5-5硅的异质外延.ppt

1、5-5硅的异质外延Heteroepitaxy是蓝宝石(AI2O3)、speenel(MgO)。AI2O3)在衬底上外延SOS 3360 Silicon on Sapphire Silicon on Spinel牙齿绝缘衬底上硅的SOS 3360 Silicon on SPINEL。SOI : Silicon on Insulator Semiconductor on Insulator其他基于硅的材料GeSi/Si近年来迅速发展了以笔记型电脑、手机、微通信设备等为代表的便携式系统。一般由高度集成的电子设备组成，大量使用电池或太阳能电池等作为电源。因此，制造电子设备的材料和性能要求也越来越高，不

2、仅要实现高度集成，还要满足高速、低电压、低功耗的要求。硅CMOS技术在这些方面显然不能满足要求。SOI技术的诞生背景，SOI材质使整个媒体隔离成为可能。与具有PN结隔离的硅相比，具有高速、低功耗、集成度、耐高温性等特点。SOI材料的应用领域，便携式系统高温系统可以克服一般硅电路高温下发生的功率激增、漏电、电磁干扰增加和可靠性下降。可以说系统设计。航空航天等辐射防护系统在瞬间调查下产生的少数载流子数比筛Si部件少3个数量级，内衬选择，需要考虑的因素：1。考虑外层和内衬材料之间的兼容性。包括晶体结构、熔点、蒸气压、热膨胀系数等。考虑基板对外延层的污染。目前最适合硅外缘的异质衬里是蓝宝石和尖晶石。现

3、在工业生产中广泛使用蓝宝石作为基材。SOS技术、蓝宝石和尖晶石是好的绝缘体，集成电路用基板外延生长硅制作，消除集成电路部件之间的相互作用，减少泄漏电流和寄生电容，提高辐射耐受性，降低功耗，提高集成和冗馀布线，大规模，是超大规模集成电路理想材料。SOS外延生长，衬层表面的反应：al2o 3 2 HCL H2=2 AlcL 3h2o 2 H2 al2o 3=al2o 2 H2 o5 Si 2 Al 2o 3=al2o 5 SiO 2 AL引起的问题：自掺杂效应(引入O和AL)衬层腐蚀，双速度增长：首先以高增长率(12um/min)快速复盖衬层表面(100200nm增长)。然后以低增长率(约0.3u

4、m/min)增长到所需的厚度。两阶段外延法是综合利用SiH4/H2和SiCI4/H2两种体系的优点。第一个是SiH4/H2体系，快速复盖基板表面，然后第二个阶段是SiCI4/H2体系，以所需厚度增长。SOS技术的缺点和需要解决的问题，缺点：1)晶格不平衡(尖晶石立方体，蓝宝石六角形晶界)问题和自掺杂效应导致了外延质量缺陷，但厚度增加会减少缺陷。2)成本高，一般低功耗装置，需要解决的问题： SOS外延层的晶体完整性提高，自掺杂减少，性能接近同质硅外延层水平，热稳定性好。SOI技术、SOI硅绝缘技术在半导体隔离层(如二氧化硅)上特殊的工艺，并且牙齿工艺可以大大加快电晶体的充电放电速度，从而提高数字

5、电路的开关速度。与传统的半导体生产工艺(通常称为bulk CMOS)相比，SOI可将CPU性能提高25%到35%，并将功耗降低1.7 3倍。SOI的结构特征是在源层和内衬之间插入氧气层，切断两个人的传记连接。SOI和体硅的电路结构的主要区别在于，硅基零件或电路的制作直接在外层生成传记连接。高低压设备之间、油层和衬层楼板之间的隔离是通过隔热材料在半侧PN结、SOI电路油层、衬层、高低压设备之间完全分离，从而完全消除各部分的传记连接。SOI技术的挑战，1，SOI材料是SOI技术的基础SOI技术的发展取决于SOI材料的持续发展，材料是SOI技术发展的主要障碍之一。牙齿障碍目前正在逐步消除SOI材料制

6、备。当前最常用的方法：SDB SIMOX智能切割电子(Smart-Cut ELTRAN)、简单直接连接(SDB)直接连接和背面腐蚀背技术(Back Etching-BE)技术(SIMOX(separating Bonding)SDB在膜上沉积下一个多晶体或非晶硅，然后局部溶解通过激光束熔化、电子束熔化、区域熔化或光熔化等手段沉积的多晶体或非晶硅，移动熔化区域，熔化区域前的多晶体或非晶硅继续熔化，再结晶。这样，当熔体区域从一侧扫描到另一侧时，SiO2中的硅膜就会结晶。牙齿工艺有硅的质量转移及熔融硅收缩球等缺点牙齿，很难获得厚度低于0.3米的再结晶薄膜，也很容易引入氧碳等杂质。硅键合减少，硅键合减少法的主要工艺过程是：(1)将两个牙齿的硅抛光(其中一个表面有热氧化层)粘合在一起，在室温下通过表面分子或原子之间的作用力直接连接，然后在干氧气氛中热处理结合的硅，使粘结变硬。(2)从减压器游乐园硅层到微米，甚至微米厚度所需的SOI材料、氧气隔离技术、工艺主要包括：(1)注入氧气离子，在硅表面下生成高浓度的氧气注入层，(2)高温退火，注入的氧气和硅反应，形成隐藏在高浓度氧气注入层附近的二氧化硅层，消除离子注入造成的损伤。形成氧化物储层的临界剂量约为1.41018cm-2，典型注入剂量约为21018cm-2。注入过程中