文档介绍：硅衬底基研究进展洪炜等
硅衬底基研究进展‘
洪炜朱丽萍叶志镇唐海平倪贤锋赵浙
浙江大学硅材料国家重点实验室, 杭州
摘要由于硅具有价格低、热导率高、大直径单晶生长技术成熟等优势以及在光电集成方面的应用潜力,
基器件成为一个研究热点。然而, 与之间的热失配容易引起薄膜开裂这是限制及其它电子器件
结构生长的一个关健问题。近年来, 随着工艺的发展, 晶体质量得到大幅度的提高。同时不少研究小组成功地在
衬底上制造出。介绍了薄膜开裂问题及近期硅衬底基的研究进展。
关键词硅衬底薄膜开裂
中图分类号十十文献标识码
一、
, , 。
、,
一, ,
, 嗯,
毛,
,
,
一
, , ,
格失配引起的位错并不敏感。对来说, 由于热膨胀系数
引言,
石差别较大表导致沁薄膜在生长和降温过程中产生巨大
在蓝宝石和衬底上制造基已经成功实现商的张应力。通常硅片上生长层的厚度超过临界厚度约
业化, 如日本的公司和美国的公司都是基发拌时, 就会引起薄膜开裂。因此, 获得制造所需的厚度
光二极管著名的生产商。然而蓝宝石的绝缘性和衬底的高通常拌同时消除裂纹是在衬底上生长面临的关
价格限制了基进一步发展。而具有低价格、优良键问题。
、、已
的型及型电导高热导率获得大直径单表皿族氮化物与常用衬底材料的性质
,
晶等优势因此作为异质外延生长的衬底是一种有利一
目臼材料
的选择。另外, 成熟的电子器件集成工艺也促使越来越多的
人
研究关注于在同一芯片上实现光电集成。然而, 和衬底
人一
间晶格失配和热失配引起的薄膜开裂、高的位
热导率
、
错密度一不平整的表面形貌, ’〕等问题都制约了
热膨胀系数一
‘基的发展。
衬底晶格失配一一
硅基生长的关键问题衬底热失配一一
, 、,
传统的卜族光电器件如基若面的原子呈六角形排列, 这适合面
一, , 。
位错密度过高会形成暗线缺陷外延生长, 、与的外延关系如图所示
。
, 导致发光迅速衰减相比而言, 公司的蓝宝石衬和户〕认为主要存在种开裂方向, 分别沿
, 一, 、, 、
底单量子阱蓝光尽管位错密度超过其内量子效酉。口丁。和, 引起的解理面分别为妞丁
, 。,
率仍可达到寿命超过川这表明基器件对晶和。
二国家重点基础研究专项经费“”资助一教育部留学回国人员启动基金, 教外司留〕号浙江省自然科
学基金
· · ·
叶志镇男, 联系人, 年生, 教授, 博士生导师一
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材料导报年月第卷第期
图掩模过的基板示意图
裂纹出现在掩模区域上, 由于很高的张应力下, 裂纹优先在
图与的外延关系, ,
被掩模的区域形成并且只出现在基板上而导致层应
· 〕
劝。‘”, “”
门力的部分降低℃表示受压应力区域表示受张应力区域
·
工艺的改进
在上生长外延层, 通常以作为形核层。形
, ,
核层能完全覆盖基板防止被氮化另外由于的晶”