延层的均匀性较好。 图2.1 SiC外延生长设备EPIGRESS 该生长炉有两个腔室，一个为N型外延层的生长室，另一个为P型外延的生长室。其加热为红外辐射加热，在石英反应室内放有高纯石墨制的安装SiC衬底的基座，基座为气浮式，以石墨柱作为支撑。 图2.2 取片操作台 图2.3 CELL1和CELL2的管温显示器 图2.4 反应室温度显示器 反应室