8英寸薄層硅外延片工藝設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、硅外延片材料是當(dāng)代大規(guī)模集成電路和其他半導(dǎo)體硅器件的基礎(chǔ)功能材料，直接支撐了電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其中，薄層硅外延在半導(dǎo)體器件中承載了重要的電路功能，N/N+硅外延片主要應(yīng)用在超大規(guī)模集成電路和分立器件中。目前8英寸集成電路在我國集成電路總產(chǎn)量中占有很大份額，但國產(chǎn)8英寸硅外延材料無論是產(chǎn)能還是質(zhì)量方面，均無法滿足國內(nèi)日益增加的市場需求。同時(shí)由于拋光片尺寸增加，在N型高濃度襯底上生長外延層，其關(guān)鍵參數(shù)-電阻率和厚度的均勻性越來越難以控

2、制。因此通過工藝設(shè)計(jì)去改善8英寸薄層硅外延產(chǎn)品參數(shù)的均勻性很有現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文介紹了硅外延的生長特點(diǎn)和工藝基礎(chǔ)，針對8英寸薄層硅外延的應(yīng)用進(jìn)行了一系列說明，分析了影響外延層電阻率均勻性、厚度均勻性以及晶體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通過設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)以分析硅源流量和生長溫度對硅片內(nèi)各個(gè)位置生長速率的影響，測試數(shù)據(jù)表明導(dǎo)致N/N+硅外延片厚度不均勻的主要因素是熱場分布不均勻。使用邊緣區(qū)域溫度補(bǔ)償和改善氣流分布的工藝設(shè)計(jì)，提升了熱場分布的均勻性

3、，改善了8英寸N/N+硅外延材料的外延厚度均勻性，可控制為＜0.8％。N/N+硅外延材料電阻率不均勻的主要因素是重?fù)綊伖馄s質(zhì)的氣相自摻雜和固態(tài)擴(kuò)散效應(yīng)。本文設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的拋光片原材料，使用高溫處理法、本征生長法以及兩步外延生長等一系列工藝技術(shù)，有效降低了自摻雜和擴(kuò)散效應(yīng)，使得薄層硅外延層有較陡的縱向電阻率分布，同時(shí)提高了8英寸N/N+硅外延片的電阻率均勻性，可控制為＜2％。
　　采用本文方法制作出的8英寸外延材料已應(yīng)用在我國的