固相外延(Sohd Pha⒃Epitav,SPE)是将晶体衬底上的非晶(或多晶)薄膜(或区域)在高温下退火, MAX1811ESA使其转化为单晶。例如,单晶硅片采用离子注入工艺掺杂①,当掺杂剂量大或能量高时,杂质注入区域出现非晶化,这时通过高温退火,如在950℃保温30min,使非晶区域固相外延转化为单晶。SPE工艺常常和其他薄膜制备I艺联合使用来生长外延层。金属有机物化学气相外延就是先在外延衬底上采用薄膜淀积方法生长多晶或非晶薄膜,然后通过固相外延将多品或非晶薄膜转化为单晶外延层的工艺技术。

   SPE工艺的关键是工艺温度和保温时间。外延前固体晶化程度不同,外延温度和时问也不同:品化程度越低,工艺温度越高,保温时间越长。实际上提高工艺温度和延长保温时间,sPE的外延层晶

   ①离子注人掺杂,将在第2单元的第6章介绍。

   格就越完整。但长时间高温会带来扩散引起的杂质再分布现象,且长时间高温也增加了工艺成本。因此,在保证SPE外延层晶格完整的条件下,应尽量降低工艺温度和缩短工艺时间。

   先进外延技术及发展趋势

   微电子产品的迅猛发展要求作为芯片衬底的硅外延层晶格更加完整;厚度越来越薄,且精确可控;杂质无再分布现象,外延界面杂质是陡变分布;衬底材料多样化,如单晶、非晶、异质材料。由此,外延工艺的发展一方面是在原有工艺基础上的改进、完善和提高,如VPE工艺温度的不断降低,MBE原位监控装置的更加完备,SPE出现的快速退火工艺等;另一方面,多种技术组合形成了先进的外延工艺,如薄膜淀积/固相外延两步外延工艺等。另外,随着微/纳电子技术、光电子技术的发展,Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体外延工艺成为近年研究的热点,其采用的工艺方法主要有金属有机物气相外延、化学束外延等。