Low-Pressure Silicon Epitaxy

The deposition process of epitaxial layers on Si substrates under low-pressure conditions has been studied with respect to bipolar devices for VLSI. Epitaxial deposition was carried out in the temperature range from 850 to 1060/spl deg/C and in the pressure range from 30 to 760 torr with SiH/sub 4/ and SiH/sub 2/Cl/sub 2/ as Si sources. By reducing the reaction pressure from 760 to 40 torr, the reaction temperature can be lowered about 100 to 150/spl deg/C, image transfer and quality of buried structures to the surface of the epi-layer will be improved, and autodoping can be reduced drastically.     

PIN二极管用硅外延材料

介绍了研制适用于大功率PIN二极管的硅外延材料的工艺过程,采用CVD化学气相外延生长技术,对硅源流量与掺杂剂浓度的精确控制,实现了快速外延生长和高浓度掺杂.通过大量实验,利用4.0 μm/min的生长速率得到了掺杂浓度为2.0×1019 cm-3的超高浓度的掺杂外延层,其外延层表面光亮,满足了PIN二极管的使用要求.     

Low-Temperature Epitaxy of Compressively Strained Silicon Directly on Silicon Substrates

We report epitaxial growth of compressively strained silicon directly on (100) silicon substrates by plasma-enhanced chemical vapor deposition. The silicon epitaxy was performed in a silane and hydrogen gas mixture at temperatures as low as 150°C. We investigate the effect of hydrogen dilution during the silicon epitaxy on the strain level by high-resolution x-ray diffraction. Additionally, triple-axis x-ray reciprocal-space mapping of the samples indicates that (i) the epitaxial layers are fully strained and (ii) the strain is graded. Secondary-ion mass spectrometry depth profiling reveals the correlation between the strain gradient and the hydrogen concentration profile within the epitaxial layers. Furthermore, heavily phosphorus-doped layers with an electrically active doping concentration of ~2 × 10²⁰ cm⁻³ were obtained at such low growth temperatures.     

Analytical Model for Redistribution Profile of Ion-Implanted Impurities During Solid-Phase Epitaxy

We evaluated the redistribution profiles of ion-implanted impurities during solid-phase epitaxy using Rutherford backscattering spectrometry (RBS). RBS data revealed that the As concentration changes only near the moving amorphous/crystal interface. We derived an analytical model for the redistribution profiles using a segregation coefficient m between amorphous and crystalline Si, introduced a parameter of reaction length l that is the distance where impurities were exchanged, and obtained good agreement with experimental data with an m value of 3 and an l value of 1 nm for As. Furthermore, we applied our model to P and B redistribution profiles and obtained good agreement with corresponding m value of 4 and l value of 1 nm for P and m value of 0.3 and l value of 1 nm for B     

HV/CVD系统Si、SiGe低温掺杂外延

研究了硼烷 (B2 H6 )掺杂锗硅外延和磷烷 (PH3)掺杂硅外延的外延速率和掺杂浓度与掺杂气体流量的关系 .B浓度与 B2 H6 流量基本上成正比例关系 ;生长了 B浓度直至 10 1 9cm- 3的多层阶梯结构 ,各层掺杂浓度均匀 ,过渡区约 2 0 nm,在整个外延层 ,Ge组分 (x=0 .2 0 )均匀而稳定 .PH3掺杂外延速率随 PH3流量增加而逐渐下降 ;P浓度在 PH3流量约为 1.7sccm时达到了峰值 (约 6× 10 1 8cm- 3) .分别按 PH3流量递增和递减的顺序生长了多层结构用以研究 PH3掺杂 Si外延的特殊性质     

HV/CVD系统Si、SiGe低温掺杂外延

研究了硼烷（B2H6）掺杂锗硅外延和磷烷（PH3）掺杂硅外延的外延速率和掺杂浓度与掺杂气体流量的关系．B浓度与B2H6流量基本上成正比例关系;生长了B浓度直至1019cm-3的多层阶梯结构,各层掺杂浓度均匀,过渡区约20nm,在整个外延层,Ge组分（x=0.20）均匀而稳定．PH3掺杂外延速率随PH3流量增加而逐渐下降;P浓度在PH3流量约为1.7sccm时达到了峰值（约6×1018cm-3）．分别按PH3流量递增和递减的顺序生长了多层结构用以研究PH3掺杂Si外延的特殊性质．     

