第十一章-半导体材料制备ppt课件

第十一章第十一章 半导体材料半导体材料制备制备第十一章 半导体材料制备1我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物生长技术生长技术n n体单晶生长技术体单晶生长技术 单晶生长通常利用籽晶在熔融高温炉里拉伸得到单晶生长通常利用籽晶在熔融高温炉里拉伸得到的体材料的体材料 ，半导体硅的单晶生长可以获得电子级，半导体硅的单晶生长可以获得电子级（99.999999%99.999999%）的单晶硅）的单晶硅 n n外延生长技术外延生长技术 外延指在单晶衬底上生长一层新单晶的技术。外延指在单晶衬底上生长一层新单晶的技术。新生单晶层的晶向取决于衬底，由衬底向外延伸新生单晶层的晶向取决于衬底，由衬底向外延伸而成，故称而成，故称“外延层外延层”。生长技术体单晶生长技术2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物晶体生长问题晶体生长问题n n生长热力学n n生长动力学n n生长系统中传输过程晶体生长问题生长热力学3我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物11.1 体单晶生长体单晶生长n n结晶过程驱动力n n杂质分凝n n组分过冷11.1 体单晶生长结晶过程驱动力4我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物结晶过程驱动力结晶过程驱动力结晶过程驱动力5我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物杂质分凝杂质分凝n n杂质在液相和固相中的浓度不同杂质分凝杂质在液相和固相中的浓度不同6我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物组分过冷组分过冷n n生长过程中，杂质不断排向熔体，使熔体中杂质浓度越来越高，过冷度愈来愈大，离固液界面越远组分过冷生长过程中，杂质不断排向熔体，使熔体中杂质浓度越来越7我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10.2 体单晶生长方法体单晶生长方法体单晶生长垂直生长水平生长直拉法磁控直拉法液体复盖直拉法蒸汽控制直拉法悬浮区熔法垂直梯度凝固法垂直布里奇曼法水平布里奇曼法10.2 体单晶生长方法体单晶生长垂直生长水平生长直拉法磁控8我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10.2.1 直拉法直拉法n n温度在熔点附近n n籽晶浸入熔体n n一定速度提拉籽晶10.2.1 直拉法温度在熔点附近9我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n n最大生长速度n n熔体中的对流n n生长界面形状n n各阶段生长条件的差异最大生长速度10我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10.2.2 直拉生长技术的改进直拉生长技术的改进n n磁控直拉法-Sin n连续生长法-Sin n液体覆盖直拉法-GaAs，InP，GaP，GaSb，InAsn n蒸汽控制直拉法-GaAs，InP10.2.2 直拉生长技术的改进磁控直拉法-Si11我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10.2.3 悬浮区熔法悬浮区熔法n n利用悬浮区的移动进行提纯和生长n n无坩埚生长技术，减少污染n n杂质分凝n nSi10.2.3 悬浮区熔法利用悬浮区的移动进行提纯和生长12我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10.2.4 垂直梯度凝固法和垂直布里垂直梯度凝固法和垂直布里奇曼法奇曼法n nVGFVGFn n多段加热炉多段加热炉n n温度梯度温度梯度n nGaAsGaAs，InPInPn nVBVBn n加热炉相对于石英管加热炉相对于石英管移动移动n n温度梯度温度梯度n nCdTeCdTe，HgSHgS，CdSeCdSe，HgSeHgSe10.2.4 垂直梯度凝固法和垂直布里奇曼法VGFVB13我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物例子：硅的单晶生长例子：硅的单晶生长第一步：石第一步：石第一步：石第一步：石 英（英（英（英（90%90%）还）还）还）还 原原原原 脱脱脱脱 氧氧氧氧 成成成成 为为为为 熔熔熔熔 炼炼炼炼 级级级级 硅（硅（硅（硅（9999）例子：硅的单晶生长第一步：石 英（90%）还 原 脱 氧 14我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第二步：熔第二步：熔第二步：熔第二步：熔 炼炼炼炼 级级级级 硅（硅（硅（硅（9999）到电子级多晶硅）到电子级多晶硅）到电子级多晶硅）到电子级多晶硅第二步：熔 炼 级 硅（99）到电子级多晶硅15我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物粗硅提纯到电子级多晶硅粗硅提纯到电子级多晶硅n n粗硅与氯化氢在粗硅与氯化氢在200200以上反应以上反应 Si Si十十3HCl=SiHCl3HCl=SiHCl3 3+H+H2 2n n实际反应极复杂，除生成实际反应极复杂，除生成SiHClSiHCl3 