第五章 硅外延生长

1、第五章第五章 硅外延生长硅外延生长 5.15.1外延生长的概述外延生长的概述 定义定义: o外延外延 (epitaxy)：是在单晶衬底上，按衬：是在单晶衬底上，按衬 底晶向生长一层单晶层的技术。底晶向生长一层单晶层的技术。 o 新生单晶层按衬底晶相延伸生长，并称此为新生单晶层按衬底晶相延伸生长，并称此为 外延层外延层。 o 长了外延层的衬底称为长了外延层的衬底称为外延片外延片。 分类分类 o 根据结构根据结构 n 同质外延同质外延:外延层材料与衬底材料是同种材料，外延层材料与衬底材料是同种材料， Si Si,GaAs-GaAs n 异质外延异质外延:外延层材料与衬底材料不是是同种材料外延层材料

2、与衬底材料不是是同种材料 蓝宝石上生长蓝宝石上生长Si，GaAsGaAlAs o 器件的应用器件的应用 n 正向外延正向外延：器件制作在外延层上：器件制作在外延层上 n 反向外延反向外延：器件制作在衬底上，外延层起支撑作用：器件制作在衬底上，外延层起支撑作用 分类 o 根据生长的方法根据生长的方法 n 直接外延直接外延：用加热、电子轰击或外加电场等方法使生长的材：用加热、电子轰击或外加电场等方法使生长的材 料原子获得足够的能量，直接迁移沉积在衬底表面上完成外料原子获得足够的能量，直接迁移沉积在衬底表面上完成外 延生长的方法。真空淀积、溅射、升华延生长的方法。真空淀积、溅射、升华 n 间接外延间

3、接外延：利用化学反应在衬底表面上沉积生长外延层，广：利用化学反应在衬底表面上沉积生长外延层，广 义称义称CVD，生长的薄膜是单晶的，生长的薄膜是单晶的CVD称外延。称外延。 o 根据向衬底输运外延材料原子的方法根据向衬底输运外延材料原子的方法 n 气相外延气相外延：常用，高温（：常用，高温（800-1150） n 液相外延液相外延：应用于：应用于-化合物的外延层的制备化合物的外延层的制备 n 固相外延固相外延：应用于离子注入后的热处理，注入后产生的非晶：应用于离子注入后的热处理，注入后产生的非晶 区通过固相外延转变为晶体区通过固相外延转变为晶体 外延生长的特点外延生长的特点 o 可以在低可以在

4、低(高高)阻衬底上外延生长高阻衬底上外延生长高(低低)阻外延层阻外延层 o 可以在可以在P(N)型衬底上外延生长型衬底上外延生长N(P)型外延层型外延层 o 可进行选择性外延可进行选择性外延 o 在外延过程中，可根据需要改变掺杂的种类及浓度在外延过程中，可根据需要改变掺杂的种类及浓度 o 可生长异质、多层、多组分化合物且组分可变的超可生长异质、多层、多组分化合物且组分可变的超 薄层薄层 o 可进行低温外延可进行低温外延 o 可生长不能拉制单晶材料可生长不能拉制单晶材料 外延层应满足的要求：外延层应满足的要求： o 表面无缺陷表面无缺陷 o 晶体完整性好晶体完整性好 o 外延层的本底杂质浓度要低

5、外延层的本底杂质浓度要低 o 对于异质结，外延层与衬底的组分间要突变，降低对于异质结，外延层与衬底的组分间要突变，降低 互扩散互扩散 o 掺杂浓度要均匀掺杂浓度要均匀 o 外延层厚度要均匀外延层厚度要均匀 o 埋层图形畸变要小埋层图形畸变要小 o 外延片的直径尽可能要大外延片的直径尽可能要大 o 对于化合物半导体外延层和异质外延稳定性要好对于化合物半导体外延层和异质外延稳定性要好 5.2 5.2 硅的气相外延硅的气相外延 o 气相外延：是在高温下使挥发性强的硅源与气相外延：是在高温下使挥发性强的硅源与 氢气发生反应或热解，生成硅原子淀积在硅氢气发生反应或热解，生成硅原子淀积在硅 衬底上生长外延

6、层衬底上生长外延层 o 原料原料 SiCl4、SiH2Cl2、 SiHCl3 、SiH4 设备设备 o 主要由四部分组成：氢气净化系统、气体输主要由四部分组成：氢气净化系统、气体输 运和控制系统、加热设备、反应室运和控制系统、加热设备、反应室 o 分类分类 n 水平式水平式 n 立式（平板式、桶式）立式（平板式、桶式） 工艺过程及动力学模型工艺过程及动力学模型 工艺工艺 o 衬底制备衬底制备 o 加热温度加热温度 o 通硅源和氢气通硅源和氢气 o 控制时间控制时间 以SiCl4例 SiCl42H2Si 4HCl 工艺工艺生长过程：生长过程： o反应物气体混合向反应区输运反应物气体混合向反应区输

7、运 o反应物穿过边界层向衬底表面迁移反应物穿过边界层向衬底表面迁移 o反应物分子被吸附在高温衬底表面上反应物分子被吸附在高温衬底表面上 o在衬底表面发生化学反应，生成生长晶体原子和气体在衬底表面发生化学反应，生成生长晶体原子和气体 副产物，原子在晶面移动进入晶格格点，实现晶体生副产物，原子在晶面移动进入晶格格点，实现晶体生 长长 o副产物气体从表面脱附并窜越边界层向主气流中扩散副产物气体从表面脱附并窜越边界层向主气流中扩散 o副产物和未反应物离开反应系统副产物和未反应物离开反应系统 o 上述反应是依次进行的，而总的生长速率将由最上述反应是依次进行的，而总的生长速率将由最 慢的一步决定慢的一步决

8、定 o 低温时，在固低温时，在固气表面上的反应慢，决定整气表面上的反应慢，决定整 个生长过程的速率个生长过程的速率表面反应控制过程表面反应控制过程 o 在正常条件下，表面反应很快，这时主气流在正常条件下，表面反应很快，这时主气流 中的反应物以扩散的方式输运到表面的过程中的反应物以扩散的方式输运到表面的过程 最慢最慢质量输运控制过程质量输运控制过程 动力学模型动力学模型 ( (格罗夫简单动力学模型、格罗夫简单动力学模型、 埃威斯登停滞层模型埃威斯登停滞层模型 ) ) 格罗夫简单动力学模型格罗夫简单动力学模型 o CS生长表面上反应物的浓度生长表面上反应物的浓度 o CG主气流中反应物的浓度主气流

9、中反应物的浓度 o F1从主气流流向衬底表面的粒子流密度（单位时从主气流流向衬底表面的粒子流密度（单位时 间通过单位面积的分子数）间通过单位面积的分子数） o F2外延反应消耗的反应物粒子密度外延反应消耗的反应物粒子密度 F1=hG (CG- CS) (5-4) F2=KsCS (5-5) hG 气相质量转移系数气相质量转移系数 KS 表面反应速率系数表面反应速率系数 气相外延层 CGCS F1F2 在稳定条件下，在稳定条件下，F= F1 = F2 （5-8） o 当当hG Ks ， ， CS 0 化学反应所需的反应物数量大于主气流输化学反应所需的反应物数量大于主气流输 运到衬底表面的数量，生

10、长速率受质量输运的运到衬底表面的数量，生长速率受质量输运的 速率的控制速率的控制 o 当当hG Ks ， ， CS CG 主气流输运到衬底表面的反应物数量多于在主气流输运到衬底表面的反应物数量多于在 该温度下表面，化学反应所需的反应物数量，该温度下表面，化学反应所需的反应物数量， 生长速率受表面化学反应的速率的控制生长速率受表面化学反应的速率的控制 GS G S hK C C /1 生长速率生长速率 CT 气体每立方厘米的分子总数气体每立方厘米的分子总数 Y反应物的摩尔分数反应物的摩尔分数 CG= CT Y （5-9）(5-10) 讨论：讨论： o 反应物的浓度对生长速率的影响反应物的浓度对生

11、长速率的影响 GY ， 与反应浓度较小的实验结果与反应浓度较小的实验结果(图图5-3) 符合符合 。随着。随着Y，G达最大值，随着达最大值，随着Y，G Y N C Kh hK NKh ChK G T SG GS SG GGS )( 反应的温度对生长速率的影响反应的温度对生长速率的影响( (图图5-4)5-4) o 在低温范围内在低温范围内：当当hG Ks 生长速率受表面化学反应的速率生长速率受表面化学反应的速率KS的控制的控制 表面反应速率系数表面反应速率系数 T G o 在高温在高温范围内：范围内：当当hG Ks 生长速率受质量输运的速率的控制生长速率受质量输运的速率的控制 气相质量转移系数

12、气相质量转移系数 = 1.752 hG 随温度变化不大，随温度变化不大， G随温度变化小随温度变化小 YK N C G S T )exp( kT E K a S Yh N C G G T )(, 0 0 T T DD D h A C G 气流速度对生长速率的影响气流速度对生长速率的影响 o 在反应物浓度和生长温度一定时，水平反应器中，在反应物浓度和生长温度一定时，水平反应器中， 生长速率基本上与总气体流速的平方成正比。生长速率基本上与总气体流速的平方成正比。 o 对于立式反应器，在流速较低时，生长速率基本上对于立式反应器，在流速较低时，生长速率基本上 与总气体流速的平方成正比，但流速超过一定值

13、后，与总气体流速的平方成正比，但流速超过一定值后， 生长速率达到稳定的极限值而不再增加。生长速率达到稳定的极限值而不再增加。 边界层及特性边界层及特性 o 流体力学研究表明，当流体以速度流体力学研究表明，当流体以速度0流过一平板上流过一平板上 时，由于流体与平板间的摩擦力，在外延的情况下时，由于流体与平板间的摩擦力，在外延的情况下 就是气流与基座之间的摩擦力，使紧贴基座表面的就是气流与基座之间的摩擦力，使紧贴基座表面的 流体的流速为零，而离开表面时，基座表面的影响流体的流速为零，而离开表面时，基座表面的影响 逐渐减弱，达到某一距离后，流体仍以速度逐渐减弱，达到某一距离后，流体仍以速度0继续继续

14、 向前流动。向前流动。 o 在接近基座表面的流体中就出现一个流体速度受到在接近基座表面的流体中就出现一个流体速度受到 干扰而变化的薄层，而在此薄层外的流速则不受影干扰而变化的薄层，而在此薄层外的流速则不受影 响，称此薄层为边界层（停止层、滞留层）响，称此薄层为边界层（停止层、滞留层） o 边界层的厚度边界层的厚度 o （5-1） 0 )( x Ax 停滞层模型（图停滞层模型（图5-9） 生长速率生长速率 （5-21） P0反应物反应物分压，分压， 0气流的平均速率，气流的平均速率， x沿基座的距离沿基座的距离 边界层厚度边界层厚度 （5-1） 0-1/2 G -1 01/2; )exp(102

15、3. 7 00 0 2 0 00 6 Tb xTD RT DTp G SS 0 )( x Ax 讨论讨论 o 反应物的分压对生长速率的影响反应物的分压对生长速率的影响 G与分压与分压p0成正比成正比, p0 G o 反应物的流速对生长速率的影响反应物的流速对生长速率的影响 0-1/2 0 G ,与图与图5-5 相符相符 o 生长速率与沿基座的距离生长速率与沿基座的距离x有关有关 x G 引起衬底淀积不均匀引起衬底淀积不均匀 )exp(1023. 7 00 0 2 0 00 6 Tb xTD RT DTp G SS （5-21） o 为了使基座上所有的衬底都能均匀淀积，埃威为了使基座上所有的衬底

16、都能均匀淀积，埃威 斯登提出将基座倾斜一个小的角度。（图斯登提出将基座倾斜一个小的角度。（图5-10） o 0 G o =2.9时，实验结果表明：时，实验结果表明： 气流速度较低时，生长速率仍然沿其基座长气流速度较低时，生长速率仍然沿其基座长 度方向降低，如气流适当，在基座度方向降低，如气流适当，在基座80%的位置的位置 上生长速率波动小于上生长速率波动小于2% 0 )( x Ax 外延生长速率的影响因素外延生长速率的影响因素 o 反应物的浓度对生长速率的影响反应物的浓度对生长速率的影响 GY ， 与反应浓度较小的实验结果与反应浓度较小的实验结果(图图5-3)符符 合合 。随着。随着Y，G达最

17、大值，随着达最大值，随着YG o 反应的温度对生长速率的影响反应的温度对生长速率的影响 低温时，低温时， T G ；高温时；高温时T G变化不大变化不大(图图5-4 ) o 反应物的流速对生长速率的影响反应物的流速对生长速率的影响 0 G , G 0平方根，平方根，与图与图5-5 相符相符 o 衬底晶向对生长速率的影响衬底晶向对生长速率的影响 5.35.3硅外延层电阻率的控制硅外延层电阻率的控制 o 外延层中的杂质与掺杂外延层中的杂质与掺杂 o 外延层中杂质的再分布外延层中杂质的再分布 o 外延层中的自掺杂外延层中的自掺杂 5.3.1外延层中的杂质与掺杂外延层中的杂质与掺杂 1.外延层中的杂质

18、外延层中的杂质 o N总 总=N衬底衬底 N扩散 扩散 N气 气 N基座 基座 N系统 系统 n N衬底 衬底由衬底中挥发出来的杂质在外延生长时掺入外延层 由衬底中挥发出来的杂质在外延生长时掺入外延层 中杂质浓度中杂质浓度 n N扩散 扩散衬底中的杂质经过固相扩散进入外延层中的杂质浓 衬底中的杂质经过固相扩散进入外延层中的杂质浓 度度 n N气 气外延层中来自混合气体的杂质浓度 外延层中来自混合气体的杂质浓度 n N基座 基座来自基座的杂质浓度 来自基座的杂质浓度 n N系统 系统来自除上述因素以外整个生长系统引入的杂质浓度 来自除上述因素以外整个生长系统引入的杂质浓度 N气 气N基座基座N系

19、统系统外掺杂 外掺杂 N扩散 扩散N衬底衬底自掺杂 自掺杂 N气 气起主导作用，其他会干扰电阻率的控制 起主导作用，其他会干扰电阻率的控制 5.3.1外延层中的杂质与掺杂外延层中的杂质与掺杂 2.外延层中的掺杂外延层中的掺杂 o N型掺杂剂：型掺杂剂：PCl3 AsCl3 SbCl3 AsH3 o P型掺杂剂：型掺杂剂：BCl3 BBr3 B2H6 5.3.2外延层中的杂质的再分布外延层中的杂质的再分布 o 在外延层中含有和衬底中的杂质不同类型的在外延层中含有和衬底中的杂质不同类型的 杂质，或者是同一种类型的杂质，但其浓度杂质，或者是同一种类型的杂质，但其浓度 不同。不同。 o 通常希望外延外

20、延层和衬底之间界面处的掺通常希望外延外延层和衬底之间界面处的掺 杂浓度梯度很陡杂浓度梯度很陡 o 外延生长的温度较高，衬底中的杂质会扩散外延生长的温度较高，衬底中的杂质会扩散 进入外延层，使外延层和衬底之间界面处的进入外延层，使外延层和衬底之间界面处的 杂质浓度梯度变平，如图杂质浓度梯度变平，如图5-11 n 扩散效应扩散效应：衬底中的杂质与外延层中的杂质，：衬底中的杂质与外延层中的杂质， 在外延生长时互相扩散，引起衬底与外延层界在外延生长时互相扩散，引起衬底与外延层界 面附近的杂质浓度缓慢变化的现象面附近的杂质浓度缓慢变化的现象 n 自掺杂效应自掺杂效应：衬底中的杂质进入气相中再掺入：衬底中

21、的杂质进入气相中再掺入 外延层称为自掺杂效应外延层称为自掺杂效应 5.3.3外延层生长中的自掺杂外延层生长中的自掺杂 o 衬底中的杂质进入气相中再掺入外延层称为自掺杂衬底中的杂质进入气相中再掺入外延层称为自掺杂 效应效应 o 自掺杂效应产生的原因：自掺杂效应产生的原因： n 在外延前热处理过程中，衬底中的杂质由正面和背面以在外延前热处理过程中，衬底中的杂质由正面和背面以 元素形式进入气相中，在停滞层储存，在外延时掺入生元素形式进入气相中，在停滞层储存，在外延时掺入生 长层。外延生长后衬底正面的杂质蒸发受限制，主要由长层。外延生长后衬底正面的杂质蒸发受限制，主要由 衬底内扩散到背面，以元素形式蒸

22、发而来衬底内扩散到背面，以元素形式蒸发而来 n 如果使用卤化物硅源外延生长，产生大量副产物如果使用卤化物硅源外延生长，产生大量副产物HCl， 衬底中的杂质会生成相应的卤化物，进入停滞层，然后衬底中的杂质会生成相应的卤化物，进入停滞层，然后 一部分被还原掺入外延层一部分被还原掺入外延层 n 除了上述因素，由基座、反应室、气流系统的污染也能除了上述因素，由基座、反应室、气流系统的污染也能 造成自掺杂造成自掺杂 自掺杂效应产生的影响自掺杂效应产生的影响 o 使外延层电阻率控制受到干扰使外延层电阻率控制受到干扰 o 使衬底外延层界面处杂质分布变换使衬底外延层界面处杂质分布变换 o 造成器件特性偏离，可

23、靠性降低造成器件特性偏离，可靠性降低 抑制自掺杂的途径：抑制自掺杂的途径： o 减少杂质从衬底逸出减少杂质从衬底逸出 n 使用蒸发速度小的杂质做衬底和埋层中的杂质使用蒸发速度小的杂质做衬底和埋层中的杂质 n 外延生长前高温加热衬底，使硅衬底表面附近形成一杂外延生长前高温加热衬底，使硅衬底表面附近形成一杂 质耗尽层，再外延时杂质逸出速度减少自掺杂效应质耗尽层，再外延时杂质逸出速度减少自掺杂效应 n 采用背面封闭技术采用背面封闭技术 n 采用低温外延和不含卤素的硅源采用低温外延和不含卤素的硅源 n 采用二段外延生长采用二段外延生长 o 使已蒸发到气相中的杂质不再进入外延层（低压外使已蒸发到气相中的

24、杂质不再进入外延层（低压外 延）延） 5.4 硅外延层的缺陷硅外延层的缺陷 分类：分类： o 表面缺陷表面缺陷(宏观缺陷宏观缺陷) n云雾：表面呈乳白色条纹云雾：表面呈乳白色条纹 n角锥体：又称三角锥角锥体：又称三角锥 n亮点：乌黑发亮的小圆点，显微镜下呈小突起亮点：乌黑发亮的小圆点，显微镜下呈小突起 n塌边：取向平面外延片的边缘比中间低形成斜平面塌边：取向平面外延片的边缘比中间低形成斜平面 n划痕：机械损伤划痕：机械损伤 n滑移线滑移线 o 内部缺陷内部缺陷(微观缺陷微观缺陷) n位错位错 n层错层错 内部缺陷内部缺陷(微观缺陷微观缺陷) o 位错：主要是原衬底位错延伸引入位错：主要是原衬底

