固相外延(Sohd Pha⒃Epitav,SPE)是將晶體襯底上的非晶(或多晶)薄膜(或區(qū)域)在高溫下退火, MAX1811ESA使其轉(zhuǎn)化為單晶。例如,單晶硅片采用離子注入工藝摻雜①,當摻雜劑量大或能量高時,雜質(zhì)注入區(qū)域出現(xiàn)非晶化,這時通過高溫退火,如在950℃保溫30min,使非晶區(qū)域固相外延轉(zhuǎn)化為單晶。SPE工藝常常和其他薄膜制備I藝聯(lián)合使用來生長外延層。金屬有機物化學氣相外延就是先在外延襯底上采用薄膜淀積方法生長多晶或非晶薄膜,然后通過固相外延將多品或非晶薄膜轉(zhuǎn)化為單晶外延層的工藝技術。

   SPE工藝的關鍵是工藝溫度和保溫時間。外延前固體晶化程度不同,外延溫度和時問也不同:品化程度越低,工藝溫度越高,保溫時間越長。實際上提高工藝溫度和延長保溫時間,sPE的外延層晶

   ①離子注人摻雜,將在第2單元的第6章介紹。

   格就越完整。但長時間高溫會帶來擴散引起的雜質(zhì)再分布現(xiàn)象,且長時間高溫也增加了工藝成本。因此,在保證SPE外延層晶格完整的條件下,應盡量降低工藝溫度和縮短工藝時間。

   先進外延技術及發(fā)展趨勢

   微電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展要求作為芯片襯底的硅外延層晶格更加完整;厚度越來越薄,且精確可控;雜質(zhì)無再分布現(xiàn)象,外延界面雜質(zhì)是陡變分布;襯底材料多樣化,如單晶、非晶、異質(zhì)材料。由此,外延工藝的發(fā)展一方面是在原有工藝基礎上的改進、完善和提高,如VPE工藝溫度的不斷降低,MBE原位監(jiān)控裝置的更加完備,SPE出現(xiàn)的快速退火工藝等;另一方面,多種技術組合形成了先進的外延工藝,如薄膜淀積/固相外延兩步外延工藝等。另外,隨著微/納電子技術、光電子技術的發(fā)展,Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體外延工藝成為近年研究的熱點,其采用的工藝方法主要有金屬有機物氣相外延、化學束外延等。