3外，还可能生外，还可能生成成SiHSiH4 4、SiHSiH3 3ClCl、SiHSiH2 2Cl2Cl2、SiClSiCl4 4等各种氯化硅等各种氯化硅烷烷n n合成温度宜低，温度过高易生成副产物合成温度宜低，温度过高易生成副产物n n其中三氯代硅烷产量大、质量高、成本低的优其中三氯代硅烷产量大、质量高、成本低的优点，是当前制取多晶硅的主要方法点，是当前制取多晶硅的主要方法粗硅提纯到电子级多晶硅粗硅与氯化氢在200以上反应16我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物精馏精馏n n利用杂质和利用杂质和SiHClSiHCl3 3沸点不同，用精馏的方法分沸点不同，用精馏的方法分离提纯离提纯 n n沸点沸点 SiCl SiCl4 4(57.6(57.6o oC)C)SiHCl SiHCl3 3(33(33o oC)C)SiH SiH2 2ClCl2 2(8.2(8.2o oC)C)SiH SiH3 3Cl(-30.4Cl(-30.4o oC)C)SiH SiH4 4(-112(-112o oC)C)HCl(-84.7 HCl(-84.7o oC)C)精馏利用杂质和SiHCl3沸点不同，用精馏的方法分离提纯 17我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物硅的单晶生长硅的单晶生长第三步：电子级多晶硅到单晶硅第三步：电子级多晶硅到单晶硅第三步：电子级多晶硅到单晶硅第三步：电子级多晶硅到单晶硅硅的单晶生长第三步：电子级多晶硅到单晶硅18我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物最后一步：研磨，切割，抛光最后一步：研磨，切割，抛光最后一步：研磨，切割，抛光最后一步：研磨，切割，抛光最后一步：研磨，切割，抛光19我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10.3 片状晶生长片状晶生长n n熔体生长技术，主要用于制备太阳能级用片状硅n n避免硅锭切割造成的损失，节约加工成本10.3 片状晶生长熔体生长技术，主要用于制备太阳能级用片状20我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n nD-Web技术n nS-R技术n nEFG技术D-Web技术21我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10.4 晶片切割晶片切割n n切片切片n n倒角倒角n n腐蚀腐蚀n n抛光抛光n n清洗清洗10.4 晶片切割切片22我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物10.5 半导体外延生长技术半导体外延生长技术n n外延生长技术对于半导体器件具有重要意义外延生长技术对于半导体器件具有重要意义n n在外延生长过程中，衬底起到籽晶的作用，外延在外延生长过程中，衬底起到籽晶的作用，外延层则保持了与衬底相同的晶体结构和晶向层则保持了与衬底相同的晶体结构和晶向n n如果衬底材料和外延层是同一种材料，称为同质如果衬底材料和外延层是同一种材料，称为同质外延外延n n如果衬底材料和外延层不是同一种材料，称为异如果衬底材料和外延层不是同一种材料，称为异质外延质外延10.5 半导体外延生长技术外延生长技术对于半导体器件具有重23我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物外延生长的优点外延生长的优点n n1.1.外延生长中，外延层中的杂质浓度可以方便外延生长中，外延层中的杂质浓度可以方便地通过控制反应气流中的杂质含量加以调节，地通过控制反应气流中的杂质含量加以调节，而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。单而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。单晶生长需要进行杂质掺杂。晶生长需要进行杂质掺杂。n n2.2.外延生长可以选择性的进行生长，不同材料外延生长可以选择性的进行生长，不同材料的外延生长，不同成分的外延生长，这对于器的外延生长，不同成分的外延生长，这对于器件的制备尤为重要。件的制备尤为重要。n n3.3.一些半导体材料目前只能用外延生长来制备，一些半导体材料目前只能用外延生长来制备，如如GaNGaN外延生长的优点1.外延生长中，外延层中的杂质浓度可以方便地24我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第十一章-半导体材料制备ppt课件25我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物外延生长的技术外延生长的技术n n汽相外延汽相外延 （Vapor Phase EpitaxyVapor Phase Epitaxy）使化学气体中半导体成分结晶在衬底表面，从而生长使化学气体中半导体成分结晶在衬底表面，从而生长出半导体层的过程称为汽相外延。出半导体层的过程称为汽相外延。n n液相外延液相外延 （Liquid Phase EpitaxyLiquid Phase Epitaxy）采用从溶液中再结晶原理的外延生长方法称液相外延采用从溶液中再结晶原理的外延生长方法称液相外延;n n分子束外延分子束外延 （Molecular Beam EpitaxyMolecular Beam Epitaxy）分子束外延是在超高真空条件下精确控制原材料的分分子束外延是在超高真空条件下精确控制原材料的分子束强度，并使其在加热的基片上进行外延生长的一子束强度，并使其在加热的基片上进行外延生长的一种技术。