硅基锗材料的外延生长及其应用

硅是最重要的半导体材料,在信息产业中起着不可替代的作用。但是硅材料也有一些物理局限性,比如它是间接带隙半导体材料,它的载流子迁移率低,所以硅材料的发光效率很低,器件速度比较慢。在硅衬底上外延生长其它半导体材料,可以充分发挥各自的优点,弥补硅材料的不足。本文介绍了硅衬底上的锗材料外延生长技术进展,讨论了该材料在微电子和光电子等方面的可能应用,重点介绍了它在硅基高速长波长光电探测器研制方面的应用。     

VLP／CVD低温硅外延

研究了VLP／CVD低温硅外延生长技术,利用自制的VLP／CVD设备,在低温条件下,成功地研制出晶格结构完好的硅同质结外延材料。扩展电阻、X射线衍射谱和电化学分布研究表明,在低温下（T＜800℃）应用VLP／CVD技术,可以生长结构完好的硅外延材料,且材料生长界面的杂质浓度分布更陡峭。     

功率VDMOS器件用硅外延材料研制

文章阐述了硅功率VDMOS器件的基本原理和器件结构,也展现了作为电力电子器件其广阔的应用领域,提出了功率VDMOS器件对硅外延材料的要求和发展方向。依据功率器件对外延片的要求,通过优化外延工艺程序和优化外延工艺参数,消除或减弱了自掺杂对电阻率均匀性的影响,消除了过渡区对厚度均匀性的影响,也较好地控制了外延层中的结构缺陷...     

Silicon Film Fabrication by Liquid Phase Epitaxy at Low Temperature

Low temperature liquid phase epitaxy of silicon thin films was successfully carried out at a temperature of (400-500)℃,using Au/Bi alloy as a Si-saturated Sn solution was used to protect the substrate surface,preventing effectively the oxidation of silicon .The grown Si thin films were identified by SEM,AES and C-V measurements.     

UHV/CVD生长本征硅外延层的研究

在微波双极型晶体管中,收集区的厚度是影响其截止频率的一个重要因素。普通的常压外延难以生长出杂质浓度变化陡峭的薄外延层。文章利用自行研制的超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)系统SGE500,在N型(掺As)重掺杂衬底上进行了薄本征硅外延层生长规律的研究;并采用扩展电阻(SPR)、原子力显微镜(AFM)、双晶衍射(DCXRD)等方法,对外延层的质量进行了评价。采用该外延材料制作的锗硅异质结双极型晶体管(SiGe HBT)器件击穿特性良好。     

分子束外延In掺杂硅基碲镉汞研究

利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)系统生长了In掺杂硅基碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, MCT)材料。通过控制In源温度获得了不同掺杂水平的高质量MCT外延片。二次离子质谱仪(Secondary Ion Mass Spectrometer, SIMS)测试结果表明,In掺杂浓度在1×10¹⁵～2×10¹⁶ cm^-3之间。表征了不同In掺杂浓度对MCT外延层位错的影响。发现位错腐蚀坑形态以三角形为主(沿<■>方向排列),且位错密度与未掺杂样品基本相当。对不同In掺杂浓度的材料进行汞饱和低温处理后,样品的电学性能均有所改善。结果表明,In掺杂能够提高材料的均匀性,从而获得较高的电子迁移率。     

用于SiGe HBT器件的UHV/CVDn-型硅外延研究

利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备,在掺As n+型Si衬底上生长了掺P n-型Si外延层.用扩展电阻法分析了在不同的生长温度和PH3气体流量下生长的Si外延层的过渡区厚度.结果表明,生长温度对n+-Si衬底的As外扩有明显影响,在700℃下生长的Si外延层的过渡区厚度为0.16μm,而在500℃下仅为0.06μm,且杂质分布非常陡峭.X射线双晶衍射分析表明在700℃下生长的Si外延层的质量很高.制作的锗硅异质结晶体管(SiGe HBT)的击穿特性很硬,击穿电压为14.5V,在 V CB =14.0V下的漏电流仅为0.3μA;输出特性很好,在 V CE =5V, I C=3mA时的放大倍数为60.     

