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外延层的杂质分布

外延层必须是经过掺杂的单晶层。从器件制造的角度考虑,总希望外延层具有均匀的一定量的单一杂质分布,而且要求外延层与衬底界面处杂质分布浓度陡峭一些。

SiCl4氢还原法外延由于在高达1200℃高温下进行,衬底与外延层中杂质相互扩散,从而使衬底与外延层形成杂质浓度缓变分布,这就是外延中的扩散效应。这种效应是可逆的,生成的HCl对硅有腐蚀作用。在衬底腐蚀的同时其中杂质就释放出来,加之在高温外延过程中,高掺杂衬底中的杂质也会挥发,此外整个外延层系统中也存在杂质的沾污源,这三种因素造成的自掺杂效应严重影响了外延的杂质分布,外延电阻率做高也不容易。

SiH4热分解法反应温度低,其化学反应激活能是1.6eV,比SiCl4小0.3eV,可以在1100℃时获得与1200℃下SiCl4反应时相当的生长速率,同时这种方法不产生HCl,无反应腐蚀问题,因而扩散效应和自掺杂现象不如SiCl4严重。如果采用“背封”技术和“二步法”外延,用SiH4热分解法就能获得较为理想的突变结和浓度分布。

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