25、位错延伸引入 o 位错产生的原因：位错产生的原因： n 硅片上温度分布不均匀，产生温度梯度使片子硅片上温度分布不均匀，产生温度梯度使片子 发生翘曲产生位错（采用红外辐射加热使基底发生翘曲产生位错（采用红外辐射加热使基底 和片子受热均匀）和片子受热均匀） n 掺杂或异质外延是，由于杂质原子和硅原子的掺杂或异质外延是，由于杂质原子和硅原子的 原子半径和晶格参数差异，引入内应力使外延原子半径和晶格参数差异，引入内应力使外延 片弯曲变形，产生位错（应力补偿片弯曲变形，产生位错（应力补偿在扩散在扩散 或外延时同时引入两种杂质使它们产生应变正或外延时同时引入两种杂质使它们产生应变正 好相反，相互补偿，减少

26、或避免晶格发生畸变）好相反，相互补偿，减少或避免晶格发生畸变） 层错层错 o 层错层错:由于外延层晶格与衬底晶格之间的失由于外延层晶格与衬底晶格之间的失 配所造成的。配所造成的。 o 当硅原子在衬底上不完整区域成核淀积时，当硅原子在衬底上不完整区域成核淀积时， 就可能破坏衬底原来的规则排列方式，而使就可能破坏衬底原来的规则排列方式，而使 外延层晶格和衬底晶格发生失配现象。（图外延层晶格和衬底晶格发生失配现象。（图 5-16） o 产生的原因：产生的原因： n 衬底表面的衬底表面的 损伤和玷污、掺杂剂不纯、晶格失配、损伤和玷污、掺杂剂不纯、晶格失配、 生长速度过快等生长速度过快等 o 消除层错的

27、方法：消除层错的方法： n 衬底无划痕、亮点、表面光洁，反应系统干净衬底无划痕、亮点、表面光洁，反应系统干净 n 外延前进行气相抛光外延前进行气相抛光 n 衬底外延前热处理衬底外延前热处理 o 层错是外延层的特征缺陷，本身不改变外延层错是外延层的特征缺陷，本身不改变外延 层的电学性质，但可引起扩散杂质分布不均，层的电学性质，但可引起扩散杂质分布不均， 成为重金属杂质的凝聚中心成为重金属杂质的凝聚中心 o 层错的产生大多在衬底和外延层的交界面产层错的产生大多在衬底和外延层的交界面产 生，延伸到表面。生，延伸到表面。 o 外延层生长方向不同，在表面上所显露的缺外延层生长方向不同，在表面上所显露的缺

28、 陷图形也就不同。陷图形也就不同。 o 缺陷图形的边长与外延层的厚度之间存在一缺陷图形的边长与外延层的厚度之间存在一 定的比例关系定的比例关系 o 根据层错可以估算、外延层的厚度根据层错可以估算、外延层的厚度 (111) 正四面体，表面等边三角形正四面体，表面等边三角形 d=0.816l (110)表面是两个方向相反的等腰三角形表面是两个方向相反的等腰三角形 d=0.577l (100)表面呈正方形表面呈正方形 d=0.707l 5.5 硅的异质外延硅的异质外延 o SOS( Silicon On Sapphire 或或 Silicon On Spinel ) o 蓝宝石和尖晶石是良好的绝缘体

29、，以它们为衬底蓝宝石和尖晶石是良好的绝缘体，以它们为衬底 外延生长硅制作的集成电路，可以消除集成元件外延生长硅制作的集成电路，可以消除集成元件 之间的相互作用，减少漏电流和寄生电容，增强之间的相互作用，减少漏电流和寄生电容，增强 抗辐射能力降低功耗。抗辐射能力降低功耗。 o 衬底材料的选择衬底材料的选择 n 外延材料与衬底的相容性外延材料与衬底的相容性 n 衬底对外延的玷污衬底对外延的玷污 n 衬底与外延层的热膨胀系数相近衬底与外延层的热膨胀系数相近 SOS的的外延生长外延生长 o 与硅的同质外延与硅的同质外延相同相同，但自掺杂，但自掺杂效应严重效应严重 SiCl42H2Si 4HCl Al2

30、O3+2HCl+2H22AlCl(腐蚀衬底腐蚀衬底,产生缺陷产生缺陷)+3H2O 同时同时H2和淀积的硅对衬底有腐蚀作用，增加外延层的缺陷和淀积的硅对衬底有腐蚀作用，增加外延层的缺陷 2H2+Al2O3 Al2O+ 2H2O 5Si +2Al2O3 Al2O+5SiO+2Al o 解决生长与腐蚀的矛盾，采取的方法：解决生长与腐蚀的矛盾，采取的方法： n双速率生长双速率生长 n两步外延两步外延 SOI(Silicon On Insulator 或或Semiconductor On Insulator) o 是指在绝缘层上生长一层具有一定厚度的单是指在绝缘层上生长一层具有一定厚度的单 晶硅薄膜晶硅

31、薄膜 o 优点：优点： n 由于是介质隔离，寄生电容小由于是介质隔离，寄生电容小 n 由于是介质隔离，降低噪声提高器件的抗辐射由于是介质隔离，降低噪声提高器件的抗辐射 性能性能 n 抑制了抑制了CMOS的闩锁效应的闩锁效应 制备方法：制备方法： n 熔化横向法熔化横向法 n CVD横向生长横向生长 n 注氧隔离：将氧离子注入注氧隔离：将氧离子注入Si中再经过高温退火形成掩中再经过高温退火形成掩 埋埋SiO2 n 键合：不使用任何粘合剂，利用物理作用，将两种材键合：不使用任何粘合剂，利用物理作用，将两种材 料直接粘结在一起的技术料直接粘结在一起的技术 o 摩托罗拉公司与摩托罗拉公司与2001年首

32、次报道在直径年首次报道在直径 300mmSi片上，片上，采用分子束外延（采用分子束外延（MBE）生长）生长 出高质量的出高质量的GaAs/Si异质外延材料，异质外延材料，大幅度降低大幅度降低 了了GaAs外延层中的位错密度，并已用该材料制外延层中的位错密度，并已用该材料制 出了用于手机中的功率放大器等器件和电路。出了用于手机中的功率放大器等器件和电路。 低压外延低压外延 o 为了减小自掺杂效应发展起来的一种外延工艺为了减小自掺杂效应发展起来的一种外延工艺 o 在低压（在低压（ ）下，气）下，气 体分子密度变稀，分子的平均自由程增大，杂体分子密度变稀，分子的平均自由程增大，杂 质的扩散速度加快，

33、因此有衬底逸出的杂质能质的扩散速度加快，因此有衬底逸出的杂质能 快速的穿过边界层被排除反应室，重新进入外快速的穿过边界层被排除反应室，重新进入外 延层的机会大大减小，降低了自掺杂效应对外延层的机会大大减小，降低了自掺杂效应对外 延层中杂质浓度和分布的影响延层中杂质浓度和分布的影响 选择外延选择外延 （Selective Epitaxial Growth） o 是指利用外延生长的基本原理，在特定的区是指利用外延生长的基本原理，在特定的区 域生长外延层而其他区域不生长的技术。域生长外延层而其他区域不生长的技术。 o 原理：根据在原理：根据在SiO2上成核的可能性很小上成核的可能性很小 （异质外延），在（异质外延），在Si上易成核（同质外延）上易成核（同质外延） 的特性实现的特性实现 选择外延三种类型选择外延三种类型 o 1.以硅为衬底，用以硅为衬底，用SiO2或或Si3N4为掩膜，为掩膜， 利用光刻方法开出窗口，只在暴露出硅的窗利用光刻方法开出窗口，只在暴露出硅的窗 口内进行外延生长口内进