用于SiGeHBT器件的UHV/CVDn~-型硅外延研究

利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)设备,在掺Asn+型Si衬底上生长了掺Pn-型Si外延层.用扩展电阻法分析了在不同的生长温度和PH3气体流量下生长的Si外延层的过渡区厚度.结果表明,生长温度对n+-Si衬底的As外扩有明显影响,在700℃下生长的Si外延层的过渡区厚度为0.16μm,而在500℃下仅为0.06μm,且杂质分布非常陡峭.X射线双晶衍射分析表明在700℃下生长的Si外延层的质量很高.制作的锗硅异质结晶体管(SiGeHBT)的击穿特性很硬,击穿电压为14.5V,在VCB=14.0V下的漏电流仅为0.3μA;输出特性很好,在VCE=5V,IC=3mA时的放大倍数为60     

硅双层特高阻厚层的完美外延

采用四氯化硅氢还原法在钟罩立式高频加热外延炉内掺杂锑的硅衬底上制备了特高阻双层结构(n_2~-/n_1~-/n~+)外延片,n_2~-层电阻率～150Ω·cm,n_1~-层电阻率～50Ω·cm,外延层总厚度达60μm时仍不产生冠状边沿,结晶完美。用于制作BSIT,得到非常满意的结果。     

利用固相反应法在硅片上制备硅酸锌发光薄膜及表征

采用与硅集成工艺相兼容的固相反应方法在硅衬底上制备了未经掺杂及掺锰的硅酸锌薄膜 .XRD测试和UV - Vis吸收谱测试证明在高于 880℃的温度下热处理 ,可以获得结晶状态很好的硅酸锌薄膜 .光致发光光谱分析表明 ,未掺杂的薄膜在紫外波段有较弱的发射 ,而掺锰的硅酸锌薄膜在可见光波段有很强的光致发射 .由于硅酸锌薄膜在高温下非常稳定 ,可以与硅集成电路工艺兼容 ,而且发光强度高 ,因此在制作硅基光电集成器件方面有非常大的应用前景     

利用固相反应法在硅片上制备硅酸锌发光薄膜及表征

采用与硅集成工艺相兼容的固相反应方法在硅衬底上制备了未经掺杂及掺锰的硅酸锌薄膜.XRD测试和UV-Vis吸收谱测试证明在高于880℃的温度下热处理,可以获得结晶状态很好的硅酸锌薄膜.光致发光光谱分析表明,未掺杂的薄膜在紫外波段有较弱的发射,而掺锰的硅酸锌薄膜在可见光波段有很强的光致发射.由于硅酸锌薄膜在高温下非常稳定,可以与硅集成电路工艺兼容,而且发光强度高,因此在制作硅基光电集成器件方面有非常大的应用前景.     

硅外延用大流量超纯氢气纯化系统的设计技术

在半导体集成电路制造工艺中,超纯氢气是必不可少的重要工艺气体.特别是在硅外延工艺中,氢气对工艺质量起着决定性作用.因此,对氢气的指标要求比较苛刻,其纯度应大于99.9999%,而且必须是大流量连续供应.文章主要从流体学和传热学两方面,系统地介绍了利用超低温吸附方法提纯大流量超纯氢气设备的关键设计技术.     

A Trapping Mechanism for Autodoping in Silicon Epitaxy -- I. Theory

An improved dopant incorporation model based on the trapping of surface adsorbed dopant atoms is described. The model is represented by a first-order differential equation and is characterized by three reactor-dependent parameters. The density of dopant atoms ( N 0 over A) adsorbed on the substrate surface just before epitaxial deposition is directly related to the modeling of autodoping, which is identified as an initial transient solution to the model equation.