主讲人:刘士彦
正如前面第一章所讨论的那样,在分立器件和集成电路中最重要的两种半导体是硅和砷化镓,在这一章我们叙述这两种半导体的常用的单晶生长技术,基本的工艺流程是从原料到抛光晶片,
原料经过化学处理做成一个用来生长单晶的高纯多晶半导体。单晶硅锭铸形,以定义材料的直径,切成晶片,这些晶片经过腐蚀和抛光来做成一个光滑的特定的表面,器件将做在其上面。
一种和单晶生长密切相关的技术包含一个单晶半导体层在一个单晶半导体衬底的生长,这叫外延,它是从希腊语epi和taxis得来的,外延工艺提供了一种重要的控制掺杂分布的技术,以至于器件和电流性能可以被优化。
例如,一个掺杂浓度相称低的半导体层可以在一个同型掺杂而浓度很高的衬底外延生长,通过这种方式和衬底相关联的体电阻将被充分地减少,许多新的器件结构,特别是微波和光学器件,可以通过外延工艺制得。在这章的后面我们将考虑讨论一些重要外延生长技术。
从熔体生长单晶有两种基本方法,切克劳斯基法(直拉法)和布里奇曼法,用于半导体行业的大量的(90%)硅单晶是通过直拉法制备的,实际上所有的用于集成电路制造的硅都是用这方法制备的。大部份的砷化镓,在另一方面,是通过布里奇曼法生长的。然而,直拉法在生长大直径的砷化镓方面变得越来越流行。
原始材料
硅的起始材料是一种相当纯的叫做石英的沙子形式。它和各种形式的碳被置于炉中,当很多反应在炉中发生时,总的反应式是
这种工艺生产出纯度98%的冶金级的硅。下一步,硅被磨碎和氯化氢反应生成三氯氢硅(SiHCl3)
Metallurgical [,metə'lɜ:dʒɪkl]冶金的;冶金学的
pulverized ['pʌlvə,raɪz] 压成细粉; ;成粉末的
Chloride [‘klɔːraɪd] 氯化物
三氯氢硅在温室下是液体(沸点32℃),液体分馏除去不要的杂质,净化过后的SiHCl3用于与氢气反应以制备电子级的硅(EGS):
fractional distillation分馏
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