专利名称:绝缘衬底上混合源双面硅单晶生长的制作方法
本发明属于半导体器件及集成电路制造技术，是一种在绝缘衬底上双面同时进行硅单晶外延生长，从而一次实现“单晶硅/绝缘衬底/单晶硅”结构的化学气相淀积工艺。
目前实现“单晶硅/绝缘材料/单晶硅”结构可用于集成电路CMOS/SOI等制造，它可缩小尺寸，提高集成度;寄生电容小，器件速度高和易于器件隔离，因此它是一种开拓形式的材料结构。完成这种材料结构当前采用化学气相淀积(CVD)法和激光回熔再结晶法。现在采用化学气相淀积法只实现了在硅衬底上生长MgO·Al2O3，然后再生长淀积单晶硅的“单晶硅/绝缘材料/单晶硅”结构。但该工艺方法繁琐，实现困难很大，仅限于“单晶硅/MgO·Al2O3/单晶硅”结构，并且最后淀积的单晶硅层完整性差。激光回熔再结晶法，是将淀积于绝体层上的多晶硅，用激光回熔后，反复扫描，实现由多晶向单晶的转化。该工艺方法繁琐，再结晶层由于扫描出现条纹，单晶化不完全，难以用于生产。
本发明的特点在于以绝缘材料为衬底而不以硅材料为衬底，采用先对绝缘衬底两面进行硅烷外延，生长一薄层硅单晶;然后在原位进行四氯化硅和硅烷混合源硅外延生长，最后完成“单晶硅/绝缘材料/单晶硅”的材料结构。
首先将硅烷通入高温下的反应管(图1中)，使硅烷淀积硅能够有效地将绝缘衬底完全包裹起来。然后将硅烷和四氯化硅按一定比例混合通入高温反应管，进行硅单晶生长。最后完成“单晶硅/绝缘衬底/单晶硅”结构。绝缘衬底的选择由半导体器件要求而选定。外延温度900℃～1150℃硅烷和四氯化硅混合比例为SiCl4摩尔浓度/SiH4摩尔浓度＝1/9～9/1。其它外延指标可由实际的器件要求而决定。
本发明设备简单，操作方便，生长速率快，双面单晶硅厚度均匀单晶质量好，对绝缘衬底无气相腐蚀，便于生产应用。
图1是实验装置图。1为四氯化硅瓶。2为硅烧瓶。3为反应管。4为高频感应加热装置。5为包硅石墨基座。
图2为绝缘衬底架图。6为包硅石墨基座。7为包硅石墨架。8为绝缘衬底。
权利要求
1.一种在绝缘衬底上的硅烧和四氯化硅混合源双面硅单晶生长工艺，其特征在于首先用硅烷淀积硅将绝缘衬底包裹起来，然后将硅烷和四氯化硅按一定比例混合，以氢气为载气进行原位硅单晶生长，并且在双面一次生长完毕。
2.一种按照权利要求
1所述的绝缘衬底上的硅单晶生长工艺，其特征在于首先在900℃～1080℃条件对绝缘衬底包裹0.5微米以上的单晶硅，然后在原位进行硅烷和四氯化硅混合源硅单晶生长。
3.一种按照权例要求1和2所述的硅烷和四氯化硅混合源硅单晶生长，其外延生长温度为950～1150℃，混合比例是四氯化硅摩尔浓度/硅烷摩尔浓度＝9/1～1/9。
专利摘要
本发明是一种半导体器件及集成电路制造中的化学气相硅淀积工艺，其目的在于实现“单晶硅/绝缘材料/单晶硅”的半导体材料结构。其特点是该结构外延一次完成，生长速率快，单晶厚度均匀，质量好，设备简单，操作方便，对绝缘衬底无气相腐蚀，便于生产应用。
文档编号C30B25/22GK86100027SQ86100027
公开日1987年7月15日 申请日期1986年1月6日
发明者杨树人, 汤广平, 全宝富 申请人:吉林大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan