專利名稱:絕緣襯底上混合源雙面硅單晶生長的制作方法
本發(fā)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(fā)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(fā)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。
權利要求
1.一種在絕緣襯底上的硅燒和四氯化硅混合源雙面硅單晶生長工藝，其特征在于首先用硅烷淀積硅將絕緣襯底包裹起來，然后將硅烷和四氯化硅按一定比例混合，以氫氣為載氣進行原位硅單晶生長，并且在雙面一次生長完畢。
2.一種按照權利要求
1所述的絕緣襯底上的硅單晶生長工藝，其特征在于首先在900℃～1080℃條件對絕緣襯底包裹0.5微米以上的單晶硅，然后在原位進行硅烷和四氯化硅混合源硅單晶生長。
3.一種按照權例要求1和2所述的硅烷和四氯化硅混合源硅單晶生長，其外延生長溫度為950～1150℃，混合比例是四氯化硅摩爾濃度/硅烷摩爾濃度＝9/1～1/9。
專利摘要
本發(fā)明是一種半導體器件及集成電路制造中的化學氣相硅淀積工藝，其目的在于實現“單晶硅/絕緣材料/單晶硅”的半導體材料結構。其特點是該結構外延一次完成，生長速率快，單晶厚度均勻，質量好，設備簡單，操作方便，對絕緣襯底無氣相腐蝕，便于生產應用。
文檔編號C30B25/22GK86100027SQ86100027
公開日1987年7月15日 申請日期1986年1月6日
發(fā)明者楊樹人, 湯廣平, 全寶富 申請人:吉林大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan