一、外延的基本概念
1） 外延的基本概念：
在制備完好的單晶襯底上，沿其原來晶向，生長(zhǎng)一層厚度、導(dǎo)電類型、電阻率及晶格結(jié)構(gòu)都符合要求的新的單晶層
2） 外延在半導(dǎo)體生產(chǎn)中的作用
實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)濃度突變，優(yōu)化襯底材料性能，設(shè)計(jì)更加靈活
3） 外延的種類：
正向外延、反向外延、直接外延、間接外延、氣相外延、分子束外延等
二、硅的氣相外延
目前主要采用的四氯化硅氫還原法
外延生長(zhǎng)過程中，同時(shí)摻入一定量的三價(jià)或者五價(jià)雜質(zhì)原子，控制摻入的氣相雜質(zhì)類型和流量就可以控制外延層的導(dǎo)電類型和電阻率。
外延生長(zhǎng)設(shè)備采用局部加熱方式，只在放硅襯底的位置加熱（當(dāng)前多采用高頻線圈加熱，現(xiàn)在也有用輻射加熱式桶型反應(yīng)器）。
硅片放在一塊具有一定電阻率的石墨板上（石墨板支撐作用，加熱源）
注意兩個(gè)問題：
A.這是一個(gè)可逆反應(yīng)，要保證反應(yīng)向正方向順利進(jìn)行，氫氣要過量
B.外延時(shí)T﹥1000℃
三、外延生長(zhǎng)工藝
1）氣相外延的設(shè)備
2） 外延生長(zhǎng)工藝流程
氯化氫襯底氣相拋光：進(jìn)一步去除硅片表面的損傷和自然氧化層，使外延在新鮮面完整的硅片上進(jìn)行
四、外延層的質(zhì)量要求
五、外延層的質(zhì)量分析
1） 外延層摻雜濃度的控制
（1） 雜質(zhì)的外擴(kuò)散
有效外延厚度的變化
（2）自摻雜現(xiàn)象
2） 外延層晶格完整性的控制
（1）角錐體
（2）云霧狀
（3）層錯(cuò)
（4）位錯(cuò)
3）埋層圖形的漂移和畸變
引起圖形漂移一般認(rèn)為是在外延生長(zhǎng)過程中外延生長(zhǎng)速度的差異造成的。
六、外延層參數(shù)的測(cè)量
1）層錯(cuò)法測(cè)外延層膜厚
原理：利用層錯(cuò)圖形和外延層厚度之間的幾何關(guān)系進(jìn)行測(cè)量
注意事項(xiàng)：選擇硅片中間層錯(cuò)圖形最大的作為測(cè)量目標(biāo)注意腐蝕量的修正
2）三探針法測(cè)電阻率
原理：利用金—半接觸形成整流結(jié)，該結(jié)的擊穿電壓VB與硅片電阻率之間有一對(duì)應(yīng)關(guān)系
當(dāng)測(cè)出擊穿電壓，查相應(yīng)的曲線就能求出電阻率。
適用n/n+,p/p+的正外延片
七、其他外延方法
1）藍(lán)寶石尖晶石上硅外延（SOS）
SOS外延Silicon on Sapphire）
SOI外延Silicon on Insulator）
2）分子束外延
MBE外延（Molecular Beam Epitaxy）
含義：
分子束外延，英文：MBE（ molecular beam epitaxy ）是指在超真空條件下，加熱外延層組分元素使之形成定向分子流，即電子束。該分子束射向具有一定溫度的襯底，淀積與襯底表面形成單晶外延層。
過程：
由裝有各種所需組分的爐子經(jīng)過電子束加熱產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)過小孔準(zhǔn)直后形成分子束或者原子束直接噴射到適當(dāng)溫度的單晶襯底上，同時(shí)控制分子束對(duì)襯底掃描，可使分子或者原子按照晶體排列一層層的長(zhǎng)在襯底上形成薄膜。
特點(diǎn)及應(yīng)用：
能嚴(yán)格控制外延的厚度、化學(xué)組分和濃度分布。（精確到原子級(jí)）
多用于外延層薄，雜質(zhì)分布復(fù)雜的硅外延，也用于III-V族，II-VI族化合物半導(dǎo)體及合金、多種金屬和氧化物的單晶薄膜外延。
3）金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積/外延
MOCVD（ metal organic CVD/epitaxy ）
金屬有機(jī)物外延（MOCVD，metal organic epitaxy ），實(shí)質(zhì)上還是以高溫分解為基礎(chǔ)的VPE，將含有外延材料組分的金屬有機(jī)化合物氣體通過載氣輸送到反應(yīng)室，在一定溫度下進(jìn)行外延生長(zhǎng)。
一般不用于硅外延，主要淀積化合物半導(dǎo)體的外延。
AsH3 + Ga（CH3）→ GaAs + CH4
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