种技术。外延生长的技术汽相外延（Vapor Phase Epita26我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物汽相外延生长的优点汽相外延生长的优点n n1.1.汽相外延生长具有生长温度低和纯度高的优点汽相外延生长具有生长温度低和纯度高的优点n n2.2.汽相外延技术为器件的实际制造工艺提供了更汽相外延技术为器件的实际制造工艺提供了更大的灵活性大的灵活性n n3.3.汽相外延生长的外延层和衬底层间具有非常明汽相外延生长的外延层和衬底层间具有非常明显清晰的分界显清晰的分界n n因此，汽相外延技术是制备器件中半导体薄膜的因此，汽相外延技术是制备器件中半导体薄膜的最重要的技术手段最重要的技术手段汽相外延生长的优点1.汽相外延生长具有生长温度低和纯度高的27我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1）真空热蒸发沉积）真空热蒸发沉积n n真空热蒸发沉积是物理气相沉积技术的一种。真空热蒸发沉积是物理气相沉积技术的一种。n n所谓的物理气相沉积是指利用某种物理过程，所谓的物理气相沉积是指利用某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒子轰击时物质表面如物质的热蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程。薄膜的可控转移的过程。n n所谓的热蒸发，是指蒸发材料在真空室中被加所谓的热蒸发，是指蒸发材料在真空室中被加热到足够温度时，物质从固相变成气相的过程。热到足够温度时，物质从固相变成气相的过程。1）真空热蒸发沉积真空热蒸发沉积是物理气相沉积技术的一种。28我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第十一章-半导体材料制备ppt课件29我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物饱和蒸气压饱和蒸气压n n众所都知，任何物质总在不断众所都知，任何物质总在不断地发生着固、气、液三态变化。地发生着固、气、液三态变化。n n设在一定环境温度设在一定环境温度T T下，从固下，从固体物质表面蒸发出来的气体分体物质表面蒸发出来的气体分子与该气体分子从空间回到该子与该气体分子从空间回到该物质表面的过程能达到平衡，物质表面的过程能达到平衡，该物质的饱和蒸气压为该物质的饱和蒸气压为PsPs：n n饱和蒸气压和温度呈指数关系，饱和蒸气压和温度呈指数关系，随着温度的升高，饱和蒸气压随着温度的升高，饱和蒸气压迅速增加。迅速增加。H为分子蒸发热K为积分常数R8.3l44焦耳/摩尔 饱和蒸气压众所都知，任何物质总在不断地发生着固、气、液三态变30我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2）化学气相沉积）化学气相沉积n n化学气相沉积化学气相沉积(CVD)(CVD)是半导体工业中应用最为是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。n n从理论上来说，它是很简单的：两种或两种以从理论上来说，它是很简单的：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。沉积到晶片表面上。n n沉积氮化硅膜沉积氮化硅膜(Si(Si3 3N N4 4)就是一个很好的例子，就是一个很好的例子，它是由硅烷和氮反应形成的。它是由硅烷和氮反应形成的。2）化学气相沉积化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为31我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物化学气相沉积的优点化学气相沉积的优点n n准确控制薄膜的组分和掺杂水平n n可在复杂的衬底上沉积薄膜n n不需要昂贵的真空设备n n高温沉积可改善结晶完整性n n可在大尺寸基片上沉积薄膜化学气相沉积的优点准确控制薄膜的组分和掺杂水平32我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第十一章-半导体材料制备ppt课件33我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物例子：硅的气相外延生长例子：硅的气相外延生长n n将硅衬底在还原性气氛中加热，并输入硅源气将硅衬底在还原性气氛中加热，并输入硅源气体，使之反应，生成硅原子沉积在衬底上，长体，使之反应，生成硅原子沉积在衬底上，长出具有与衬底相同晶向的硅单晶层。出具有与衬底相同晶向的硅单晶层。