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文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2022-11-30 16:30:00【 】

 外延生长本质上是一个化学反应过程。用于硅外延生长的主要气体源是氢和氯硅烷,例如四氯化硅(sicl4)、三氯氢硅(sihcl3)和二氯硅烷(sih2cl2)。此外,硅烷经常被用作气体源以降低生长温度。气源的选择主要取决于外延层的生长条件和规格,其中生长温度是选择气源的最重要因素。硅外延层的生长速率和生长温度之间的关系。

显示了两个不同的增长区域。在低温区域(区域a)中,硅外延层的生长速率与温度成指数关系,这意味着它们由表面反应控制;在高温范围(区域b),生长速率与温度几乎没有直接关系,表明它们受质量传输或扩散控制。应该强调的是,在低温下生长的硅膜是多晶层。硅外延层的形成温度高于每条曲线的转折点,转折点的温度随反应物的摩尔比、气体速度和反应器类型而变化。从该图可以推断,当sih4用作气源时,硅外延层的形成温度约为900℃,而当sicl4用作气源时硅外延层形成温度约1100℃。

应该注意,还原和腐蚀过程是竞争性的,这主要取决于反应物的摩尔比和生长温度。在大气压下,sicl4和h2作为反应物,总压力为1.01×l05pa(1大气压),这是腐蚀和沉积边界与生长温度和sicl4分压之间的关系。此外,该研究还显示了当sicl4和h2用作硅外延反应物时,生长速率与温度之间的关系,如图所示。2.2-31.该图显示,腐蚀过程发生在低温和高温下。因此,在这种情况下,外延温度通常为1100~1300℃。为了获得更厚的外延层,通常选择sihcl3作为气体源,主要是因为其沉积速度比sicl4更快。

使用sicl4作为外延气体源时的化学反应是不同的。使用sih4气源时的热分解反应是不可逆的。可以使用该程序。与任何其他氯硅烷相比,硅烷的主要优点是可以在相对较低的温度下获得硅外延。然而,由于硅烷的均相反应,很难避免硅的气相成核。因此,硅颗粒在生长过程中形成,导致粗糙的表面形态,甚至多晶生长。这个问题可以通过控制生长温度或在低压下生长来解决。硅烷是一种容易氧化和爆炸的气体,因此不常用于传统的硅外延。此外,在使用硅烷作为气体源的生长过程中不存在hcl,因此不存在导致外延层中金属杂质浓度更高的腐蚀过程。因此,当使用硅烷作为外延气体源时,需要非常仔细清洁。

 

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