生长速率与温度的关系 在较高高温下，取决于气体源分子转移到生长层表面
的快慢 质量转移控制。 在较底温度时，取决于生长层表面进行的化学反应速
率 表面反应控制。
外延层中的杂质分布
自掺杂：凡是非反应气体中有意掺入的杂质所引起的对外 延层施加的掺杂
原因： 1、由于外延生长必须在1000度以上的高温下进行的，不 可避免的会存在杂质的热扩散和热迁移 2、由于反应产物氯化氢对衬底的腐蚀，其中的杂质就会 释放进入外延层
反应设备
采用卧室的反应器 由石英反应腔，石墨基座，高频感应 加热系统等
反应流程
装片 通氢气清除石英管内中空气 升温，一般为1100－1200℃ 通氢气消除表面氧化层或HCl去除表面损伤层。 去除HCl和杂质 通氢气及掺杂源，获得经过掺杂的硅层 关闭氢气，恒温数分钟。 缓慢降温，300℃下可以取片
外延技术用于MOS器件集成化可显著提高电路的 速度
提高电阻率可以提高载流子的迁移率，从而增大了MOS 电路的充放电电流，缩短了充放电时间，提高工作速度。 减小MOS器件的电容效应，高电阻率的外延层使器件的 寄生电容，扩散电容均减小，缩短了充放电时间。
可以解决CMOS集成电路的闭锁效应
CMOS闭术的灵活性由利于提高IC集成度 实现隔离技术：由于在进行隔离墙扩散时，横向扩散与纵 向扩散的距离几乎相等，如果外延层较厚，相应的增加了 横向扩散的距离，降低了集成度。
有利于提高少子寿命，降低IC存储单元的漏电流 集成电路的有源区在高温的条件下常会诱生处大量的热缺 陷和微缺陷 ，这些缺陷加速了金属杂质的扩散，杂质与 微缺陷相互作用，导致漏电流增大，发生低击穿现象，功 耗增大，成品率降低。
采用RF射频加热的理由：
1、升温速度快，降温速度快 2、温度稳定性好
3、射频感应加热可使反应器腔体壁温度远低于石墨基座 ，
保证产物“择温淀积”在硅衬底上。
外延生长的工艺环境
生长速率与浓度的关系 在硅气相淀积中，在低浓度时生长速率与浓度成正比，
高浓度时，反而降低，主要是产生了逆向腐蚀作用。
CMOS倒相器中的寄生元器件结构
外延方法
物理气相外延 蒸发 溅射 ，化学气相外延 通过化学反 应来激活或强化生长的过程
液相外延 金属有机CVD 淀积金属以及氧化物的多晶或无定型膜 分子束外延 淀积GaAs异质外延层
硅气相外延
利用硅的气态化合物，经过化学反应在硅的表面生长一层
单晶硅，SiCl4＋2H2＝Si＋4HCl。
降低自掺杂效应的方法
在衬底上生长一层较薄的外延层，由它盖住衬底，阻止杂 质的蒸发
外延生长前用氯化氢气相抛光 除掉衬底表面的微量污染 物。
可以经过离子注入的埋层来降低衬底表面的杂质浓度。
精品课件！
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外延层生长缺陷
按位置分类有表面缺陷和体内缺陷 在一定的生长速率下，晶格缺陷密度随温度的降低而增加
在一定的淀积温度下，晶格缺陷又随生长速率的增加而增 多
外延生长：在单晶衬底上淀积一层薄的单晶层，单晶取向 值取决于源衬底的结晶晶向。
同质外延 当衬底与外延层具有相同材料
异质外延 外延结
扩散结
外延形成的PN结不是通过杂质补偿形成的，接近于理想 的突变结
外延层的优点
可以获得理想高质量的硅材料
在单晶材料加工过程中，不可避免地引入严重的表面机 械损伤及表面自吸附足够多的杂质，虽然经历了切割，研 磨和抛光，也许能达到很好的光洁度和平整度，但是也存 在肉眼看不见的缺陷。