n n主要参数：衬底温度，源气体流量和载气流量主要参数：衬底温度，源气体流量和载气流量n n衬底温度影响对外延层的晶体完整性和生长速衬底温度影响对外延层的晶体完整性和生长速度；度；n n源气体流量影响生长速度；源气体流量影响生长速度；n n载气流量影响外延层厚度的均匀性；载气流量影响外延层厚度的均匀性；例子：硅的气相外延生长将硅衬底在还原性气氛中加热，并输入硅源34我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物硅源硅源性质性质SiClSiCl4 4SiHClSiHCl3 3SiHSiH2 2ClCl2 2SiHSiH4 4常温常压常温常压液体液体液体液体气体气体气体气体沸点沸点57.157.131.731.78.28.2112112分子量分子量169.9169.9135.5135.5101.0101.032.132.1SiSi含量含量16.516.520.720.727.827.887.587.5最佳生长温度最佳生长温度11501150110011001050105010001000生长速度生长速度小小中中大大中中空气中反应空气中反应冒烟冒烟冒烟冒烟着火着火着火着火高温热分解高温热分解小小小小中中大大硅源性质SiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH4常温常压35我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n nSiClSiCl4 4和和SiHClSiHCl3 3在常温在常温常压下是液体，向反常压下是液体，向反应器输运时，需要用应器输运时，需要用辅助设备，操作麻烦辅助设备，操作麻烦n n但源容易获得高纯度但源容易获得高纯度n nSiH2Cl2SiH2Cl2和和SiH4SiH4常温常常温常压下是气体，输运操压下是气体，输运操作简单，含作简单，含SiSi量高；量高；n n但源的提纯较难但源的提纯较难n n在空气中易燃，安全在空气中易燃，安全性不好性不好SiCl4和SiHCl3在常温常压下是液体，向反应器输运时，36我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物氢还原氢还原SiCl4硅外延硅外延n nSiCl4具有来源丰富，稳定性好，易于提纯，工艺成熟，生产安全等特点，在工业生长中得到广泛使用。n n一般以氢气作为还原剂和载运气体以及稀释气体氢还原SiCl4硅外延SiCl4具有来源丰富，稳定性好，易于37我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物卧式卧式卧式38我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物硅外延生长步骤硅外延生长步骤（1 1）硅片清洗）硅片清洗（2 2）装硅片）装硅片（3 3）通氢排气）通氢排气（4 4）升温）升温（5 5）高温处理）高温处理（6 6）气相抛光）气相抛光（7 7）通氢排气）通氢排气（8 8）外延生长）外延生长（9 9）通氢排气）通氢排气（1010）降温）降温（1111）开炉取片）开炉取片硅外延生长步骤（1）硅片清洗39我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（1）硅片清洗）硅片清洗n n清洗的目的：去除表面杂质，获得清洁的表面，有利于外延生长n n表面杂质的来源：硅片是硅锭经过定向、切割、研磨、倒角、腐蚀、抛光、清洗等工序制备的。n n存放和使用过程中，环境不清洁也会带来杂质的污染。（1）硅片清洗清洗的目的：去除表面杂质，获得清洁的表面，有利40我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物表面杂质的类型表面杂质的类型以分子形式附在硅表面：物理吸附油污染以离子形式附在硅表面：化学吸附腐蚀液污染以原子形式吸附在表面：原子附着加工机械表面杂质的类型以分子形式附在硅表面：物理吸附油污染以离子41我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物清洗步骤清洗步骤（1 1）丙酮和乙醇超声清洗去除有机物）丙酮和乙醇超声清洗去除有机物（2 2）1 1号洗液清洗号洗液清洗 （温度（温度80800 0C C，时间，时间1515分钟）分钟）高纯去离子水过氧化氢氨水高纯去离子水过氧化氢氨水 比例：比例：7:1:1 7:1:1（3 3）2 2号洗液清洗（温度号洗液清洗（温度80800 0C C，时间，时间1515分钟）分钟）高纯去离子水过氧化氢盐酸高纯去离子水过氧化氢盐酸 比例：比例：8:2:1 8:2:1（4 4）去离子水冲洗干净）去离子水冲洗干净清洗步骤（1）丙酮和乙醇超声清洗去除有机物42我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2）装衬底片）装衬底片衬底片要求：光亮，平整，无亮点，无划痕，无水迹，无灰尘衬底放在基座上，不要太靠近基座的边缘；装衬底时，防止划伤衬底表面和落上灰尘（2）装衬底片衬底片要求：光亮，平整，无亮点，无划痕，无水迹43我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（3）通氢排气）通氢排气目的：1.将空气排出，避免加热时爆炸；2.保证生长过程中氢气的纯度一般会在系统中加一个真空系统，在通氢前，先把系统抽成真空状态，然后再通氢气（3）通氢排气目的：1.将空气排出，避免加热时爆炸；44我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（4）升温）升温n n升到反应所需要的温度n n注意升温速率（4）升温升到反应所需要的温度45我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（5）高温处理）高温处理n n温度升到12000C时，保温10分钟，进行高温处理n n目的是对衬底进一步清洁：1.除去吸附在衬底表面的杂质；2.