分子束外延示意图如图⒊17所示,分子束外延是在超高真空条件下,由装有各种所需组分源的喷射炉对各组分源加热,产生的源蒸气经小孔准直后形成分子束或原子束,MAX1705EEE直接喷射到适当温度的单晶衬底上,同时控制分子束对衬底扫描,使分子或原子按衬底晶向排列,在衬底上一层一层地“生长”形成外延层。外延物质是原子的又称为原子束外延分子束外延最早由G,Gullther提出,20世纪60年代后期,开始用于外延GaAs薄膜,到1977年以后,分子束外延开始用于制各其他技术所不能生长的新材料或复杂结构的外延薄膜,直到⒛世纪80年代初期它才被用于外延硅。目前,在微电子工艺中,硅的同质外延只有当外延层很薄或杂质分布结构复杂时才考虑采用分子束外延。

   MBE硅I艺流程为:准备→抽真空→原位清洗9外延生长-停机。

准备阶段,先进行硅衬底的RCA清洗,并腐蚀去除氧化层,将硅衬底装人外延室。

   抽真空,至外延室基压(指未工作之前室内真空度)达10:h以下c

原位清洗,是采用惰性气体的低能束流溅射清洗衬底表面(溅射是指用粒子束流轰击靶使其表层物质被撞飞溅),再升高衬底温度,在800~900℃之间进行数分钟的短时问退火,以使表面被轰击晶格位置的原子重新排列整齐,降温至硅外延温度在450~650°C之问。

   外延生长。打开喷射炉,调整室内压力低于104Pa,生长速率控制在0,01~0.3um/min之间。如果是掺杂工艺应同时打开杂质喷射炉,掺杂浓度由掺杂物束流与硅束流的相对通量进行适量调节,硅和杂质束流到达衬底,生长外延层。在外延生长过程中由实时监测装置监控外延过程,至所需外延层厚度后,关闭喷射炉。