[其他]絕緣襯底上混合源雙面硅單晶生長

無效

• 申請號: 86100027
• 申請日: 1986-01-06
• 公開（公告）號: CN86100027A
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 楊樹人;湯廣平;全寶富
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02;C30B25/22
• 代理公司: 吉林大學專利事務所
• 代理人: 楊德勝

本發明屬于半導體器件及集成電路制造技術，是一種在絕緣襯底上雙面同時進行硅單晶外延生長，從而一次實現“單晶硅/絕緣襯底/單晶硅”結構的化學氣相淀積工藝。

目前實現“單晶硅/絕緣材料/單晶硅”結構可用于集成電路CMOS/SOI等制造，它可縮小尺寸，提高集成度;寄生電容小，器件速度高和易于器件隔離，因此它是一種開拓形式的材料結構。完成這種材料結構當前采用化學氣相淀積（CVD）法和激光回熔再結晶法。現在采用化學氣相淀積法只實現了在硅襯底上生長MgO·Al₂O₃，然后再生長淀積單晶硅的“單晶硅/絕緣材料/單晶硅”結構。但該工藝方法繁瑣，實現困難很大，僅限于“單晶硅/MgO·Al₂O₃/單晶硅”結構，并且最后淀積的單晶硅層完整性差。激光回熔再結晶法，是將淀積于絕體層上的多晶硅，用激光回熔后，反復掃描，實現由多晶向單晶的轉化。該工藝方法繁瑣，再結晶層由于掃描出現條紋，單晶化不完全，難以用于生產。

本發明的特點在于以絕緣材料為襯底而不以硅材料為襯底，采用先對絕緣襯底兩面進行硅烷外延，生長一薄層硅單晶;然后在原位進行四氯化硅和硅烷混合源硅外延生長，最后完成“單晶硅/絕緣材料/單晶硅”的材料結構。

首先將硅烷通入高溫下的反應管（圖1中），使硅烷淀積硅能夠有效地將絕緣襯底完全包裹起來。然后將硅烷和四氯化硅按一定比例混合通入高溫反應管，進行硅單晶生長。最后完成“單晶硅/絕緣襯底/單晶硅”結構。絕緣襯底的選擇由半導體器件要求而選定。外延溫度900℃～1150℃硅烷和四氯化硅混合比例為SiCl₄摩爾濃度/SiH₄摩爾濃度＝1/9～9/1。其它外延指標可由實際的器件要求而決定。

本發明設備簡單，操作方便，生長速率快，雙面單晶硅厚度均勻單晶質量好，對絕緣襯底無氣相腐蝕，便于生產應用。

圖1是實驗裝置圖。1為四氯化硅瓶。2為硅燒瓶。3為反應管。4為高頻感應加熱裝置。5為包硅石墨基座。

圖2為絕緣襯底架圖。6為包硅石墨基座。7為包硅石墨架。8為絕緣襯底。