除去表面的薄层SiO2，生成的SiO易挥发（5）高温处理温度升到12000C时，保温10分钟，进行高温46我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（6）气相抛光）气相抛光n n气相抛光的目的是对衬底表面进行腐蚀，以除去衬底表面1um的薄层，使硅表面以纯净的硅原子，晶格较完整的状态进行外延生长n n温度：12000C；时间10分钟；腐蚀用HCl浓度为总氢气载气的1%左右（6）气相抛光气相抛光的目的是对衬底表面进行腐蚀，以除去衬底47我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（7）通氢排气）通氢排气n n目的是排出反应室内残余的HCl等杂质n n通氢排气时间一般为5分钟（7）通氢排气目的是排出反应室内残余的HCl等杂质48我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（8）外延生长）外延生长n n生长温度118012000Cn n通SiCl4，在高温下氢气和SiCl4反应，还原出硅原子并在衬底上进行外延生长n n可以改变各种气体的流量，以达到最佳参数（8）外延生长生长温度118012000C49我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（9）通氢排气）通氢排气n n外延生长后，关闭SiCl4n n保温，接着通氢气5分钟，排出反应室内的各种残余气体和副产物（9）通氢排气外延生长后，关闭SiCl450我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（10）降温）降温n n一边通氢气，并分不同温度段进行降温n n在8000C以上，要缓慢降温，以消除外延层的内应力（10）降温一边通氢气，并分不同温度段进行降温51我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（11）开炉取片）开炉取片n n主要是防止污染n n用肉眼观察外延层质量（片面明亮，无大亮点，无划痕等）n n后面接着用专门的仪器设备进行检测。（11）开炉取片主要是防止污染52我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4）金属有机物化学气相沉积）金属有机物化学气相沉积n nMOCVD是1968年马纳赛维特（Manasevit）首先提出，已经发展成为化合物半导体材料的主要生长手段n n基本原理：利用II，III族元素的烷基化合物的蒸气与V族或者VI族的氢化物或者烷基化合物气体混合，在一定温度下发生热解，合成反应，在衬底上沉积出化合物半导体材料4）金属有机物化学气相沉积MOCVD是1968年马纳赛维特（53我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物MOCVD的特点的特点n n1.1.适应性强，可以生长大部分化合物半导体材料适应性强，可以生长大部分化合物半导体材料化合物化合物源源生长温度生长温度GaAsGaAs(CH(CH3 3)3 3Ga Ga AsHAsH3 3650650750750GaPGaP(CH(CH3 3)3 3Ga Ga PHPH3 3700700800800GaNGaN(CH(CH3 3)3 3Ga Ga NHNH3 395095010501050AlNAlN(CH(CH3 3)3 3Al Al NHNH3 312501250InPInP(C(C2 2H H5 5)3 3In In PHPH3 3650650725725InAsInAs(C(C2 2H H5 5)3 3In In AsHAsH3 3650650700700ZnSZnS(C(C2 2H H5 5)2 2Zn Zn H H2 2S S750750ZnSeZnSe(C(C2 2H H5 5)2 2Zn Zn H H2 2SeSe700700750750MOCVD的特点1.适应性强，可以生长大部分化合物半导体材54我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n n2.2.可以通过精确控制各种气体的流量来控制外延可以通过精确控制各种气体的流量来控制外延层的组分，电学和光学性质层的组分，电学和光学性质n n3.3.可以生长原子级的超薄层以及多层、异质结构可以生长原子级的超薄层以及多层、异质结构材料，超晶格，量子阱等微结构材料材料，超晶格，量子阱等微结构材料n n4.4.可以生长大面积均匀薄膜，膜的均匀性和电学可以生长大面积均匀薄膜，膜的均匀性和电学性重复性较好，易于产业化性重复性较好，易于产业化n n5.MOCVD5.MOCVD介于介于LPELPE和和MBEMBE二者之间二者之间(速率、纯度速率、纯度)2.可以通过精确控制各种气体的流量来控制外延层的组分，电学55我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物MOCVD系统系统MOCVD系统56我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第十一章-半导体材料制备ppt课件57我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物Vacuum andExhaust systemGas handle systemComputerControlReactorMOCVD Growth SystemVacuum andComputerReactorMOCVD58