P型外延材料生长工艺优化设计

发布时间：2021-12-10 15:13

　　当前,硅外延材料作为第一大电子功能材料,是集成电路制造的基础和核心,支撑着信息产业和微电子产业的持续发展。其中,P型外延材料广泛应用于超大规模集成电路和分立器件中,是制备多种器件的关键基础材料,直接影响着器件的性能。然而,在表面质量、一致性等核心技术方面,国内P型外延材料与国外存在较大差距,产能上也不能完全满足国内器件厂商的需求。因此,如何通过设备的调节以及工艺的优化来改善P型外延材料的电学参数、进而提高产能,已成为一项重要课题。本文详细论述了 P型外延材料的应用,分析了硅外延片的制造过程,探究了气相外延设备及其控制调节,研究了生产工艺原理及测试方法,分析了影响外延片电阻率均匀性、厚度均匀性和表面质量的关键因素,发现腔体内温场及气流对电学参数分布的影响很大。通过调节设备线圈、气腐工艺、生长纯度、变流量吹除工艺和改变bake时间等关键技术来优化外延材料生长工艺,改善了腔体内温场的分布,有效抑制了自掺杂影响,改善了外延片参数的一致性,良好控制了表面质量,提高了生产效率。采用本文方法制备的P型外延材料,其电阻率不均匀性（C-距边6mm 5点）小于5%,厚度不均匀性（C-距边6mm 5点）小于... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１外延片的应用举例??

厚的外延材料，比较适合应用在工业化生产中；在常温下ＳｉＨ４和ＳｉＨ２Ｃｌ２?（ＤＣＳ）是气体，??含Ｓｉ量也比前两者高，因此对外延生长的温度要求比较低一般为９５０°Ｃ？１１００°Ｃ，并且生长??速率也比前两者快的多，图２－２给出了这四种源的外延速率曲线。ＤＣＳ被广泛用于在较低的??温度下进行生长，约１０００°Ｃ￣１１００°Ｃ，温度低，自掺杂和固态扩散现象就会减轻，ＳｉＨ４被用??于在低于１０００°Ｃ的温度下生长非常薄的外延层，这导致了与ＳｉＣｌ４相比生长中自掺杂的影响??将更小。但是８１１１４和ＤＣＳ可燃性高，在空气中易燃，而且ＳｉＨ４在较低温度下极易发生热分??解，并在反应腔内的壁上留下严重的沉淀。所以在商业化的实际生产中，需要根据各类源的??特性综合考虑，比如它们的优缺点、安全性、成本等，外延厂商生产超大规模集成电路用的??外延材料的硅源，一般选用ＤＣＳ；?ＴＣＳ作为功率器件等需要厚膜外延材料的外延硅源。??选择使用哪种气源还要根据生长条件和外延层的规格来决定，其中生长温度是选择气源??种类时要考虑的最重要因素。图２－２给出了在使用不同气源时

图２－３硅外延中掺杂剂与淀积温度关系??由于每种掺杂剂都有其自身的特征

【参考文献】：
期刊论文
[1]集成电路制造工艺技术现状与发展趋势[J]. 周哲,付丙磊,王栋,颜秀文,高德平,王志越.  电子工业专用设备. 2017(03)
[2]当前集成电路的发展现状及未来趋势[J]. 马世童.  通讯世界. 2017(07)
[3]6英寸高均匀性P型硅外延片的工艺研究[J]. 吕婷,李明达,陈涛.  电子与封装. 2015(09)
[4]CCD成像器件用P型外延材料的工艺研究[J]. 李杨,王文林,薛兵,高航.  电子制作. 2014(13)
[5]国内外硅半导体材料产业现状及发展[J]. 陈兴章.  上海有色金属. 2013(03)
[6]CVD法制备高质量硅外延片的工艺研究[J]. 王文林,闫锋,李杨,陈涛.  科技信息. 2013(22)
[7]硅外延及其应用[J]. 徐远志,胡亮,吴忠元.  云南冶金. 2013(03)
[8]超薄层常压外延工艺研究[J]. 谭卫东,郭锐,骆红,杨帆,金龙,马利行,张文清,王霄.  微电子学. 2009(05)
[9]硅外延工艺中HCl气相腐蚀技术研究[J]. 徐非.  科技创新导报. 2008(33)
[10]扩展电阻技术测试外延片外延厚度误差分析[J]. 张志勤,李胜华,张秀丽.  半导体技术. 2008(10)

硕士论文
[1]外延技术的发展与应用[D]. 毛志刚.天津大学 2014
[2]P型硅外延片工艺技术的研究[D]. 安静.河北工业大学 2011
[3]汞探针CV测试仪测量硅重掺衬底外延层电阻率的准确性和稳定性[D]. 陈鹏.复旦大学 2010



本文编号：3532872