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《半导体硅及硅基材料研究中的几个问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第30卷 第5期上 海 金 属Vol130,No1512008年9月SHANGHAIMETALSSeptember,2008半导体硅及硅基材料研究中的几个问题屠海令(北京有色金属研究总院半导体材料国家工程研究中心,北京 100088) 【摘要】 叙述了大直径硅单晶生长,计算机数值模拟以及绝缘体上硅(SOI)、锗硅(SiGe)和应变硅等硅基材料的研究进展,讨论了硅中缺陷演化、杂质特性、缺陷工程和表面与界面质量控制,展望了后摩尔时代半导体硅及硅基材料的发展前景。【关键词】 大直径硅单晶 硅基材料 缺陷 杂质SEVERALISSUESINSEMICONDUCTORSI
2、LICONANDSILICONBASEDMATERIALSRESEARCHTuHailing(NationalEngineeringResearchCenterforSemiconductorMaterials,GeneralResearchInstituteforNonferrousMetals)【Abstract】 Thefeaturesizeoftheintegratedcircuitshascontinuouslyreducedandthemajorsiliconwaferdiametershiftingto300mm.Thechallengeconfro
3、ntedbydemandinghigherqualityandlowercosthasbeenthemostpressingissueforsemiconductorsiliconmaterials.Thecurrentpaperreviewsthedevelopmentofthelargediametersiliconcrystalgrowth,defects,impuritiesinsilicon,thesurfaceandinterfacequalitycontrolanddefectengineering.Theemergingsiliconbasedma
4、terials:silicononinsulator(SOI),silicongermanium(SiGe)andstrainedsiliconhavebeendiscussed.Theprosperityofbulksiliconandsiliconbasedmaterialsinthe“MorethanMoore”(MtM)erahasbeenforecasted.【KeyWords】 LargeDiameterSiliconCrystals,SiliconBasedMaterials,Defects,Impurities1 前言和发展,已在器件与电路应用方面
5、取得了引人注半导体硅作为信息产业的基础材料已有半个目的进展。世纪的历史。近年来,微P纳电子、光电子技术2 大直径硅单晶生长的发展不断对半导体硅材料提出新的需求。2007进入21世纪以来,大直径硅单晶一直是热年国际半导体技术路线图(ITRS)列出了一系列[1]门的研发课题,图1所示为直拉硅单晶生长中更严格的材料标准。大直径硅单晶和硅基材料的传质、传热及缺陷形成的过程。目前国际上均匀性、完整性及表面质量将成为决定新一代器300mm硅片已经超过总消耗量的30%以上,我件性能、成品率和可靠性的重要因素。国也于1997年拉制出300mm硅单晶。国际半导对于纳米集成电路所需的
6、直径300mm(12体材料与设备协会(SEMI)制定了直径300mm英寸)的硅片来说,其几何参数、金属污染和缺硅片的标准,但生长高质量300mm或更大直径陷密度、表面与界面的质量等都面临着新的挑的硅单晶仍面临诸多方面的问题:如坩埚中热对战。硅材料的标准、检测技术和成本也将成为今流随熔体量增大愈加强烈,表示热对流驱动作用后研究的主要内容和推动产业发展的关键。此的无量纲数Gr迅速增大,导致湍流,严重影响外,SOI、SiGe及应变硅等硅基材料的性能研究大直径单晶的完整性和均匀性;传统的细颈难以与技术开发日臻成熟,作为体硅材料的重要补充支撑几百千克重的晶棒,同时细颈部位温
7、度增作者简介:屠海令,男,中国工程院院士,北京有色金属研究总院院长,教授,博士生导师2上 海 金 属第30卷高,缩颈过程易产生位错并迅速延伸;点缺陷影三部分。而美国半导体工业协会(SIA)则提出响明显,消除点缺陷及其扩展缺陷更加困难;晶硅单晶直径由300mm直接过渡到450mm比较合体生长研究成本大幅增加,这意味着必须加强计理。最新的ITRS提议2012～2016年作为引入算机数值模拟工作,减少实验次数。450mm硅材料的目标时段。图2 部份三维数值模拟硅单晶生长的网格结构3 杂质行为与材料性能硅中金属特别是过渡金属杂质具有很高的电图1 大直径硅单晶生长中传质、活
8、性。铁、铜
