| 标题 | 一种重掺磷衬底上硅外延层的生长方法 |
| 范文 | 米姣 摘 要：为了使一种重掺杂磷衬底类型的硅外延层实际生长情况得到优化，应认识到新型生产工艺条件对外延层生长情况影响以及常规生产工艺条件的不足，并结合硅外延层实际生长需要，制定科学的生产工艺、条件优化方案。该文就一种重掺磷衬底类型硅外延层生长方法进行了分析。 关键词：重掺；过渡层；硅外延层 中图分类号：TN304 文献标志码：A 现代社会当中的化学领域发展较快，在新技术的推动下出现了多种新材料，这也极大地满足了现代社会对材料的需求。但在材料领域进一步发展的过程中，也更需要科研人员能继续保持开拓的思维，积极做好新型材料的研发工作。 1 掺磷衬底类型硅外延片 在社会进入了信息化、电子机械化的时代之后，人们对于电子元件各方面属性的要求也在不断提升，需要电子元件能具有更强的质量以满足电子设备运行、信息数据传输方面的要求。因此现代社会中出现了大量新型技术，各种材料、电子元件的性能获得了显著提升。象掺磷衬底类肖特基二极管元件就是其中的代表的，这一元件在实际使用中有着实际损耗功率小、整箱方向压降较低以及方向速度迅速的特点，因此这种元件在现代社会中使用量在不断增加。尤其是在当代社会对各种电子元件正向压降性能不断提升，对反向击穿类型电压数值实际要求增加的情况下，掺磷衬底类型硅外延片制造技术也获得了长足发展，让相应领域中的电子元件的实际性能得到了强化。 在进行这一类电子元件制造的时候，需要以掺磷衬底外延片材料作为基底，并在实际的制造中运用金属材料以及半导体材料接触的方式来完成电子元件的制造，这些制造工作虽然带有一定的复杂性，但也使相应元件的质量获得了更为明显的提升。而在使用这种制造技术进行电子元件制造之后，也能赋予电子元件以特殊的材料特性，从材料制造过程以及最终的材料质量来看，硅外延层结构当中过度区域的形貌特点、厚度参数以及实际电阻率参数均会对电子元件的正向降压参数、反向击穿类型电压以及反向漏电参数等电学方面的参数产生影响。 从整个掺磷衬底类型硅外延片制造全过程来看，需要技术人员在制造中重点控制的条件因素较多，尤其需要技术人员能做好过度区域实际宽度数值、厚度数值以及电阻率數值的管理，让外延制造工艺的质量能得到有效保证。 2 与外延层结构层参数关系紧密的因素 2.1 外延层中的过渡区分析 就外延工艺过程来看，会对过渡区宽度条件产生影响的因素较多，而其中最为突出的影响因素就是系统自掺杂以及固扩散因素所带来的影响，这2个方面因素会对外延层当中过渡区宽度数值产生直接影响，需要重点注意这一因素的影响。同时也需要注意其他因素带来的影响，象衬底具体电阻率、外延沉积层实际温度以及盐酸气抛等工艺条件因素。 氯化氢气抛条件，需要在高温条件下进行氯化氢气抛处理，在这样的工艺条件下能避免对衬底结构表面当中的自然养护层以及外延层当中的晶格产生质量影响，让工艺的实际制造质量得到保证。但在实际进行气抛处理时，由于这一操作还会抛出掉部分表层结构衬底，并随之产生大量的非主动类型掺杂杂质，使外延层当中的过渡区域实际宽度增大。 其次是外延沉积温度条件因素，外延层结构当中结晶质量往往和外延层当中温度条件有较大关系，因此只有外延层当中的环境温度条件能达到1 100 ℃以上。在高温的条件下，衬底当中存在的杂质原子也就能获得足够强大的能量，同时又受到磷原子实际扩散系数的影响，在扩散问题加剧的情况下，外延层当中自掺杂问题也就会变得较为严重，外延层结构当中过渡区的宽度也就会随之增加。 2.2 电阻参数、厚度以及一致性分析 首先，从外延温度梯度影响方面来看，反应腔体结构当中的高频线圈实际温度梯度数值越小，那么相对的外延层电阻率参数数值、厚度条件也就会表现得更为均匀。 其次是二次本征以及变流吹扫因素的影响，在外延处理中采用了二次本征类型的生长法，并且在每次完成了本征Ca磷处理之后，使用氢气流来完成变流赶气操作，为了保证赶气操作能有良好的效果，需要反复进行2次，这样也就能让反应腔体当中的滞留层结构沉积的杂质能得到有效清理，让杂质掺杂问题对生产工艺的影响降到最低，让电阻率能在一致性方面有显著的加强。 3 外延材料制备分析 目前在外延材料制备领域当中存在多种类型的制备方式，而其中化学气相CVD类型的硅外延片制造技术使用较广泛，在这种制造工艺使用中还需要辅助以平板类型外延炉设备，在2种不同条件下进行反应，这样也就能在重掺磷衬底结构上生长出过渡区存在差异的硅材料外延片，这种生产工艺下生产出来的电子元件也就能被用于相应的二极管生产中。 4 结果以及分析 4.1 2种工艺条件下过渡区域宽度对比分析 在将改进后的工艺条件运用到元件材料生产当中后，可以有效地对外延层结构生长过程中衬底结构杂质逸出的问题进行处理，也使外延片过渡区域当中电阻率参条件上升速度显著增加，外延层结构当中过渡区域的实际宽度明显变小。在使用标准扩展类型电阻仪器进行测试时，过渡区域实际宽度数值通常会由常规工艺条件下的1 μm逐渐缩减到0.7 μm。 4.2 2种工艺条件喜爱电阻率参数、厚度条件均匀性对比 2种不同类型的硅材质外延片材料当中外延层实际厚度的测试结果见表1。在完成了工艺改进之后，将硅外延掺杂层结构的实际生长效率设定为0.6 μm/min，硅外延片的实际片内厚度情况和常规类型生产工艺相对比发现有了明显改善。 在对外延层结构实际生产速率进行降低处理的同时，使用新型2次变换吹扫工艺进行处理，外延层结构的电阻率具体均匀性则发生了相应变化。 5 结语 根据重掺磷衬底硅外延片参数控制的特点，综合运用H2原位烘烤、低温外延生长技术、二次本征生长法及主氢气流的变流吹扫赶气，成功完成了对外延过渡区形貌、厚度及电阻率均匀性参数的优化控制。目前该外延工艺已经实现了标准化，并应用在重掺磷衬底硅外延片的批量生产中，产品质量良好，得到了客户的一致好评。 参考文献 [1]李明达，陈涛，李普生，等.具有三层复合结构的磷型硅外延片制备工艺研究[J].电子元件与材料，2016，35（2）：31-34. [2]李明达，李普生.快速恢复外延二极管用150mm高均匀性硅外延材料的制备[J].固体电子学研究与进展，2017（5）：366-374. [3]于宗光，马慧红，李海欧，等.一种用于硅衬底集成mHEMT器件的外延层结构及其生长方法[P].中国，CN201610008449.1，2016-3-30. [4]陈涛，李明达，李杨.基于层流模型的CVD外延流场仿真[J].固体电子学研究与进展，2017（6）：438-442. [5]欧阳伟伦，梁安杰，罗文健.氮化镓外延层生长在硅衬底上的纵向型器件的制造方法[P].中国，CN201710071079.0，2017-7-21. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。